可持續理念下生態建筑設計技法研究

鹿逸凡

摘要：生態建筑在可持續發展的理念下愈發顯現出活力，因此將更多設計技法融入生態建筑的設計十分必要。本文從不同角度研究生態建筑目前常用技法，對技法的綜合應用和針對性應用提出建議，并對如何使生態建筑更有效的發揮作用進行探討。

關鍵詞：可持續 生態建筑 設計 技法

面臨經濟建設加快帶來的許多國家與地區資源緊張的困境，基于可持續發展觀的經濟發展理念應運而生。在這種潮流下，為了滿足減少能源消耗、提高建筑給人的居住體驗的要求，建筑的生態設計勢在必行。目前，生態建筑已經取得初步的成效，建筑能耗降低，能源利用率提升。其中，生態建筑平均節能率大于58%、平均節水率大于15.2%、平均可循環材料大于7.7%、平均二氧化碳減排大于等于28.kg/m2[1]。但是生態建筑依然存在技術體系不夠完善、設計針對性較弱等問題。而研究生態建筑的設計技法，可以有效地提高生態建筑的技術含量，積極拓展其更多發揮作用的領域，使生態建筑的設計體系更加成熟，從而發揮更大的作用，緩解目前的能源危機。

一、概念定義

在國內外多年的生態建筑研究與實踐的基礎上，本文將通過文獻研究法和案例分析法來探究在可持續理念下的生態建筑設計技法，并探討如何應對生態建筑未來發展中出現的問題。

可持續建筑是以可持續發展觀念設計的建筑，內容包括從建筑材料、建筑物、城市區域規模大小等，以及與這些相關的功能性、經濟性、社會文化和生態因素。它分為環境層面、經濟層面和社會層面，除了對環境的保護和資源利用率的提高，其還有促進社會開放、平等以及促進經濟多元化與促進當地產業的作用。

生態建筑是可持續建筑的一個分支。它的核心理念是把建筑看作為一個生態系統，生態建筑的設計考慮了建筑內外空間的各種因素，使物質、能源在建筑生態系統內部有秩序地循環轉換，獲得一種高效、低耗、無廢、無污、生態平衡的建筑環境。根據Gann 2000年的統計，建筑領域及其附屬領域的消耗，可以占到國家GDP水平的18%。一次性能源的使用中，建筑占41%，穩居第一。生態建筑的研究可以減少建筑大約50%的能耗，對經濟的發展以及環境保護的作用是巨大的。

二、生態設計技法

生態建筑設計包含多方面的設計技法，涉及建筑設計中通風、采光、被動式、水系統、自然元素等重要的方面，本文也將從上述五個方面來論述生態建筑設計技法。

（一）功能多樣的通風設計

為了使建筑內部的空氣清新、溫度適宜，幾乎所有新建建筑都依賴于空調通風為主的機械通風。然而機械通風的能耗大約占建筑總能耗的60%以上，對人體的健康也是一種損害。相比之下通過熱壓通風與風壓通風實現的建筑自然通風具有更大的優勢。法國新喀里多尼亞的吉巴歐文化中心就十分巧妙地運用了兩者的設計。該建筑位于南太平洋的一個小島上，使用原生材料建造。建筑師在其迎風的弧面采用大的通風窗設計，在建筑背風面開口，使建筑內部形成持續的過堂風來達到通風效果。當陽光持續照射建筑的迎光面，使其溫度升高后，建筑內部形成熱壓通風，通過建筑頂部的通風塔達到通風的效果（圖1）。運用自然通風，該文化中心減少了使用空調風扇的能耗，又給游客提供舒適的室內體驗。

（二）變化多樣的采光設計

建筑的日間照明對能源的消耗也占有很大比重，許多日間照明不僅耗能多，而且照明效果并不好。從美學角度，天然光能創造出人工光無法實現的細膩的光環境，更適合室內人員工作與心理放松，提高工作效率。同時自然光環境的色彩豐富程度更適合藝術創作類活動。減少日間人工照明，更加充分的利用自然光成為采光設計的重點。直接的陽光照射有時過于強烈又有時效果不足，并不能帶給人舒適的感覺。所以濾光系統設計和反射媒介的設計尤為重要。前者可以實現光線的柔和處理，后者在光線分布調整上有卓越的效果。THE MENIL COLLECTION展覽館采用了玻璃濾光系統以及反射構件實現均勻光環境和聚焦光效果。弧形的反射構件利用多次反射使光線更加柔和，并且在室內形成了近乎無陰影的環境（圖2）。調整構件角度，使光線聚焦在展品上面，自然光優秀的顯色性使展品更加生動自然（圖3）。

（三）別具一格的被動式設計

室內溫度是居住體驗的重要指標。但是取暖所采用的燃燒燃料產熱的方式對環境造成了巨大的破壞。對太陽能的利用不夠充分，保溫措施的不足也導致了熱量的流失。被動式建筑不依賴建筑設備，通過建筑的場地、空間、形體以及構件的設計實現建筑節能。被動式采暖與被動式隔熱分別在冬季和夏季應用廣泛。德國紐倫堡Prisma可持續建筑設計采用了巨大的陽光房進行調溫。陽光房內部種植樹木，還有巨大水池保存熱量。利用水比熱容比較大的特點，用較小的空間儲存較多的熱量，通過熱壓通風使這些熱量充分的在建筑內部流動，將較寒冷的空氣轉移、加熱。透明的玻璃外墻極能更好地收集陽光的熱量，又可以防止熱量的散失。陽光房不僅調節了溫度，而且改善了建筑內部的居住環境，給住戶更好的體驗。

（四）巧妙靈活的水系統設計

水系統設計主要分為雨水回收利用與水系統室內調溫。降水是對水資源的重要補充，在干旱地區尤為珍貴。這些地區多數雨水收集的效率不高，收集到的雨水也沒有充分的利用，造成了資源的浪費。位于干旱地區的伊朗科曼省小學采用BM Design Studio雨水收集系統設計方案。建筑師在每一棟屋子的頂部安裝了巨大的碗狀雙層屋面收集雨水，每一個收集裝置可以收集大約28m3的雨水，對位于干旱地區的學校來說無疑是雪中送炭。收集的雨水被儲存在建筑的墻體之間，可以在降低溫度的同時減少空調的使用量，提高人的舒適程度（圖4）。而上文提到的Prisma建筑在夏天運用水墻將外部的熱空氣先冷卻再釋放入室內，降低室內溫度并增加濕度，并加以藝術效果，在晚上形成夢幻的美麗效果。

（五）賞心悅目的自然元素

長時間居住于鋼筋混凝土之中讓居民們逐漸審美疲勞，自然元素在生態建筑中的應用具有很大潛力。融入自然元素的生態建筑可以對人有潛移默化的調節作用，從人的身體健康到心理狀態，都具有積極的作用。自然元素給人放松、清凈的感受，可以釋放人的壓力、排解人的苦悶，讓人從壓力之中釋放出來。植物在生態建筑的應用極為廣泛，植物能夠凈化空氣、遮擋陽光，增加建筑內部的舒適度。其獨特的視覺效果也可以讓人耳目一新，成為市中心的亮點。新加坡 Oasia酒店的建筑墻體被植物環繞，植物的葉片具有很好的遮陽效果，有效避免了陽光的直射導致室內溫度過高。植物對室內的空氣凈化也具有卓越的作用，并能使內部空氣更加清新舒適。自然元素更增加了建筑的生態多樣性，生機勃勃的環境提高了人們的居住體驗（圖5）。

三、結語

生態建筑作用巨大、前景廣闊，但是其發展依然任重而道遠。通過多方面基于案例的分析，生態建筑的設計最重要的是因地制宜。不同的生態建筑，要根據當地的情況選擇最合適的技法，更好、更有效地發揮其作用，使生態建筑的設計巧妙而不僵硬。同時建筑師設計的出發點要根據每個地方最缺少的方面考慮，把解決生態問題當作最重要的目標，合理利用通風、采光、被動式、水系統、自然元素的設計技法。把不同技法的相通之處結合，形成綜合多方面優點的設計體系，以最高效率的設計達到最好的節能效果，讓生態建筑矗立與藍色天空之下。

注釋：

[1]張建國、谷立靜：《我國綠色建筑發展現狀、挑戰及政策建議》，中國能源， 2012年，第12期。

參考文獻：

[1]張建國，谷立靜.我國綠色建筑發展現狀、挑戰及政策建議[J].中國能源，2012，（12）.

[2]薛偉衛.淺談可持續發展的綠色建筑設計研究[J].福建建材，2016，（02）：29-30.

[3]宋曄皓，王嘉亮，朱寧.中國本土綠色建筑被動式設計策略思考[J].建筑學報，2013，（07）：94-99.

[4]田娜，李亞光，田穎.淺談國內外生態建筑的發展狀況[J].中南林業科技大學學報（社會科學版），2010，（05）：99-102.

（作者單位：山東省青島第二中學）