整体生态建筑观在建筑设计中的应用

刘洪波

（中衡设计集团股份有限公司，江苏 苏州 215000）

0 引言

我国工业行业与建筑行业的迅猛发展，推动了社会经济的发展与科学技术的创新，为国民的生活与工作带来了更多的便利，进一步加快了城市化建设的进程。虽然我国在短短几十年内完成63.89%的城市化建设，但在发展的过程中过度开采能源，对整个生态环境造成严重的破坏。针对该情况，我国提出可持续发展的理念，强调人与自然的协同发展。在现阶段的生态建筑设计中，设计人员应主动学习与借鉴生态学的理论与方法，建立整体生态建设观，提高对生态环境的关注度。

1 整体生态建筑观的发展及其内涵

1.1 生态建筑观的发展

生态建筑观最早提出于20 世纪60 年代，并随着时代的发展生态建筑设计成为现阶段建筑设计行业的主流趋势。其核心是将人类建筑与生态环境深度融合，从而减少对自然环境与生态系统的影响，实现人与自然协同发展的终极目标。该理念一经问世，就受到全世界从事建筑行业人士的关注，并在发展的过程中获得极高的评价与认可。在早期的城市建设与工业发展中，人们对自然资源的需求量逐年增大，为获取更多的能源加速经济的发展，在部分能源的开采过程中存在对自然环境过度破坏的情况，随之而来的便是生态环境问题频发，城市居民居住环境与居住质量逐年下降。因此，越来越多的人关注生态环境问题和能源持续发展问题，只有保证经济发展与自然环境的和谐统一，才能为子孙后代带来更好的生活环境与生存空间。在早期的建筑设计中，人们为追求建筑效率，采用大功率机械设备，大规模开发城市周边资源，导致城市水资源循环能力的下降与水土流失问题严重。在施工建筑中产生的建筑垃圾也未按规定进行处理，随意丢弃、随意掩埋，严重破坏了当地的生态系统。因此，新形势下应积极开展生态建筑设计，提高整体建筑设计人员的生态建筑设计意识，建立整体生态建筑观。

1.2 整体生态建筑观的内涵

整体生态设计观是指将人为建筑与生态环境作为整体，在建筑设计过程中要对建筑场地周边的生态环境进行调查，并从城市整体规划的角度出发，使人为建筑的风格更趋近于自然环境，从而保证生态系统的平衡。在具体设计的过程中，设计人员要对地球生态系统的特点与组成结构进行深入地分析，并将分析结果与建筑设计理念相融合，创设出全新的建筑设计模式，提高建筑设计与生态环境的契合度。例如，在人口密集城市的建筑设计中，既要考虑居民的住房需求，包括房屋质量、居住环境、居住适宜度等，又要考虑房屋建筑对自然环境的影响，以及施工技术与建筑材料的选择，积极使用新型能源，减少对可再生资源与不可再生资源的使用，贯彻落实绿色、节能、环保的建设要求。

2 建筑系统和相关生态系统互动

2.1 建筑系统的开放性

通常情况下，建筑行业普遍将建筑系统分为静态事物与不可变实体两大类，其原因在于将建筑系统看作独立的个体，并未与生态系统进行关联。但从设计角度来分析，建筑系统作为生态系统的一部分，其自身具有动态化的属性与开放性的优势，其会随着生态环境的改变发生相应的变化。生物圈是由多个子系统构成，各个系统之间能量与物质相互流转，构成良性的生态循环。在使用前检查配置是否符合预定模式，合理开发矿物质资源，并将其科学地应用于农业产品、化工燃料中，实现资源的合理配置与循环再生，提高资源的利用率[1]。此外，建筑系统的开放性也决定了在设计的过程中要对其流动性进行分析，对建筑系统中包含的全部元素与材料来源进行分析，选择与周边生态系统最为契合的建筑材料，秉持绿色环保的理念，提高对建筑资源的利用率，合理配置各项资源，以此实现建筑系统与生态系统的和谐统一。

2.2 建筑和环境系统的动态关系

随着科学技术的发展与建筑设计水平的提升，在现阶段的生态建筑设计中，应重点针对技术改造进行升级，结合当地的城市化发展的进程与土地开发情况，提高人为建筑与生态环境的契合度与包容性。同时，建筑师也要针对生态系统中的各种元素进行分析，了解人工元素在生态系统中所占的比例，对生态建筑设计方案的可行性进行评估，包括建筑材料的选择，建筑技术的应用，人力资源的配置以及土地资源的开发等多项内容，实现多样化途径分析。

3 整体生态建筑观应用于建筑设计中的关键点

3.1 体现设计时间因素影响

实现生态建筑设计的关键在于要在生态建筑的内部构建能被生物圈所包容的生态系统，并能随着时间的变化内部生态系统也会发生相应的变化。建筑师应将生态系统建设与时间因素影响相结合，在设计的过程中摒弃传统的设计理念，注重创新元素与生态元素的融入，并考虑生态系统独立性、开发性、互动性的特征，其内部物质时刻保持相互流转，并受到时间因子的影响其物质形态也逐渐发生改变，并不会维持在初始状态[2]。因此，建筑师应重点解决生态系统中各子系统之间的影响与相互作用，降低时间因子的影响，并对生态系统的运转情况做出预测与判断，从而使生态建筑设计与建筑环境达到平衡状态。并制定完善的施工现场管理措施，对开挖的土地要及时回填，建筑垃圾运输到指定位置，严禁将废水排放到河流当中，从而减少或避免对生态系统的破坏。

3.2 体现设计空间因素影响

从宏观角度来看，人为建筑构建的生态系统会随着空间环境的变化而发生置换反应。例如，在原有的生态系统上增加新的建筑物，或对建筑物的更新以及能源的替换，均会构成全新的生态建筑系统。因此，生态建筑升级有着较强的流动性，并对整个生态建筑系统产生较大的影响。以景观设计为例，园林景观为大量的生物提供成长环境，园林景观的改变将对生物种类与数量均会产生空间的影响。

3.3 体现设计资源有限性因素影响

生态建筑观强调建筑设计与生态系统的和谐统一，并合理使用生态系统的资源，但对生态系统而言任何物质均具有较强的流动性，并受时间与空间因素的影响，在建筑设计中使用这些资源也需要考虑到资源的流动性，构建建筑生态系统的内循环。此外，通过长时间对生物圈物质系统的调查，可发现绝大部分物质资源属于不可再生资源，具有较强的封闭性，即使可再生资源也有着较长的恢复周期，使得在构建生态建筑系统时建筑师可利用的生态资源存在一定的限制。在利用生态资源的过程中要重点提高资源的利用率，避免“竭泽而渔”情况的出现，合理规划资源的使用，贯彻落实可持续发展的理念。

4 生态建筑设计的原则

4.1 健康原则

在现阶段的生态建筑中，首要考虑的是居民的居住需求，其次考虑生态环境的保护。而健康是目前居民最为关心的问题，能否有着健康的居住环境已成为新时期居民主要考虑的问题。生态建筑在设计初始就将影响居民的生活条件纳入思考范围内，从而保障温度、湿度、日照、通风均能达到最优的效果，为居民的居住与生活提供更加健康的环境，以此满足居民日益增长的健康需求。对此，在建筑材料的选择上应更加偏向节能环保的新型材料，并做好对材料质量的把关。

4.2 环保性原则

在建筑设计中需要考虑土地资源的开发对生态环境的影响，以及建筑施工过程中对自然环境的影响。为保护生态系统，在实际施工的过程中应重点强化施工人员的环保意识，优化各建筑施工流程，要对建设过程中产生的建筑垃圾与建筑废物进行集中处理，在运输前要对车辆进行消尘处理，减少粉尘物质对空气的污染[3]。同时，在沿河、沿湖等区域建设的建筑应重点关注建筑废水的排放，禁止将废水直接排放到河流、湖泊中，否则会对当地的水循环系统造成破坏。并尽可能地选用清洁型能源，包括太阳能、风能、地热能等，减少对有限资源的使用。

4.3 舒适性原则

良好的生态建筑环境能使居民感到身心愉悦，建筑师可将重心放在景观设计上，贯彻落实低碳景观设计理念，增大生态建筑系统中的绿化面积，并合理使用各项资源，丰富社区景观的功能，体现集中性与整体性原则。例如，在软化景观设计中，可适当地移植乡土树木，并结合当地的气候与生态环境搭配其他植物。在水体景观设计中，要尽可能地使用清洁型自然资源，利用地热能、太阳能进行发电，并在水体景观中种植大量的水体植物，以此完善生态系统。而在硬化景观设计中，可就地取材利用在施工初期挖掘的石料进行建设，以此提高土地资源利用率。同时，在整体规划的过程中要加强建筑设计与公共设施的联系，引导居民采用绿色出行的方式，为中老年人的出行提供便利。

5 整体生态观在现今建筑设计环节中的有效运用策略

5.1 合理运用风环境

合理利用风环境能使通风条件达到最优效果，发挥生态建筑观的最大化价值，提高居民的居住环境质量[4]。首先，建筑师从整体角度规划各建筑物的布局，并开展气候、气流条件调查工作，了解当地的一年四季的气候变化情况，并以此为基础开展生态建筑设计，减少气候条件对建筑住宅的影响。其次，合理利用气流因素，提高生态建筑的自然通风能力，减少人为通风对能源的消耗，为居民带来更加舒适的居住环境。对此，在建筑装饰环节，建筑师要对门、窗等主要通风区域进行合理布局。

5.2 合理利用绿化水环境

生态建筑设计中，绿化水环境主要包括植物景观、水体景观、硬化景观。在利用绿化水环境时建筑师应秉持低碳节能的理念，在各项建筑材料的选择上要考虑到运输过程中的资源浪费，建筑过程中的能源消耗，以及景观环境与生态环境的契合度是否达到和谐统一等。因此，在搭建绿化景观时要从多角度进行考虑，以本地植被为主，其他植被为辅，从而提高植物的存活率，使整体植物景观设计既能满足经济需要，又能满足人们的观赏需求[5]。同时，在水环境的需求要考虑到人们的亲水性，合理规划生态建筑系统中水体景观布局，大规模地使用循环水以此减少对水资源的消耗，并在水中种植水体植物，保证水体景观的清洁。总而言之，绿化水环境的搭建应遵循“以人为本”的原则，将居民的实际需求与生态建筑观相融合。

5.3 合理设计围护结构

围护结构有着良好的节能作用，并能抵御不利环境对生态建筑系统的影响。围护结构具有保温、耐火、隔热、隔声、防水防潮、耐久六大性能，良好的围护结构不仅能提高居民居住的安全性与舒适性，还能提高对生态系统的保护。以保温性能为例，人体对温度变化的感知有着较强的灵敏性，通过围护设计能提高建筑内部的保温能力，降低室内热量散失的效率。此外，隔声、隔热也是居民重点考虑的问题，通过增设隔音板、优化门窗结构能减少噪音对居民生活休息的影响，隔热性能则能保证室内的温度与湿度达到平衡稳定的状态。通过合理设计围护结构，全方位提高居民的生活质量与健康水平，并且解决在建筑设计中出现的环境污染问题。

5.4 做好遮阳及采光设计

遮阳、采光设计体现的是健康性与舒适性的原则，建筑师应明确生态建筑设计是为人而服务的，保护生态环境是为人的发展创造更好的环境。在遮阳、采光设计中要考虑到多种因素的影响，如四季变化情况、气候条件等，精准计算太阳光的变化情况，借助BIM 技术构建三维数字模型，将建筑信息与气候因素输入资源信息库中进行模拟，制定科学可行的设计方案。同时，建筑师也要合理使用太阳光能源，增设太阳能板与蓄电池组，将太阳能系统与暖通空调系统相连接，以此保障电力能源的消耗，并将多余的太阳能存储到蓄电池中以备不时之需。在设计的过程中，建筑师要保证设计方案的灵活性，在最大程度上提高居民的居住体验，以此实现整体生态建筑观在生态建筑设计中的充分应用。

6 结语

综上所述，新形势下的建筑设计需要建立整体生态建筑观，并意识到建筑系统与生态系统的互动关系，在利用资源建设时使物质处于流转状态，从而提高生态建筑与生态系统的契合度。同时，在建筑设计中要秉持健康性、环保性、舒适性的原则，积极使用新型技术与环保材料，在保护生态环境的同时，提高居民居住舒适度，为居民营造健康生活环境。