生态设计理念在建筑设计中的应用研究

黄亦彬

广东省建筑设计研究院有限公司 广东 广州 510000

可持续发展是当前我国社会发展的主要基调，符合时代发展的需要。将生态设计理念运用于建筑设计中，就是运用生态学的原理和方法，以人、建筑、自然和社会协调发展为目标，营造适宜人类生存及行为发展的各种生态建筑环境的有效途径和设计方法，其基本的设计理念在于建筑材料、技术、形式等各方面与本土气候环境、地理位置等的有效结合，从而降低建筑自身内部能耗，进而解决建筑保温、隔热、通风、采光等问题，使得建筑与环境形成一个有机结合体，促进建筑具有较强的生物气候调节能力，最终达到人、建筑与自然生态环境的和谐共生的良性循环系统。将生态理念与建筑设计结合，能够降低建筑建设过程中所产生的能源、资源消耗，改善建筑周围生态环境，营造宜居的绿色生态环境，促进建筑设计的可持续发展。

1 生态建筑设计概念

生态建筑是生态设计理念在建筑这一层次上的体现，即建筑设计过程中与生态设计理念相结合产生的建筑,该类型建筑依托本土自然生态环境，运用生态学、建筑学以及现代新技术，将建筑与自然环境营造成有机整体。它既利用天然条件与人工手段制造富有生机的环境，又控制和减少人类对自然资源的掠夺，追求人、建筑、自然之间的和谐统一。生态建筑是一个全周期概念，涵盖了建筑开始设计、建造以及使用运营直至拆除的全生命过程。生态建筑的主要目标是促进建筑的可持续发展，维护建筑使用过程中的安全以及稳定性，这就要求设计人员在设计过程中，充分运用生态设计理念，提高建筑设计过程中新能源、新材料、新技术的使用，同时注重营造建筑与周围环境的生态融合，保证建筑设计的生态性，延长建筑的使用寿命，促进建筑可持续发展。生态建筑符合我国社会可持续发展的基调，可以为人们营造健康、舒适的居住环境，深度融合可持续发展观念，对建筑资源、空间等进行有效利用，减少建筑建造及使用运营过程中的能源消耗以及资源浪费[1]。

2 生态设计理念在建筑设计中应用原则

2.1 生态和谐

生态设计理念在建筑设计中的应用，应遵循生态和谐的原则，实现人与自然的和谐共存。生态和谐是生态建筑设计的基础，因此在建筑设计过程中，应遵循尽可能尊重和保留原有场地周围的自然环境原则，使建筑环境与自然环境和谐共生，尽量减少对建筑周围自然环境的破坏与干扰，并力图通过建造活动弥补生态环境中已遭破坏或失衡之处，营造新建建筑与自然环境的生态和谐。生态和谐理念在建筑设计中的应用，能够实现自然环境与建筑的有效结合统一，提升建筑中的生态要素，提高建筑设计与周围自然环境的生态和谐[2]。

2.2 节能环保

生态设计理念在建筑设计中应用，应遵循节能环保的原则，为建筑生态效能的构建奠定基础。对建筑师来说应当考虑并多采用最新的节能材料、节能技术，从建筑结构设计、建筑功能布局、建筑材料、建筑造型、建筑能源使用等多个方面入手，提高建筑整体的环保性能，减少建筑使用过程中所产生的能源消耗。同时也要考虑建筑废弃建材的循环利用，从而达到节能环保的目的。

2.3 以人为本

生态设计理念在建筑设计中应用，应遵循以人为本的原则，从人对建筑生态性的需求出发，为人们构建良好的生态环境。以人为本是生态设计理念的重要原则，应最大程度的满足人们对居住、生态环境的需求，构建生态宜居的建筑环境。同时建筑设计中要充分体现人文关怀，将打造生态宜居建筑环境作为建筑设计的主要目标，实现人文景观与现代建筑的有效融合[3]。

3 生态设计理念在建筑能源利用中的应用

能源资源分为可再生能源和不可再生能源，前者包括风能、太阳能、地热等能源，后者包括煤炭、石油、天然气等，充分利用与发挥可再生能源是生态建筑设计理念在建筑设计中的体现。

3.1 风能应用

风能作为一种新能源，具备可获得便捷性、使用范围较广、可再生等优势，具有巨大的开发潜力。将风能作为主要能源应用于建筑设计中，可以减少建筑能源使用成本，减少环境污染，有利于促进建筑生态的可持续发展；将风能与建筑融为一体的设计，不仅体现了开创性的建筑设计理念，还有效降低电力远程输送的耗损与负担，符合生态设计理念。在设计过程中，可以充分利用风能进行发电，辅助建筑照明，合理控制建筑的电力消耗，避免电力能源的浪费。同时也可以利用风能运用于建筑内部通风系统，加快建筑内部空气流通，保证建筑内部空气质量的同时，降低建筑空调设备所产生的能源消耗，减少建筑发热量，避免建筑出现热岛效应[4]。

3.2 太阳能应用

太阳能作为建筑行业获得广泛应用的可再生能源，具有良好的发展前景。太阳能在建筑中的应用主要包括采暖、降温、干燥以及提供生活和生产用的电力、热水等。太阳能的应用分为主动式与被动式。其中主动式太阳能应用可以通过在建筑设计中合理布置太阳能光电板系统，充分采集利用太阳能辐射，利用光电转换器将光电板采集的太阳能转变成电能为建筑提供电能。同时可以利用建筑遮阳等被动式节能技术，降低太阳能辐射，维持良好的内部环境，降低围护结构综合温度，从而减少室内空调使用能耗，达到节能环保的目的。

3.3 地能应用

地能资源属于纯天然的自然能源，能源储量较为丰富，可以支撑建筑对能源使用需求。地能资源具有无污染、使用成本低以及操控简单的优点，可以在冬季作为建筑热泵供暖的热源和在夏季作为空调制冷的冷源。浅层地能一般指的是深度200米以内、温度25℃以下的可再生低品位热能，浅层地能分布广，在太阳热和地芯热的共同作用下，具有较强的可再生性能[5]。浅层地能在应用的过程中，不会受到温度的影响，能够保证热泵地能温度的稳定性，在合理设计的前提下，能够控制建筑供暖总量，可以降低建筑能源消耗，减少建筑运行成本。相同供暖面积情况下，地能配置总量是电能直接转化热能供暖方式的四分之一。

4 生态设计理念在建筑设计中的应用

4.1 体型系数设计

建筑巨大的体积及面积均会对建筑表面积总量产生影响，在建筑设计过程中充分降低建筑体型系数，不仅可以控制建筑外表面面积，减少外围护结构的投资，节约材料，同时可以减少室内外热传递。因此合理的建筑形体有利于生态建筑的节能，在建筑设计中尽可能的减小建筑体型系数，寻求建筑造型设计与建筑体型系数之间的最佳均衡关系，可以减少不必要的建筑热量损失，从而达到节能环保的目的。

4.2 建筑遮阳设计

建筑遮阳设计是一种被动式节能技术，通过建筑立面上的遮阳构造措施，可以降低太阳能对建筑的辐射，维持良好的内部环境。科学合理的将遮阳技术运用于建筑设计中，可以在一定程度降低建筑围护结构综合温度，避免建筑内部环境过热，从而减少空调能源的损耗，还可以丰富建筑立面设计效果。

4.3 自然通风设计

自然通风是建筑提供高品质室内环境，保障使用者长期身心健康的保障措施之一。合理利用自然通风技术手法，可以减少建筑对传统能源的依赖，减少空调能源使用，提升建筑环境舒适性，创造良好的环境效益与经济效益。

4.4 自然采光设计

自然采光是建筑设计的重要因素，是生态建筑的重要手段，具有良好的节能环保作用，对于建筑的可持续发展具有重要的意义。合理设计自然采光方式，不仅可以提升建筑室内的舒适度，还可以节约电能的损耗[6]。

4.5 中水利用设计

水资源是人类赖以生存的重要自然资源，水资源的短缺是21世纪人类面临的重大难题。中水利用作为一种缓解水资源短缺的有效节水技术措施，正日益引起人们的广泛关注。所谓中水利用，就是把建筑中人们使用过各种生产、生活用水进行回收再利用的措施。建筑中水水源包括市政污水、生活污水、冷凝水等水源，但是要取得良好的使用水质则与经济投入息息相关，对于建筑本身而言，应尽可能采用优质杂排水作为水源如冷凝水、泳池排水、景观水池排水、淋雨排水等。由于空调设备的使用，往往也会产生大量的空调冷却水，相对于雨水水源，中水水源具有相对的稳定性，与天气状况关联性相对较弱，通过适当的处理即可增加建筑的供水量，提高水资源的利用效率，同时也减轻城市的排水压力，具有良好的环境生态效益。

4.6 雨水利用设计

近年来国家大力推广海绵城市设计，通过海绵城市技术措施充分收集汇聚雨水资源进行再利用，从而达到节约水资源的目的。海绵城市设计措施包括采用透水材料、设计雨水渗水池、景观渗水沟等手法，可以最大程度的收集雨水用于景观灌溉及营造生态微气候环境。雨水的利用可以改善区域生态环境，强化雨水入渗可以提高用地土壤的水分含量，增加水分蒸发，改善环境；雨水的利用降低城市防洪与排水压力，消减雨季雨水径流，减少城市积水；雨水的利用能提高水资源利用效率，减少自来水使用[7]。

4.7 人工湿地设计

人工湿地技术可以在建筑或者建筑周围地表种植存活率较高，可以适应各种恶劣环境并可以净化水质的湿地植物。湿地技术中常见的种植植物有浮游植物以及沉水植物。湿地技术应用前，需要对建筑所在地环境进行全面的考察，并对环境进行分析，选择合适的植物种植，净化建筑环境污水中含的有害元素，防治污水排出后污染环境。湿地技术能够促进资源的循环使用，避免建筑设计中存在水污染较为严重、净化效率低等问题。

4.8 建筑绿化设计

绿化设计作为一种最直观的生态设计手法，符合生态设计理念的要求。绿色植物可以营造良好建筑生态环境，同时绿色植物能够阻挡阳光对建筑的直接照射，对建筑外围护结构温度能够起到调节的作用。建筑绿化设计除了要保证建筑外部与自然相互协调，实现人与自然共存，还应做好建筑室内的绿化设计工作。建筑室内绿化设计应该与建筑室外相互呼应，保证建筑绿化设计的整体性。建筑室内大厅、内庭等区域，可以按照不同的季节进行布置，达到建筑内部、外部绿化景观相互呼应，根据季节摆放合适的植物，对于建筑内部温度和湿度也能够起到调节作用，形成生态性的建筑室内环境[8]。

4.9 生态建筑材料

选择合适的建筑材料是生态建筑设计中的重要一环。建筑师在建筑设计过程应选择恰当的生态建材，增加建筑的节能效果，减少建筑材料的使用及日后废弃时对环境的污染；提升地方建筑材料的使用比例，可以减少经济消耗，提升建筑的经济效益；灵活利用废弃建筑材料，可以进一步节约能源，减少能源损耗。生态建筑设计中材料的选择，应能够保证建筑材料循环利用、使用可再生资源代替不可再生资源，避免大量的建筑资源被浪费。环保建筑材料具有消耗低、污染小以及可回收利用等特点，并且部分环保材料都是由废料制成，已经实现了资源重复利用，减少了建筑材料对环境的污染，如生态水泥、生态混凝土等。环保建筑材料不仅可以避免环境污染，还能够保障人们身体健康，部分环保材料中应用了先进环保技术，能够净化建筑内部空气，减少甲醛、苯等物质对人们身体健康的危害。

4.10 外围护结构设计

建筑门窗作为建筑外围护结构保温性能最薄弱的部位，其长期使用能耗占整个建筑使用能耗的50%以上，应在建筑设计过程中优化建筑门窗的保温隔热性能，提升建筑的节能环保效益。在设计过程中，可以选择新型高性能的玻璃窗以及玻璃幕墙，其具有较好的保温性能以及防辐射性能，能够提高室内明亮度的同时，控制建筑室内温度。新型门窗材料以及断桥技术在建筑门窗中应用，可以提高建筑门窗热工性能以及气密性，可以进行建筑防护的同时，还可以保证建筑的节能效率。

5 结束语

综上所述，生态设计理念在建筑设计中应用，是建筑行业发展的必然趋势。生态建筑有利于提高建筑综合经济效益，能够为人们营造宜居建筑环境。生态建筑设计需要设计人员遵循生态设计原则，保证生态和谐，促进人与自然共同发展，并实现节能环保，降低建筑建设过程中对生态环境的污染，以人作为生态建筑设计的核心，满足人们对建筑设计的需求，促进建筑可持续发展。