生態建筑技術

董婉君

(四川大學建筑與環境學院，四川成都 610207)

建筑之初，性本善也。人類最初的建筑形式只能算是一個藏身之處。

“上古之世，人民少而禽獸眾，人民不勝禽獸蟲蛇，有圣人作，構木為巢，以避群害。” ——《韓非子·五蠹》

而近代，尤其是工業革命之后，伴隨著物質和科技的迅猛發展，人類對地球的索取愈演愈烈，同時卻也使自身的生存陷入危難之地。同樣，建筑的本性也隨之產生了變化。在工業化的進程中，越來越多的高消耗建筑產生，使用人工照明，人工通風，人工給排水等等，相當于用錢去煮粥，粥的價值與燒毀的錢的價值是不等的。應對這種人類面臨的生存窘境，生態建筑勢在必行，它將成為且必將成為我們當今乃至未來社會的建筑主題。生態建筑學應運而生。

和生態學的三角形研究框架一樣，由于全球變化(生物多樣性變化，土地覆蓋率變化，全球變暖，環境污染變化等)，恢復與重建(脆弱與生態研究、恢復與重建生態研究、生態系統康復等)勢在必行，而這兩方面都指向一個發展方向——可持續發展(如城市可持續發展，工業可持續發展等)。現在的生態建筑如雨后春筍般陸續出現，各大建筑單位大打可持續發展戰略牌，利用“環保心理”把生態建筑設計指向了一種利益化的性質，讓人感慨。

那么真正生態建筑設計的原則和目的是什么。“生態建筑設計是將建筑這一人工物置于自然環境中時，組成建筑與生態環境之間相互作用的生態系統，應充分考慮其對自然環境的適應和影響，以及建筑與自然環境之間物質能量的交換。在目前資源匱乏的現狀下，特別強調建筑在資源利用方面充分體現‘5R’原則，即Revalue，Renew，Reuse，Reduce，Recycle。”所以，生態建筑不應是帶有利益性質的，是為了維護世界資源環境、改善現有人居環境的將生態環境與建筑和諧統一產生的必然建筑。所以我們絕對不允許把個人的私有利益建立在全世界人保護生態的決心上。

從古至今，人類為了適應自然環境，從構木為巢、南北遷徙到現在，采取了一系列的措施。像Sussex的1776的冰窖，候鳥的遷徙，游牧民族的生活方式，愛斯基摩人神奇的冰屋等等，他們都是在自然的基礎上改變自己的居住方式來滿足自己生活的需求，而不是過度地改變自然環境。我們正是需要這樣的一種態度，不要做改造自然的“霸主”。愛斯基摩人的冰屋，全世界最極端條件下的住房，沒有人工能耗的應用，沒有過度的攫取自然資源，卻巧妙地應用了自然科學“熱氣上升，冷氣下降”的原理，在徑深很長的冰屋里，房間被逐漸抬高，加上合理的布置，達到了室內40多攝氏度的溫度改善，適宜人類居住。這便是理想的生態建筑的最基本體現，也是和現實的低碳生活態度的完美結合。

而對于生態建筑的技術改造不僅僅是這么簡單，生態建筑應當考慮各種影響居住的因素，結合建筑，選擇運用，綜合調控，從而達到更好的效果。而現有的因素大致有:建筑材料的影響，圍護結構的改善，建筑的通風，建筑的采光，建筑的污染源，新型能源的使用，仿生設計等。

建筑材料的選擇決定著住宅對環境的影響程度。每一個環境都有屬于自己環境特色的材料，就地取材，選擇適合建造特性的材料是選擇建筑材料的最好方式。彼特·卒姆托的建筑給了我們最好的詮釋。他的建筑以融入環境和別有洞天的知覺感受著稱，像瓦爾斯溫泉浴場，克勞斯兄弟教堂，圣尼迪克特教堂等，都在建筑材料上十分考究，仿佛是在原有的自然環境中凝聚了知覺的世界，并把它們放大，形成統一和諧的空間感受。不僅如此，建筑材料本身還應當考慮它的材料消耗性，污染性，再生性，結合新能源能力等等。圍護結構設計，即包括保溫層、窗戶和墻的冷橋空氣滲透，以及其他一些有關窗戶問題等的設計。拿保溫層來說，保溫隔熱是當今的重大研究方向，而對于墻體和窗戶的保溫隔熱主要是以下三個方法:絕熱隔熱、反射隔熱和熱容隔熱。保溫隔熱做得出色，可以讓愛斯基摩人在極端的自然環境下產生適宜的生存環境;可以讓“維生艙”在極寒條件下保證人體溫暖。

通風是指建筑之內、建筑之間以及室外環境中的空氣流動。控制通風就是要讓使用者對建筑內外的空氣流動感到滿意，甚至感到愉悅。最簡單的自我控制通風的辦法就是自己扇扇子，生態節能又環保，但是效果不太好，我們所要做的是自然通風，在非人力的情況下，達到建筑通風良好。所以根據風向，風壓，對建筑高差、建筑轉角等處理，形成壓力梯度，產生通風。楊經文的“導風板”設計就是產生風壓。

陽光是地球賴以生存的條件，建筑也不例外，建筑沒有陽光，就沒有陰翳，那建筑就死掉了。結合陽光，是在建筑中營造舒適氛圍和適宜溫度的第一步。對于建筑，陽光可以是朋友，也可以是敵人。它為建筑提供光明，為建筑帶來溫暖，同時也可能帶來炎熱。建筑朝向，開窗位置，日照情況，都是必須考慮到的，特別是在夏熱冬冷地區。

新型能源(太陽能、風能、水能、地熱能、沼氣能、核能等等)，是當今和未來社會的希望。之所以這么說，是因為在環境污染嚴重的今天，不可再生資源的枯竭和人類自身的浪費、過度使用是對人類生存條件的巨大挑戰。低碳、可再生、環保的新型能源，在生態技術的發展下，能夠逐步的替代舊有資源，阻止人類對地球無節制的使用，保護煤炭、石油等資源的高碳使用，告別全球變暖等等，乃大勢所趨。

建筑污染性考慮，不可謂不是一門生態建筑技術。所謂建筑污染性，主要是指對人體有害的情況，如建筑裝修中材料的運用帶來的空氣污染，建筑環境中帶來的噪聲污染，建筑使用上帶來的生活污染，建筑圍護結構帶來的光污染等等，每一項都會影響到人的生活。而家庭內也存在很多健康隱患，從地震、火災到通風不良的煤氣灶導致的燃氣中毒等。健康問題的影響是全球尺度的，而同時又關系到每個家庭成員的安全、健康和幸福，所以建筑的生態設計要在技術上多多考慮建筑整體的污染性，所有指標的檢測都是需要強硬執行的。

建筑的仿生設計，也越來越引起我們的重視。“物競天擇，適者生存”揭示了自然界中存在的生物體機能的合理性。生物體在日積月累的自然演進中，伴隨著自身各部分的結構和功能的逐步完善，所形成的“自然的結構”能最好地滿足功能和最佳地適應其存在的環境。在人類認識水平和智慧有限的情況下，模仿自然、效法自然，不僅是解決問題的一種有效的途徑，而且無意之中契合了自然的某些法則。模仿是生物的天性，是人與動物活動的基本特征。人類發展過程中就充分發揮了模仿的本能，這其中就包括仿生設計。像劉易斯住宅、日本神戶魚舞餐廳、巴塞羅那奧運村零售店魚標志等，都通過研究自然，從自然中去發現融合于自然的建筑材料和建筑方式。

能源危機、生態環境惡化、全球氣候變暖等問題給當今人類文明的持續發展帶來了越來越大的威脅，這些問題正在吸引全球眾多的專家學者的關注。作為建筑師，從一棟建筑頭腦靈光一閃的設計伊始，到深入探索創造，絕對不能僅僅單獨考慮到建筑的房間功能和美觀，我們要常常把自己放到“大家”的角度上，考慮一些重要的，關乎人類責任的問題——建造這棟建筑需要多少化石能源;它對周圍生態環境的影響;建筑的使用消耗等。只有我們人類把小的問題放到世界的角度上去思考，更好地運用生態建筑技術，才能解決實際問題，營造更好的居住生活環境。

[1]周浩明，張曉東.生態建筑——面向未來的建筑[M].南京:東南大學出版社，2009.

[2]冉茂宇，劉 煜.生態建筑[M].武漢:華中科技大學出版社，2010.

[3]休·羅芙，曼紐爾·福安特，斯蒂芬妮·托馬斯.生態建筑設計指南[M].北京:中國林業出版社，2010.