試析生態建筑的技術發展與設計理念

摘要: 本文從建筑業面臨的嚴峻形勢入手，首先闡述了生態建筑的含義和特征，并分析了影響生態建筑設計因素，然后論述了生態建筑設計的新技術和新理念，并對生態建筑的技術發展趨勢進行了分析。

關鍵詞: 生態建筑;技術;設計理念

一、引言

在我國，隨著經濟的迅速發展，發展與環境之間的矛盾凸現，近年來頻繁出現的水荒、電荒、污染嚴重阻礙了社會的發展，威脅著人們的健康。國家也在從各方面采取應對措施。參照發達國家的發展歷程，建筑業將成為我國國民經濟發展的支柱產業之一，它同時也消耗著大量自然資源和能源，產生大量的廢棄物。據統計，建筑活動消耗了能源總量的近40%，目前，我國建筑垃圾的數量已占到城市垃圾總量的30%～40%。而全球建筑活動產生的溫室氣體占溫室氣體總量的50%。現階段，以住宅建設為主導的中國建筑業仍是一個高能耗高污染的產業。對我國生態環境的破壞負有很大責任。

針對以上問題，在建筑界，對生態住居建筑的探討和研究，吸引了越來越多的建筑師參與其中。力圖做到在當前及將來，以技術手段緩解環境與住居建設之間的矛盾，實現可持續發展。人創造了建筑，建筑也反過來塑造了人，影響著我們的生活方式與觀念。生態住宅的建設，對于改變我們的生活觀、自然觀和價值觀，自覺關愛自然生態，具有長遠的文化和思想意義。從實際的物質意義來講，可為我們創造自然健康的住居環境。地球不只屬于我們這一代人，它同樣是我們的子孫后代賴以棲身之所，我們有義務與責任減少能源與資源的浪費。下面將對生態建筑的技術發展與設計理念進行探討。

二、生態建筑的含義和特征

(一)生態建筑的含義

所謂生態建筑設計就是運用生態學的思想，按照以人為本的設計理論，從人、建筑、自然所構成的整體環境出發，設計出能夠實現人、建筑、自然三者和諧統一的最優關系的建筑，使建筑與環境之間成為一個有機的結合體，它既要為人創造一個舒適的空間小環境，同時又要保護周圍的大環境。生態建筑是更高層次上的回歸自然，它依賴于許多相關技術的最新發展，以及根據具體條件對這些技術的最佳搭配。無論使用何種技術，一定要將建筑作為一個有生命的機體，形成一個與自然生態相平衡的良性循環體系;將建筑視為一個生態系統，通過設計、組織建筑內外空間中的各種物態因素，使物質能源在建筑生態系統內部有序地循環利用，獲得一種高效、低耗、少廢、少污、生態平衡的建筑環境。

(二)生態建筑的特征

1、節能和利用再生資源

節能的技術原理是通過蓄熱等措施減少能源消耗，提高能源的使用效率，并充分利用可再生的自然資源，包括太陽能、風能、水利能、海洋能、生物能等，減少不可再生資源(例如，石油和煤炭等)的依賴。在建筑設計中結合不同的氣候特點，依據太陽的運行規律和風的形成規律，利用太陽光和通風等節能措施達到減少能耗，應用材料的蓄熱和絕熱性能，提高維護結構的保溫和隔熱性能。

2、材料的再生利用

使用再生或可循環利用的材料和資源。例如，在建筑的建造過程中使用再生的建筑材料，減少建筑垃圾。

3、減少廢物排放

避免向外界環境排放有毒有害的污染物，通過各種手段在排放之前進行無害化處理。同時，應考慮建筑物周邊環境對人們健康的影響以及建筑物室內環境對居住者健康的危害等因素。

4、環境與文化屬性

廣義范圍內的生態建筑和可持續發展建筑還涉及環境和文化領域。應考慮建筑與周圍環境，諸如周邊建筑群及交通、通訊、學校狀況和其他生活設施的協調配置等因素。

三、影響生態建筑設計因素

(一)自然因素

生態建筑沒有超出建筑的根本目的，它仍然是在大自然環境中為人類的生活圍合出一處使用空間，氣候條件、地理位置、地質條件、環境景觀等無不影響著生態建筑設計。

(二) 社會因素

生態建筑這一復雜的系統工程涉及到哲學、倫理學、美學、經濟學、生態學、技術觀等許多領域，只有在這些領域內都貫徹了生態學的思想，建立了一種滲透著生態學思想的生態文明，全人類的生態意識、生態思想真正提高之后，生態建筑的實現才有可能。同時，生態建筑的設計與實現也有賴于政府決策和執法以及規劃與設計的管理。

(三)人文因素

生態建筑的實現還與人們的生活模式、消費方式等有著密切的聯系，地域文化、民族風情等也直接或間接地影響著生態建筑的設計。

(四)技術因素

建筑的設計技術、建造技術、材料的生產技術、節能與能源開發利用技術、廢物處理及再生利用技術等都關系到生態建筑的設計。

四、生態建筑設計的新技術和新理念

目前世界上生態建筑的設計理念和建筑技術已經有了新的發展，在許多方面值得我們去參考和學習。下面通過介紹托馬斯#8226;赫爾佐格的建筑設計，分析低能耗的生態建筑理念在建筑設計中的體現。

(一)設計理念

托馬斯#8226;赫爾佐格是國際上太陽能建筑和建筑革新領域內的開拓者。他是德國著名的建筑師和建筑學教授，國際知名的生態和節能建筑設計師。他提出了太陽能應用于都市建筑的構想，通過發展最佳氣候條件下的建筑物的表皮設計，通過太陽能技術的融入，最有效地運用建筑材料，大幅度地降低了對不可再生能源的使用。托馬斯#8226;赫爾佐格將生態理念和生態精神貫穿于設計之中，并將各種技術和功能通過建筑手段完美地結合起來。在細致的建筑美學和結構設計之外，他賦予了建筑物立面的生態功能。立面設計和節能概念的結合體現在圍護結構的采暖、降溫設計及太陽能的利用上，在注重建筑低能耗的同時追求內部空間的舒適性。

(二)新技術的應用

在赫爾佐格設計的建筑中一些新技術得到了應用。例如日光格柵系統，它是一種應用于屋頂采光的裝置，可以避免室內進入過多的直射光導致夏季室內過熱，而將均勻的漫反射光導入室內。該系統減少了炫光，提高了照明質量，均勻的漫反射光給室內提供了舒適的自然照明。又例如氣凝膠的使用，氣凝膠是一種透光的保溫填充材料，采用該技術的建筑立面，內表面輻射比普通雙層玻璃有了明顯改善，提高了窗戶的保溫性能。氣凝膠同時具有良好的光折射性能，使得室內可以獲得均勻的漫射光。目前廣泛被采用的大玻璃幕墻建筑在夏季發生溫室效應，而在冬季發生冷玻璃面的低溫輻射效應。赫爾佐格設計的雙層玻璃幕墻很好地解決了這一問題。漢諾威博覽會公司總部樓使用了雙層立面系統。在該辦公樓設計中，建筑內部環境的舒適性是建筑設計的出發點。雙層立面系統，提高了辦公空間的舒適性，并大大降低了建筑的能耗。外立面的玻璃幕墻對內部空間起到了防護作用，有效阻擋了高層的高速氣流。大面積推拉窗安裝在內立面，通過開啟推拉窗，室內即可導入新鮮空氣，獲得自然通風。雙層立面之間的夾層內側安裝了遮陽百葉，遮陽效果明顯并且便于維護和清理。托馬斯#8226;赫爾佐格從生態節能，太陽能利用，人的舒適度等功能角度出發，使建筑設計因生態功能而精彩，從生態的角度成功地把美學、技術融入到建筑中，值得我們學習和倡導。

四、建筑技術發展趨勢——“數字化生存”時代

數字化生存時代最主要的特點就是計算機與網絡，它直接影響人們的生存狀態。數字化生存這個概念，包含了從應用到文化層面上的多方面的含義。在最直接的應用層面上，數字化生存的一大特點就是以“比特”(信息)代替“原子”(物質)作為基礎。其所帶來的更深一層的影響就是所謂“比特城市”的概念，也即基于信息的城市。今天，網絡這一信息時代的載體和媒體，使得信息社會里以信息流代替物質流的趨勢得以實現。這樣一來提高了信息交換的效率，二來也減少了物質資源的消耗。“SOHO”即在家辦公(Small Office Home Office)，使得越來越多的人不必去寫字樓上班(其實，寫字樓原本的實質在于將工作人員集中到一起，信息集約化、提高效率)。但其以文件為基礎的信息交換方式，比起比特流的交換還是差了一截。事實上，在現在的所謂的“5A智能大廈”中，網絡布線已經使信息交換比特化了，實現了所謂的“無紙化辦公”。“E-business”，即電子商務。是將商務活動信息化的意思，具有高效率、低成本的優點。其它象虛擬圖書館、虛擬電影院(又稱視頻點播系統VOD)。

城市化在工業革命之后的加劇，根源上是由于城市中大量的物質、信息流的特點。基于信息的城市將擺脫形式的束縛，可能呈現相反的低層化、分散化趨勢。有的人就曾大膽地預言:“工業革命產生了摩天大樓，而信息革命則將淘汰摩天大樓。”許多美國的大公司將其總部建在中小城市，有的搬到遠郊區。這種舉動的前提是基于這樣的事實:一方面人們只需要通過網絡與他們保持通信聯絡，而不必知道其“物質性”的總部在何處。另一方面的考慮是基于郊區的生態環境一般優于城市。最新技術向建筑業的滲透與應用，一方面方便了人自己，另一方面也為城市交通減少了壓力，減少了交通環節中的能耗和污染，減少了城市的人流與物流，其適應了現代建筑與城市的生態化、高技化、數字化的發展趨勢，與“可持續發展”的戰略思想是一致的。

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