試論生態建筑設計方法初探

摘要：通過具體分析國外建筑實例，探討了生態建筑設計的方法，歸納出鄉土、適宜技術、高技三種形式，并對中國建筑師提出了倡議。

關鍵詞：生態建筑鄉土適宜技術高技

建筑業的迅速發展使人們的生活質量得到提升，同時也裝點了城市環境。然而所有建筑的建設和使用都是以消耗很多的能源及材料作為代價的。鑒于此，一些責任心很強的建筑師開始了建筑可持續發展問題的探索和研究，并提出了現代建筑的一個新概念——生態建筑。生態建筑就是通過生態學的方法、原理，將社會、自然、建筑、人的協調發展作為目標，適度地對自然進行改造及利用，營造與人類的生存發展相符的生態建筑環境，把建筑環境看作一個有機的、具備一定功能和結構的整體系統。

從設計手法來看，生態建筑包括三大類：

①從建筑所在地域出發，采用當地材料以及傳統的鄉土地方設計方法；

②注重地方性和“適宜技術”的設計理念的有機結合；

③根據本地自然生態環境和最新生態理論，盡量運用新的材料及技術解決生態問題。上述設計理念都把當地的生態環境作為設計工作的前提，但是對技術的應用理念和方法上也都具有各自的特點。

1 鄉土的生態建筑

建筑師應該對這類建筑的環境地理條件有大致的了解，傳承蘊藏在傳統建筑中的生態智慧，不過分采用耗能設施，而是注重建筑的形式、構造、布局和空間，以使建筑環境得以改善，實現微氣候建構。能夠很好的詮釋這種思想的作品出自印度建筑大師查爾斯·柯里亞之手。他通過分析和研究當地的氣候狀況，提出了“形式追隨氣候”的口號?？率险J為：在熱帶氣候條件下，空間本身就象鋼筋水泥一樣也是一種資源。為確保干熱氣候條件下的建筑能具備很好的通風、遮陽的功能，柯里亞提出了兩大命題，即“開敞空間”、“管式住宅”。1963年由柯里亞設計的甘地紀念博物館，無論是其介入的庭院、相互穿插及滲透的空間，還是其多樣化的平面布局以及對氣候的調節等，無一不體現出“開敞空間”的命題理念。而“管式住宅”也是在設計剖面時適當的運用了煙囪拔風原理，在低層高密度的住宅群中，不會出現室內空氣不流通的問題，同時也打造出了小型化陰影戶外空間，這樣的建筑形象也真實的反映了當地的氣候特征。

2 適宜技術的生態建筑

適宜技術的生態建筑的代表作品是由馬來西亞的楊經文先生所設計的。楊先生結合生物氣候學的的相關理論來設計建筑，引入了新的材料和技術，設計高層建筑設計時試著通過自然能源構建良性微氣候。也就是生態氣候學(Bioclimatic)，減少建筑能耗，達到人的舒適度和精神方面的要求是楊先生一直堅持的設計理念。對于熱帶高層建筑的設計，他采用了生物氣候學中的一些做法，大致分為以下幾點：

①對高層建筑的中間及表面的開敞空間內進行綠化；

②高層建筑的外沿應有一定的過渡空間，空間的凹入深度都不同；

③將固定的遮陽格片設置在屋頂，楊經文目宅外觀；

④創造良好的室內通風條件，避免室內因日曬而升溫；

⑤進行平面處理時，在建筑物的側面設置交通核；

⑥處理外墻時，采取了一定的隔熱措施，同時楊經文提出使用墻面水花系統，他認為通過一系列舉措，能減少熱帶地區高層建筑40％的能耗。

3 生態高技建筑

生態高技建筑就是和周邊的生態環境共同發展的高技術建筑，其具有可持續性，是能夠積極主動且有效地解決現在的生態危機，并逐漸成為未來高技術建筑的主導。生態高技建筑的設計，對建筑師的綜合素質要求很高，需要建筑師熟悉被動式生態設計手法，對相關領域的最新生態型技術的發展方向有大致的了解，并按照地域的自然生態環境特征，積極推廣和使用高新技術，優化配置建筑的物理性質(光線控制、通風控制、溫濕度控制以及建筑新材料特性等)，正確處理建筑與其周邊環境之間的聯系，使其發展為一個有機、統一的整體。

生態高技建筑對建筑微氣候的關注大致包括以下幾點：

①適宜的室內溫度及濕度，滿足人體健康和熱舒適的需求；

②盡量設計為自然采光，以降低人工照明的能耗；

③提倡自然通風，以降低空調能耗。目前，生態高技建筑師正在不斷探索，希望利用高效的人工技術來協調各要素之間的關系，達成上述目標。以下是其設計手法：

3.1 引入綠色植物創造宜人景觀

根據建筑構造技術以及先進的電腦操控技術，生態高技建筑內部也可以擁有綠色生態體系，使建筑內部的室內氣候條件良好，增強生物氣候調節能力，營造田園般的宜人建筑。坐落在法蘭克福的商業銀行總部大廈是諾曼·福斯特事務所的作品，該建筑屬于超高層集中式辦公建筑，在其設計中適當引入了自然景觀，有全世界第一座“生態型”超高層建筑的稱號。福斯特的設計中包括9個高度為14.03m的花園，沿9層高的中央通風大廳盤旋而上，花園外側面是雙層玻璃幕墻，都是電控調節的，花園完全面對大廳敞開，花草、植物全部種在規劃好的位置，這樣就將自然景觀“移植”進建筑內部的各個辦公室，是建筑物又有了陽光和自然風，營造出舒適、愉悅的辦公環境。

3.2 提倡盡量采用自然采光

光線主要通過屋頂進入室內，因此，屋頂形式采用了多種光線收集和反射構件。比如戴姆勒·克萊斯勒汽車公司新設計中心，它是出于建筑師皮亞諾之手，由七個或長或短的扇形體量交疊，將屋頂的交界處設計為傾斜的天窗，以利于室內采光。另外，比較新穎的采光設計還有柏林國會大廈改建的穹頂。大部分光線通過中庭進入中高層建筑，很多生態高技建筑也采用了中庭的設計來采光。光線通過中庭進入到建筑中，再利用陽光收集和反射裝置進入到建筑內部。和中庭相連的房間能減少一半的熱量流失，還可以降低制冷能耗。

3.3 最大限度獲得自然通風

生態高技建筑師盡量通過熱壓、風壓、機械輔助等方式獲得自然通風。在基寶文化中心的設計中，皮亞諾完成了一套被動通風系統的設計，并取得了很好的效果。因為當地常年多風，氣候潮濕炎熱。所以通過自然通風來降低濕度和溫度的設計與當地的氣候和生態環境相吻合，并成為了一項核心技術。其原理是運用雙層結構，使空氣能夠在垂直表面和弓形表面之間自由對流，建筑外殼上的開口用來吸納海風，或引導建筑所需的對流。根據不同的風向及風速對百葉窗的開合做出調整，配以方向不同的百葉實現對室內氣流的控制。

此外，生態高技建筑師在生態建筑中還采用了新的能源和材料，如太陽能光電材料、新型玻璃和低輻射中空玻璃等，大幅度減少了建筑能耗。

總而言之，生態建筑必將成為2l世紀最具有代表性和時代感的建筑形式之一。當今的建筑設計的很多設計都已推廣并應用了生態學原理，我國的建筑師有勇氣，也有能力設計出和我國國情相適應的生態建筑，并致力于人、社會和自然的人類居住環境及綠色建筑空間的設計和開發。