可持续理念下生态建筑设计技法研究

鹿逸凡

摘要：生态建筑在可持续发展的理念下愈发显现出活力，因此将更多设计技法融入生态建筑的设计十分必要。本文从不同角度研究生态建筑目前常用技法，对技法的综合应用和针对性应用提出建议，并对如何使生态建筑更有效的发挥作用进行探讨。

关键词：可持续 生态建筑 设计 技法

面临经济建设加快带来的许多国家与地区资源紧张的困境，基于可持续发展观的经济发展理念应运而生。在这种潮流下，为了满足减少能源消耗、提高建筑给人的居住体验的要求，建筑的生态设计势在必行。目前，生态建筑已经取得初步的成效，建筑能耗降低，能源利用率提升。其中，生态建筑平均节能率大于58%、平均节水率大于15.2%、平均可循环材料大于7.7%、平均二氧化碳减排大于等于28.kg/m2[1]。但是生态建筑依然存在技术体系不够完善、设计针对性较弱等问题。而研究生态建筑的设计技法，可以有效地提高生态建筑的技术含量，积极拓展其更多发挥作用的领域，使生态建筑的设计体系更加成熟，从而发挥更大的作用，缓解目前的能源危机。

一、概念定义

在国内外多年的生态建筑研究与实践的基础上，本文将通过文献研究法和案例分析法来探究在可持续理念下的生态建筑设计技法，并探讨如何应对生态建筑未来发展中出现的问题。

可持续建筑是以可持续发展观念设计的建筑，内容包括从建筑材料、建筑物、城市区域规模大小等，以及与这些相关的功能性、经济性、社会文化和生态因素。它分为环境层面、经济层面和社会层面，除了对环境的保护和资源利用率的提高，其还有促进社会开放、平等以及促进经济多元化与促进当地产业的作用。

生态建筑是可持续建筑的一个分支。它的核心理念是把建筑看作为一个生态系统，生态建筑的设计考虑了建筑内外空间的各种因素，使物质、能源在建筑生态系统内部有秩序地循环转换，获得一种高效、低耗、无废、无污、生态平衡的建筑环境。根据Gann 2000年的统计，建筑领域及其附属领域的消耗，可以占到国家GDP水平的18%。一次性能源的使用中，建筑占41%，稳居第一。生态建筑的研究可以减少建筑大约50%的能耗，对经济的发展以及环境保护的作用是巨大的。

二、生态设计技法

生态建筑设计包含多方面的设计技法，涉及建筑设计中通风、采光、被动式、水系统、自然元素等重要的方面，本文也将从上述五个方面来论述生态建筑设计技法。

（一）功能多样的通风设计

为了使建筑内部的空气清新、温度适宜，几乎所有新建建筑都依赖于空调通风为主的机械通风。然而机械通风的能耗大约占建筑总能耗的60%以上，对人体的健康也是一种损害。相比之下通过热压通风与风压通风实现的建筑自然通风具有更大的优势。法国新喀里多尼亚的吉巴欧文化中心就十分巧妙地运用了两者的设计。该建筑位于南太平洋的一个小岛上，使用原生材料建造。建筑师在其迎风的弧面采用大的通风窗设计，在建筑背风面开口，使建筑内部形成持续的过堂风来达到通风效果。当阳光持续照射建筑的迎光面，使其温度升高后，建筑内部形成热压通风，通过建筑顶部的通风塔达到通风的效果（图1）。运用自然通风，该文化中心减少了使用空调风扇的能耗，又给游客提供舒适的室内体验。

（二）变化多样的采光设计

建筑的日间照明对能源的消耗也占有很大比重，许多日间照明不仅耗能多，而且照明效果并不好。从美学角度，天然光能创造出人工光无法实现的细腻的光环境，更适合室内人员工作与心理放松，提高工作效率。同时自然光环境的色彩丰富程度更适合艺术创作类活动。减少日间人工照明，更加充分的利用自然光成为采光设计的重点。直接的阳光照射有时过于强烈又有时效果不足，并不能带给人舒适的感觉。所以滤光系统设计和反射媒介的设计尤为重要。前者可以实现光线的柔和处理，后者在光线分布调整上有卓越的效果。THE MENIL COLLECTION展览馆采用了玻璃滤光系统以及反射构件实现均匀光环境和聚焦光效果。弧形的反射构件利用多次反射使光线更加柔和，并且在室内形成了近乎无阴影的环境（图2）。调整构件角度，使光线聚焦在展品上面，自然光优秀的显色性使展品更加生动自然（图3）。

（三）别具一格的被动式设计

室内温度是居住体验的重要指标。但是取暖所采用的燃烧燃料产热的方式对环境造成了巨大的破坏。对太阳能的利用不够充分，保温措施的不足也导致了热量的流失。被动式建筑不依赖建筑设备，通过建筑的场地、空间、形体以及构件的设计实现建筑节能。被动式采暖与被动式隔热分别在冬季和夏季应用广泛。德国纽伦堡Prisma可持续建筑设计采用了巨大的阳光房进行调温。阳光房内部种植树木，还有巨大水池保存热量。利用水比热容比较大的特点，用较小的空间储存较多的热量，通过热压通风使这些热量充分的在建筑内部流动，将较寒冷的空气转移、加热。透明的玻璃外墙极能更好地收集阳光的热量，又可以防止热量的散失。阳光房不仅调节了温度，而且改善了建筑内部的居住环境，给住户更好的体验。

（四）巧妙灵活的水系统设计

水系统设计主要分为雨水回收利用与水系统室内调温。降水是对水资源的重要补充，在干旱地区尤为珍贵。这些地区多数雨水收集的效率不高，收集到的雨水也没有充分的利用，造成了资源的浪费。位于干旱地区的伊朗科曼省小学采用BM Design Studio雨水收集系统设计方案。建筑师在每一栋屋子的顶部安装了巨大的碗状双层屋面收集雨水，每一个收集装置可以收集大约28m3的雨水，对位于干旱地区的学校来说无疑是雪中送炭。收集的雨水被储存在建筑的墙体之间，可以在降低温度的同时减少空调的使用量，提高人的舒适程度（图4）。而上文提到的Prisma建筑在夏天运用水墙将外部的热空气先冷却再释放入室内，降低室内温度并增加湿度，并加以艺术效果，在晚上形成梦幻的美丽效果。

（五）赏心悦目的自然元素

长时间居住于钢筋混凝土之中让居民们逐渐审美疲劳，自然元素在生态建筑中的应用具有很大潜力。融入自然元素的生态建筑可以对人有潜移默化的调节作用，从人的身体健康到心理状态，都具有积极的作用。自然元素给人放松、清净的感受，可以释放人的压力、排解人的苦闷，让人从压力之中释放出来。植物在生态建筑的应用极为广泛，植物能够净化空气、遮挡阳光，增加建筑内部的舒适度。其独特的视觉效果也可以让人耳目一新，成为市中心的亮点。新加坡 Oasia酒店的建筑墙体被植物环绕，植物的叶片具有很好的遮阳效果，有效避免了阳光的直射导致室内温度过高。植物对室内的空气净化也具有卓越的作用，并能使内部空气更加清新舒适。自然元素更增加了建筑的生态多样性，生机勃勃的环境提高了人们的居住体验（图5）。

三、结语

生态建筑作用巨大、前景广阔，但是其发展依然任重而道远。通过多方面基于案例的分析，生態建筑的设计最重要的是因地制宜。不同的生态建筑，要根据当地的情况选择最合适的技法，更好、更有效地发挥其作用，使生态建筑的设计巧妙而不僵硬。同时建筑师设计的出发点要根据每个地方最缺少的方面考虑，把解决生态问题当作最重要的目标，合理利用通风、采光、被动式、水系统、自然元素的设计技法。把不同技法的相通之处结合，形成综合多方面优点的设计体系，以最高效率的设计达到最好的节能效果，让生态建筑矗立与蓝色天空之下。

注释：

[1]张建国、谷立静：《我国绿色建筑发展现状、挑战及政策建议》，中国能源， 2012年，第12期。

参考文献：

[1]张建国，谷立静.我国绿色建筑发展现状、挑战及政策建议[J].中国能源，2012，（12）.

[2]薛伟卫.浅谈可持续发展的绿色建筑设计研究[J].福建建材，2016，（02）：29-30.

[3]宋晔皓，王嘉亮，朱宁.中国本土绿色建筑被动式设计策略思考[J].建筑学报，2013，（07）：94-99.

[4]田娜，李亚光，田颖.浅谈国内外生态建筑的发展状况[J].中南林业科技大学学报（社会科学版），2010，（05）：99-102.

（作者单位：山东省青岛第二中学）