生态建筑学在建筑设计中的应用

张辰辰 （安徽新时代建筑设计有限公司，安徽 合肥 230031）

0 前言

在建筑设计中融入生态建筑学思想，已经成为当前建筑行业发展的必然趋势，生态建筑学的应用是十分有必要的，并且在应用过程中已经得到了广大用户的高度认可。为了能够进一步优化生态建筑学在建筑设计中的应用，我们必须对具体应用方法以及应用原则等内容进行深入的探究。

1 生态建筑的内涵和原则

1.1 生态建筑内涵

生态建筑是建筑学体系中一个非常重要的内容，主要关系到建筑构造以及周围环境之间的协调共生关系。生态建筑指的是利用生态学的相关理论知识，以及实践技巧将其应用在建筑结构的设计与规划之中，从而能够将建筑物设计为整体环境系统中的组成部分，减少人工建筑物与自然环境之间的不协调性和突兀性，在建筑物与周围环境之间，找到一个科学的平衡点，使二者之间能够始终保持巧妙的平衡。与此同时，我们还应该通过对生态学相关原理与知识理念的学习，来获取更多的相关建筑元素设计以及结构单元设计，在提高建筑物与周围环境协调性的同时，减少建筑建造过程中以及使用过程中所造成的能源消耗，提高生态建筑的生态性和绿色性[1]。

生态建筑的含义主要包括以下两个方面，首先是在对建筑物以及周围环境之间的关系进行考虑的过程中，应该既能发挥当前建筑物的使用性能以及使用效果。与此同时又不破坏周围环境的整体性，尽可能与周围环境形成协调融合的效果，并且最大限度地减少在建造过程以及生活过程中所产生的能源消耗，做到绿色环保。其次是在对建筑物进行设计的过程中，应该根据当前环境以及空间布置进行对建筑物形状、规模、方向等关键因素和参数的合理设计，从而使建筑物能与周围环境融为一体，并且彼此之间相互衬托，极大地提高当前建筑物建设的美感，提升业主的居住体验，改善建筑物使用舒适度，对于当前承建单位经济效益增长和社会效益增长有着至关重要的作用。

1.2 生态建筑原则

目前，随着环境破坏情况的日益加剧，以及各种环境破坏因素的活跃，导致全球范围内自然环境破坏越发严重，甚至已经对人民群众的日常生产生活造成了严重的影响，如极地已经发现了臭氧层空洞的存在，全球变暖、沙尘暴等极端天气频繁出现，甚至海平面上升已经对沿海国家造成了一定的威胁。自然环境的破坏严重，影响到了人民群众正常的生产生活，并且引起了社会各界乃至全世界范围内的高度重视，因此我们必须对环境破坏状况进行反思。随着社会经济和科学技术水平的迅速发展，无论是经济社会还是人类社会都需要大量的能源作为发展的依托。那么是否有办法，既能够满足人类日常生产生活的需求，又能够尽可能地减少对环境造成的破坏，这就是生态建筑设计的初衷。我们根据对生态建筑的相关研究来看，生态建筑的目标是能够以最低的成本投入来获得最大的价值，并且在此过程中尽可能减少不可再生能源的使用。多使用新型能源，比如风能、地热能等来替代传统的污染能源，从而尽可能地减少建筑能耗，从建筑方面做到节能减排，减少对环境的破坏，进一步推动人类社会的健康发展。

首先生态建筑设计过程中，应该坚持节约资源、高效利用的原则。生态建筑设计的基础和前提就是对于资源的有效利用和保护。在此过程中，应该尽可能地减少不可再生能源的使用，为了能够保障我国人民群众的正常生活以及社会经济的常规发展，就必须寻求可再生能源的替代，并在此过程中不断探寻节能减排的新方向和新道路。由于长期以来，我国将发展重点放置在经济社会的发展上忽略了对环境以及自然资源的保护，造成了对资源的超前开发甚至破坏，从而导致我国自然环境遭受了巨大的负面影响，出现了水污染、噪声污染、光污染，空气污染等严重的污染情况，环境和气候也出现了各种各样的问题，因此我们在社会生产生活的过程中，必须注重节能减排，尽可能地保障自然环境的健康维护和改善。建筑能耗通常是社会总体能源消耗中的重要组成部分，为了能够减少建筑能耗的产生，优化我国自然环境和生态系统就必须进行绿色建筑设计，也就是生态建筑的建筑设计重点是减少对于各种污染性较强且不可再生的传统能源的过度依赖，并在此基础上对新能源以及可再生能源如风能、地热能、太阳能进行最大限度的开发，并且在施工过程中尽可能使用环保可回收的建筑材料。在施工后，将各种可回收的资源以及材料进行回收，从而减少对环境的破坏和污染。

其次，生态建筑在设计过程中，其目标是使建筑物以及建筑物的使用者能够与环境之间实现和谐相处，并且能够满足业主对于当前建筑环境的舒适性和实用性的要求，这也是进行生态建筑设计的前提和基础。在当前传统建筑模式下，建筑物舒适程度的提高，主要是通过能耗的提高来进行控制，尤其是对于冬季以及夏季的温度控制来说，如果降低了能源消耗那么就很难对传统建筑物进行相应的温度控制，从而导致建筑物的使用舒适度降低。生态建筑很好地解决了这点问题，生态建筑与人类活动和建筑设计的可持续发展以及可持续使用之间是密切相关的，比如当生态建筑长时间接受阳光的照射，可以有效地减少室内病毒细菌的产生与存在，通过自然通风能够有效地使空气进行流通，改善屋内空气环境和温度水平。进行绿植的种植和摆放不但能够作为装饰物提高建筑设计的美观程度，而且还能有效地减少建筑物内出现的各种有毒有害气体，并且提高建筑物使用的舒适程度。所以进行生态建筑的设计需要在确保降低能耗的同时，提高建筑的绿色程度和居住的舒适度，这也是生态建筑与传统建筑相比最大的优势所在。

2 生态建筑设计的方法

2.1 建筑整体的设计

环境体系结构不但能够对当前建筑的整体设计问题提供新的解决方案，而且能够有效地改善当前建筑物与环境之间所产生的集成和交互关系，明确当前建筑物在周围环境中的具体位置以及相应身份。我们在进行生态建筑的设计过程中，必须满足两方面要求。首先，生态建筑必须与周围环境，尤其是外部所处的自然环境相融合，从而能够有效地避免对当前环境产生破坏，另外还要尽可能提升建筑物本身与周围环境的风格协调统一程度，从而保持充分的平衡和和谐[2]。其次，为了能够保障生态建筑设计的完整性，还应该对当前建筑环境的人文环境进行深入的调查和分析，并根据环境的具体情况与信息进行相应的设计，做到尊重和保护当前建筑环境的人文环境，并且充分利用当地的人文文化特点来进行建筑设计，不但能够有效提高建筑设计的文化内涵，而且能够更加方便快捷地获得当地人民群众的接纳与认可。生态建筑的整体设计是为了能够营造一个良好的生存和生活环境，必须根据当前已知已有的自然条件和人文条件来进行相应的设计，在与自然环境充分融合的前提下，完整地保存并发扬建筑物所在地的人文特征以及文化历史面貌，形成当前建筑物的丰富文化内涵[3]。

2.2 节能减排的设计

建筑行业是能源消耗最大的行业之一，我们进行生态建筑设计的最主要目的就是减少建筑在建设以及使用过程中所产生的能源消耗，从而达到对生态和环境的改善作用。门窗作为建筑物隔热系统中最重要的组成部分，其能量的损失能够达到当前整个建筑物供暖系统以及制冷系统产能的一半甚至以上，另外，建筑物外墙也在使用过程中，会产生大量的能量散失。所以我们在进行生态建筑的设计时，应该首先将门窗的隔热性能和储能作用放在设计的第一位。通过改善门窗的材料结构等方法加强门窗的性能，从而有效地减少门窗造成的热量散失，进而降低能源的消耗。其次，我们还应该对建筑外墙的隔热功能进行相应的设计，使用外墙保温技术对其进行保温操作，并且根据当前建筑物及其外墙的具体情况进行保温技术的选择。另外，还应该根据建筑所在地的气候要素以及温度要素进行建筑材料和保温隔热材料的选择。最后，我们在进行建筑建造的过程中，还应该尽可能地做到节能环保，减少工业废水、工业废气、工业废物，这三废的排放在完成建筑建设之后，应进行有机处理，尽可能减少这些垃圾废料对土壤以及水源的破坏，另外还应该对建造过程中所使用的可回收材料以及工具进行回收。

2.3 合理选择建筑材料

图1 项目俯瞰图

合理地进行建筑材料的选择，是生态建筑设计和建设的重要环节，建筑材料是建筑质量，提高的前提和关键，为了能够有效地提升建筑物的质量，我们不但要对建筑材料的质量进行严格的把关与挑选，还应该对材料的生产情况处理情况以及储存情况进行相应的把控。生态建筑最大的特点就是其生态性，所以在建筑材料选择的过程中，也应该选择绿色环保的建筑材料，尽可能地使用可再生材料来代替传统的不可再生建筑材料，从而减少对各种不可再生能源的消耗，达到保护环境的目的。

3 建筑生态设计的具体应用

3.1 项目概况

案例项目为笔者2021年参与设计的空港国际小镇小学项目，位于安徽省合肥市经济技术开发区空港国际小镇施水路与新民北路交叉口东南角，紧邻小镇中轴的城市生态公园。总用地面积34951m2，总建筑面积41482m2，其中地上32478m2，地下9004m2。绿色建筑设计为二星级。

3.2 整体布局

本项目行政教学办公楼与公共教学楼布置在北侧靠近主出入口;六栋相对独立的年级教学楼单体靠南侧布置，相对僻静；食堂和风雨操场布置在西南角，靠近次出入口和室外运动场地，使得食堂具有便捷的后勤货运流线，以及风雨操场与室外运动场地紧密结合。

3.3 被动式节能

建筑能耗中50%以上是空调能耗,空调能耗—半是因为外窗(包括透明幕墙)的损耗，因此建筑外窗合理设置遮阳是非常有意义的。太阳辐射通过窗户进入室内，是夏季房间过热、构成空调负荷的主要原因，设置遮阳是减少太阳辐射进入室内的一个有效措施。本项目建筑外窗采用Low-E玻璃，年级教学楼南侧及部分东侧设置有阳台，具备很好的遮阳效果;7#楼南向设置有竖向百叶造型，分割立面的同时起到竖向遮阳的作用,将强烈的直射光线化为柔和的漫反射光线，室内光环境品质得到提升（见图2）。

3.4 能耗监测系统

本项目设计能耗量监控系统:能耗监控系统设备通过中控计算机对采暖与空调制冷系统、照明系统、电梯和给排水系统等系统消耗能源进行监控和管理。

根据系统应对各用能系统实施信息采集、显示、分析、处理、维护及优化管理的原则，应用信息通信和计算机网络技术，通过能源采集控制器分别对空调、给排水、变配电、照明、雨水收集、回用处理及其他建筑设施等各类所纳入监控的机电设备使用及管理等运行信息，予以采集、接收、交换、传输，并通过能效管理系统专用服务器实现存储、检索和显示等综合的信息处理与通信功能。从而实现以下目标:①实现建筑能耗实时监测，确切掌握用能总量及动态变化；②对建筑用能进行系统诊断，指导合理用能；③协助管理方建立节能长效机制；④对采用的节能新技术进行后评估；⑤在系统基础上实现分项用能定额管理制度；⑥与大型公共建筑节能监管平台实现无缝连接；⑦能耗监测可与BA等管理系统实现整合、集成。

3.5 海绵城市

本项目海绵城市建设全面采用渗、滞、蓄、净、用、排”的理念完成设计布局并进行径流组织设计。主要的雨水径流控制措施采用了透水铺装、下凹式绿地、雨水沟渠、生物滞留设施和雨水回收系统等海绵措施，以减少城市径流外排、减轻面源污染，来满足年径流总量控制率和年SS去除率的控制要求。海绵设施布置如图3所示。

图2 被动式遮阳效果图

图3 海绵设施布置图

根据《合肥空港国际小镇水生态系统综合规划》，本项目地块内雨水经雨水花园、下凹式绿地下渗进入小区内的清洁雨水管网;经透水铺装下渗进地库顶板后收集集中排入市政传统雨水管网，溢流的雨水通过溢流口排入小区内传统雨水管网。多余的蓄水经滥流口进入场地内雨水管，后排入市政雨水管。

本项目拟采用两套雨水管网系统，分别为清洁雨水管网和传统雨水管网系统。屋面雨水通过雨落管断接至植草沟再汇入最近的海绵设施,地面产生的径流可顺植草沟或者顺坡进入下凹绿地或雨水花园，过滤入渗排入清洁雨水管网，超量雨水通过溢流口排入雨水管网，传输排入市政雨水管。

4 结束语

生态建筑学已经成为我国当前建筑设计中颇受重视的理念和手段。成功应用在建筑设计工作后，建筑工程的整体水平以及应用水平得到了明显的提升，不仅能够符合当前人民群众对建筑日新月异的需求，而且能够推动我国建筑行业进一步发展，这就需要建筑设计人员能够从多个设计方面进行切入，针对如何解决以往建筑物应用中存在的能源消耗以及环境破坏等问题进行解决，并且采取科学合理的设计手段来提高建筑物的节能效果。