動物建筑功能的綠色智能性初探

譚 昇

（紅山森林動物園，南京，210028）

0 引言

發展“綠色”建筑是現今國際建筑體系貫徹可持續建筑發展戰略的舉措和原則。首先，“綠色”動物建筑比人居建筑需求簡易，有廣闊的節能前景。人居建筑損害生態環境，而動物生態“綠色”體系，幫助了山體環境的生長、保護，節約了能源和資源，合理優化配制保護環境和自然資源，最大限度的提高原材料的利用率。第二，動物建筑應該以人并以動物為本，造景以求達到“天人合一”，動物和環境“合一”，動物和游客接近，動物和景觀合一等等，創造優美和諧的空間環境，滿足人和動物各自的心理和生理需求。

目前，動物研究已科學的表明，動物環境僅福利優越可能使一些動物肌體更完好，生存更優良健壯，甚至說顏色及光的反射也可影響動物肌肉本身的生長，而動物需要的動物建筑可使它們比野外動物更強壯有野性，動物能夠世代繁衍，在動物建筑生態體系內是目前的初級目標，不會因為區域窄小而造成動物自然死亡，這是設計者必須完成的建筑項目和建筑理論及設計。

1 動物建筑的保溫及取暖性能不同于人用空調

動物取暖可以在房內充滿熱水蒸汽，可用設計出電器供應水汽氣來取暖，并在嚴寒地區用春寒秋涼時的太陽能熱水取暖，或用取暖器在某一記間內部分取暖 。

動物籠舍設計成不同于人居室的房間，外面建筑回廊或儲熱墻，這就基本保證中心房間的通風及夏天陰涼，陽光曬在外墻上，無法波及內墻，較涼涼爽的內室就可保證動物夏天不用空調冬天接受“儲熱墻”的熱量，內室可以保暖 ，這樣，可內室的受光墻上，采用保溫材料，或在斜坡頂上作隔熱保溫層，基本滿足南方地區動物的冬天溫度，確保動物存活，不用取暖設施，而人的取暖費事且在每個房間都須裝空調。動物則不需要，如狗熊是穴居動物，建造籠舍應設計地下層，在地下的涼氣作用下，狗以熊不需空調，寒冷無氣，狗熊會爬到籠舍頂層，在二坡頂的熱量下確保冬天無事故。

2 動建采用砌塊墻建儲熱式厚墻

現行的磚墻結構來制作動物儲熱墻，較為煩瑣，不需要這樣大的承載力，若全部都用砌塊來建動物建筑，加大儲熱墻的厚度就可自然增大了砌塊墻的牢固度和承載力，儲熱墻就是夾層墻，經測定中間為泡沫的夾墻有抗冷、抗熱的雙重特性，且設計更寬的夾層，可以更優的確實得到室內15度的溫暖空間，但無法達到20度，無法給人居建筑制作出不用空調的后室，但動物居室恰好只需15度，造出動物居室不再需要空調的巧合性優勢方法，如果我們將動物籠舍的東南西三面都做上儲熱墻，不僅可以保證支撐上而樓板的重量，而且砌塊本身就必須以36厘米來砌筑為最好，單塊12厘米砌塊墻不牢固，不做混凝土柱就不能用單層砌塊墻，所以，雙層砌塊各為12厘米，中間加聚苯乙稀泡沫廉價板12厘米會更牢固，制成36厘米墻對動物平頂上面的澆筑有實質性的牢固幫助，頂部的梁坎式圈梁不能只做成12厘米或24厘米，為抵抗冰雪結凍在屋頂的重荷載應該將所有的動物砌塊墻設計為36厘米，不用混凝土梁，而且可在雙層墻上做雙層砌塊支撐梁，承擔極重的荷載。

“生態動物建筑”在一定層面上比生態建筑更深入一步，對于動物籠舍的節省性及二次自然利用，起到了進一步優化動物環境的作用，關鍵因素為動物需要更良好的通風，并且室溫大大低于人居空間，這樣的籠舍可以稱為真正的生態建筑，不再是簡單模仿自然環境，而有實質性的生態制作，生態技術和生態的運用，同時降低了動物有害物質對環境的傷害，糞便的二次利用及廢氣流動到樹中自然合成消失，廢物總量遠低于人居建筑，采用空心砌塊的小建筑，低碳節能，減少了用水和用電，空氣質量勝過普通建筑而絕對不用空調？？暖，對環境的傷害幾乎為零。

3 動物建筑淺層水及表土利用

一般地表土層均達到15度，形成較好的動物保護場和地下1米以上的水資源有在度左右，這樣，生成了動物居住舒適的基本環境，不會造成自然的地面不冷，影響動物臥睡的情況，確保動物存活，無須注意和再設計動物居室的地面溫差，自然利用1米以上的地下水，對動物地面沖洗及飲水不會造成動物疾病和死亡。

在夏季可以有效的將墻上熱能用涼水傳到地下，冬季則利用屋頂太陽能熱水通入墻中的粗管中，提高墻體的溫度和熱量，如在動物建筑中采用地源式熱泵，效果遠遠優越于人居建筑，這樣，動物建筑可以做到真正的完全不用空調，確保室溫永久在5度到15度之間，滿足了動物生存不會死亡的條件，且地源式熱泵成本低，不用或少用電能。

4 籠舍自然通風和煙夕管式通風的無成本再利用

動物建筑可建成2層樓，更適合個體動物居住，建坡道進入二樓，且利用了坡形山體，底層可設為陰涼的半地下層，這樣的二層建筑，更適合夏天和冬天動物自然選擇性居住，同時在坡頂上應多設“老虎”窗，形成自然向上傳風的通氣道，一般設在北邊或建筑的坡上部分，便于坡下的氣流進入籠舍后從坡上“老虎窗”流出污濁空氣，可設2至3個豎向長條尚窗，與人居建筑高窗不同的是南邊或坡下的一面不可設置高窗。高窗之間的空氣少對流才能將底層動物味排出室外，另外，按現行的適宜通風技術，可以采用煙夕式的通風管來增加生成強有力的通氣通道，將粗管道口埋在室外坡下的土中，成為進風口，出風口則可按在二樓的“老虎窗”邊，自然的坡下風可以強有力的拔風到屋頂沖出窗外，解決了動物空間中氧氣少、動物吸氣多，排臭氣多的難題。

5 利用山坡地建造動物小別墅確實需要可行

動物園常有2米以上的高坡地，恰好建成小樓滿足狗熊空地少的籠舍需要，動物可以由斜坡走上二層樓，先上夾層再由斜坡到2樓，并可做出挑平臺給游客觀賞，在此種建筑中可以更好的利用熱水管墻體隔冷，可以在南面做更多的儲熱墻，比簡單的平頂長方建筑更優異，平頂墻的水隔冷較差，小別墅的水隔冷更好，伴有波浪形簡易輕筒瓦屋頂，使籠舍風通風更強沒有臭味，不同空調而使空間氣物質優于人居小樓，可滿足動物比人類更強的空氣物質需求，不會突然自然死亡，如果沒有動物建筑的五項技術，動物小樓還不會進入動物園，根本原因是太陽能熱水進入動物生存空間，使我們必然將動物建筑造成斜坡頂。這里可以將北面墻內的粗管通水管道接到一層的工作間，每天飼養清洗蘋果后，太陽能熱水自然滾到北面墻中，冷卻后又一次被工人沖洗底層的室內地坪，并且自來水開小流水滴入頂部水池，無需多？？電及增壓泵來送水到屋頂，做到一水多用，無形用水多次。稱之為動物建筑技術生成模型小樓。

6 動物小樓北面砌單層24厘米墻更優異

動物建筑北面全部沒有儲熱墻，因此，只需砌24厘米的雙砌塊，多設構造柱就可滿足承受巨大荷載的需要，下層1米高為種植土覆蓋砌塊中的空洞，可以生長墻面植物的同時，更穩定的將砌塊砌布于地表以上，加土填埋空心孔洞的層序不能省略，空心砌塊自身重量輕，建成的動物建筑力不夠穩定，所以載花種草使建筑更加穩固，在北邊的窗邊墻中，可以只用12厘米單砌塊砌筑，加上窗邊構造砌塊梁的澆筑，完全可以支撐動物窗體，在窗上梁的砌筑上，可將砌塊豎直式砌筑中間穿插入80方鋼管，制成特別的窗頭梁，中間用方鋼管外包砌塊的梁，完全可以支撐窗上再砌筑砌塊的重量，但不可以放置屋面下的橫鋪鋼管，為此，動物窗多半以60厘米或80厘米寬度為最好，形成高長窗更能通風，符合動物需求，千萬不能做1米寬以上的窗戶，因為窗頭梁無法承受或加大到兩根就可以承擔，于是，門頭梁也可以用砌塊穿鋼管橫放的方式來預先制作，生成不抹內墻面不裝潢的優美線條互接連的形式，成為動物野趣空間的寫照

7 綠色動物建筑無空調采暖的依據

人居建筑必須有空調，室溫須達到18-22度左右，動物則可以耐受更低的氣溫，利用這個特性無需空調，利用地表熱墻，就可達到5-15度的動物房間的需求。

這樣的動物建筑方法，體現了極大的無空調優越性，是籠舍能夠稱為動物建筑的最主要不同點，是人居建筑和動物建筑不同的分水嶺，為何能稱籠舍為動物建筑，它和人居建筑有什么根本差別，原因是所有的動物建筑都無需空調，盡管寒冷地區有零下8度左右的天氣，動物不能忍受零下5度的室溫，但建造一堵普通厚墻白天受陽光照射而儲存熱量在墻體中，夜晚這堵熱墻施放出熱量，將晚間籠舍內的溫度提高，始終可以保證零上3-5度以上，就可保證動物存活，而且白天的厚墻也始終擋住寒冷的零下8度，確保白天室內零上5度。

8 維護結構不用能量的綠色環保簡易性

儲熱墻的隔熱板采用聚苯乙烯泡沫塑料板，墻體的隔熱系數就能滿足建筑節能設計標準的要求，500mm厚的一層泡沫板，就能起到1000mm厚的磚墻隔熱作用，或者等于2000mm厚的鋼筋混凝土墻的熱阻。所以，南方地區動物建筑采用有隔層的儲熱墻，完全適用，恰到好處，不再需要空調，北方地區采用較厚的隔板墻，同樣可以阻擋嚴寒隔冷的效果，造出傳冷速度慢的動物墻只需在朝北向的墻中設置雙層泡沫板，在二層泡沫板再砌半磚墻，或用木工板或水泥材料隔開，這樣的二層泡沫板之間的溫差會特別大，外層為零下5度的夜晚會在內層泡沫體上有零上3度到零上5度的室內墻壁，完全阻擋了下半夜寒氣的襲擊，確保動物存活，渡過寒冷“凍季”，并可以在飼養長頸鹿的高大籠舍內作用出更溫暖房間的試驗，各個夾墻及屋頂夾板，確保室溫永久在5度到15度，就能使非洲居住的赤熱地區的動物生存，節省大量的凍季油爐取暖費用，綠色環保且廉價的簡易性，每年將節省油爐用油費用10萬元，無形的利用了？？？？。

9 動物建筑資源全節省，室內環境質量全提高的設計原理

根據自然坡地的基地條件，充分考慮了自然空氣通風和多用天然采光的要求，減少或不用燈光照明，合理設計復合儲熱墻體的位置和密閉性較好的動物窗，減少建筑運行耗能，進一步改善空氣質量和動物居住的風氣及水物質，利用可再生能源，減少和不使用采暖系統裝置，都是動物建筑生態“綠色”的根本的措施。保留和利用原地形、地貌和植被及自然水系統，理論上可以設計成更好的生態建筑，但是，目前各大動物園因動物種類繁多，造成大量開挖山體，形成游客多而生態性較少的狀況。合理開發地下空間，利用棧道及立體型階梯來克服地皮太小的問題，讓游客站在高處看動物，從道路上空更近的聯系兩個場館，更加是“綠色”建筑的一種好方法，可以更全面的結合起“生態”元素，一舉多得，環境的質量及感覺比單層動物建筑更加優異，同時可以限制步道上必用的粘土磚，使用的低碳材料環保便利，節省了資源。