淺談高技術生態建筑

王振江 王 馳

當今人類面臨的人口膨脹、環境惡化和資源短缺問題加劇了人類和自然的矛盾,且已對人類自身的生存和經濟的可持續發展構成了新障礙。環境惡化和生態環境問題引起世界各國的關注,不同類型的生態建筑在各地應運而生。所謂生態建筑,是根據當地的自然生態環境,運用建筑學、生態學的基本原理和現代科學技術手段等,合理安排并組織建筑與其他相關因素之間的關系,使建筑和環境成為一個有機的結合體,同時具有較強的生物氣候調節能力和良好的室內氣候條件,以滿足人們居住生活的環境舒適,使人、自然生態環境、建筑之間形成一個良性循環系統。如利用綠色植物的蒸騰和光合作用來減少建筑廢棄物的排放量和凈化空氣,改善建筑局部的微氣候條件,從而降低建筑物的能源消耗,減輕建筑物的環境負荷,以達到建筑生態化的目的。

1 生態建筑的產生和發展

1.1 生態建筑的產生

20世紀50年代～60年代,世界發達國家的環境和食物遭到污染,造成公害,直接威脅著人們的生存與身體健康,這引起了人類對生態學的極大關注。在這一時期眾多學科紛紛與生態學相結合,力圖用生態學原理去解決人與環境的問題,生態學建筑也應運而生。

20世紀60年代,意大利建筑規劃師保羅?索勒(Paolo Solerz)首次把建筑學(Architecture)和生態學(Ecology)相結合,從而開創了新興的建筑生態學(Arcology)。1969年美國著名的景觀建筑師Ian L.McHarg出版了《設計結合自然》,書中采用系統分析的方法得出最優的行徑方案,表明生態學解決環境問題這一方法在建筑學中的應用和發展。1985年中國清華大學建筑學院的高亦蘭教授首次介紹保羅?索勒的“Arcology”理論,并將其譯為“建筑生態學”,現在亦稱“生態建筑學”。

1.2 生態建筑的發展

目前生態建筑發展多數處在起步階段,相對而言,北歐和西歐的生態建筑發展較快。新加坡、日本也均有現代意義的生態建筑。2001年在中國建造而成的清華大學建筑設計研究院辦公樓,其中庭作為“氣候緩沖區”能改善建筑生態環境和心理環境,把該建筑打造成健康、綠色的高技術生態建筑。

現在各國建筑師都注重研究生態規劃和生態建筑的設計方法與技術。生態規劃就是利用環境中的生態因子(全部或多數)的有益集合,在無害的情況下把土地用在最合理、適宜的方面。生態規劃的主要原則是整體、協調、循環、自生。從建筑設計方面看,生態建筑的設計方法和技術主要有把建筑融入自然和將自然引入建筑的兩種傾向。建筑融入自然就是使建筑成為生態系統的一部分,與環境相通,盡量減少對環境的影響,同時使自然成為建筑的一部分。自然引入建筑是運用高技術,使生態建筑化,人工環境自然化。因此,高技術生態建筑應運而生。

2 高技術生態建筑

當前注重技術的生態建筑的特點可歸納為利用計算機和信息技術的發展將固定的建筑結構變成相對于氣候可以自我調整的圍合結構。隨著環境問題的嚴重性和技術的發展,高技術生態建筑將逐漸出現在我們身邊;用高技術生態建筑去解決人與環境的關系,促進人與生態系統的和諧發展。生態建筑的特性主要體現在自然通風、天然采光、超低能耗、生態綠化、健康空調、再生能源、綠色建筑、智能控制、資源回用、舒適環境。

2.1 通風、采光和溫度調控

高技術生態建筑通常把通風、采光和取暖作為一個整體來設計。理查德?羅杰斯等一派的建筑師在設計中以先進技術為重要工具,他們通過智能化設計來提高對生態環境的綜合利用。智能化建筑結構的外墻系統可以對氣候作出反應,這可以控制太陽熱的吸收和損失、使自然采光最大化、自然通風合理化。

如雙層外墻系統的兩層幕墻中間有智能葉片,它根據環境的變化來調節室內通風和電子玻璃根據氣候變化調節太陽對墻的照射來改變室內的光照和溫度,使室內環境更舒服適宜。

2.2 低耗能和再生能源

高技術建筑倡導建造過程中耗能低及運行中建筑耗能主要依賴自然再生能源。如英國愛丁堡的John Menzies HQ反映了一些低耗能的處理方法。該建筑的辦公區進深12 m,通過中庭獲得自然通風和采光;固定在混凝土架上的橢圓形拱腹式的樓板系統容納了各種管線,這些管線能滿足照明、通風、冷卻等需要。由百葉和低反射雙層玻璃構成的窗戶可以在夏季根據氣候打開、調整,混合式的空調調控模式可以根據環境條件選擇自然通風或人工空調來保證室內的環境質量。

現代有相當一部分建筑利用了太陽能熱水器、太陽能鍋爐、太陽能供冷與供暖、太陽能光電利用等。為滿足人們的社會需要和安全美觀,國家建設部、經貿委及太陽能生產商都在致力于實現建筑和太陽能的有機結合、一體化設計。這使建筑既充分利用了再生能源,又安全健康。

瑞典馬爾默市的西港區的“住01”社區所用能源是百分之百可再生能源。北港區的風力發電機提供了“住01”社區的大部分能源,安裝在屋面上和建筑立面的太陽能電池板提供其余部分。百分之百當地能源供給使“住01”社區成為可持續能源技術的典范。

2.3 生態綠化和綠色建筑

墻體綠化完善了高技術生態建筑的生態化和綠化。馬來西亞的Menara Mesiniaga大廈最引人注目的是綿綿不斷的植被將整個大樓變成一座“空中花園”。一條綠化帶從三層樓高的一片草坪開始環繞大樓盤旋而上,成為立面墻的主要構成元素,大樓的各種平臺也種植了植被。這些植物綠化使樓內空間的空氣更清新,同時植被還可以吸收室內的廢氣、凈化空氣,遮擋太陽的直射,創造了一個良性的生態系統,使建筑更健康、環保。

2.4 資源回用

瑞典哈默比湖城擁有獨立的生態系統。它的污水處理站在處理污水和廢水過程中產生的熱量得以回用,產生的養分通過新技術的處理回用于農田,對污水和有機垃圾處理產生的沼氣用于家用沼氣爐燃氣和環境友好型轎車、公車的燃料。

3 結論與展望

生態建筑涉及到生態、環境、建筑、園林等多學科,將環境、氣候等綜合因素轉化為高舒適度的環境、高品質的空間和完美的建筑形式。隨著環境問題的加重和技術的發展,未來建筑發展的趨勢必將是高技術生態建筑。

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