浅谈生态建筑设计的技术思考

浅谈生态建筑设计的技术思考

摘要：21世纪以来，节能环保成为了全人类所共同关心的话题，生态建筑正是在这样的背景下所提出的。生态建筑与现代建筑是两个不同的概念。现代建筑的设计思想强调以人为本，强调科技为人服务，强调人是自然的主人，强调征服自然、战胜自然。本文从人与自然的角度来看，对生态建筑和设计方法的原理进行了讨论。

关键词：生态建筑；设计方法；技术

一、生态建筑简介

所谓生态建筑，即生态和建筑的结合。1869年德国科学家海克尔首先将“生态”这一概念用于科学意义，提出了生态学的概念。我们从多方面研究生态学，以生态系统至个体层级递减，结构由复杂至简化。20世纪60年代，建筑师保罗•索勒瑞将生态学与建筑学相结合，提出“生态建筑”这一概念。

生态建筑不仅仅是高端的名词，也不止是高科技的手段。事实上，典型的生态建筑是由世界各地民居根据当地气候、材料及文化，所创造的具有地域特点的建筑演化而来，传统民居便是生态建筑的原型。工业革命使人类社会生产力大幅提高，也带来随之而来的环境破坏，而人与环境的尖锐矛盾一直由工业革命演化到了现在。生态建筑便是为了缓解这种矛盾，寻找人与生态环境间的良性循环。

这一观点在1933年《雅典宪章》中提出城市“四大功能”得到了体现，在不同程度上缓解了大工业城市中人与环境的矛盾。20世纪60年代，在经济高速发展的前提下，人们开始追求建筑中融合人文环境，注重新建筑与环境的关系，出现了整体思想。而之后1999年UIA大会的三个趋势，即：地域文化与建筑设计、生态环境与建筑设计、新技术与建筑设计，都与生态建筑概念紧密相关。

二、设计目标和生态建筑的原则

1.讲求生态和谐与节能生态建筑

首先要遵循的当然是讲求生态和谐与节能原则，也就是节约能源、资源，无害化、无污染、可循环。例如，要尽可能节约不可再生能源（煤、石油、天然气），并积极开发可再生的新能源，包括太阳能、风能、水能、生物能、地热等无污染型能源。建筑材料使用应尽可能利用可降解、可再生的资源，同时还要严格做到建材的无害化（无污染，无辐射）。生态住宅的设计，要求利用自然条件和人工手段来创造一个有利于人们舒适、健康的生活环境，同时又要控制对于自然资源的使用，实现向自然索取与回报的平衡，构建一个和谐的生存环境。

2.科学设计，以人为本

这是因为人毕竟是这个社会的主体，追求高效节约不能以降低生活质量，牺牲人的健康和舒适性为代价。在以往设计的一些太阳能住宅中，有相当一部分是服务于经济落后地区的，其室内热舒适度较低。随着人们生活水准的不断提高，这种低标准的“生态”住宅很难再有所发展。

3.善于因地制宜地利用

因地制宜地利用一切可以利用的因素和高交地利用自然资源。今后城市的发展，势必在有限的土地资源内展开，为了节省有限的土地，必须建立高效的空间体系，如在地面上建立亲和大自然、充满人情味的低层高密度建筑物利用生态技术建立起巨构城市，向地上空间要效益，充分开展城市地下空间的综合利用研究等，使城市地面、地下、空中连接为有机协调的立体网络。

三、生态技术在建筑工程中的应用

随着能源需求的不断增加，地球上不可再生能源的资源将进一步减少直至枯竭。为了社会的发展和人类的进步，在提高能源的使用效率，节约能源的同时还

必须要开发和利用绿色环保并可再生的新能源。

1.墙体技术生态化

现代化高层建筑的玻璃幕墙采用了由镜面玻璃与普通玻璃组合，隔层充入干

燥空气的中空玻璃。中空玻璃有两层和三层之分，两层中空玻璃由两层玻璃加密

封框架，形成一个夹层空间；三层玻璃则是由三层玻璃构成两个夹层空间。中空

玻璃具有隔音、隔热、防结霜、防潮、抗风压强度大等优点。据测量，当室外温

度为-10℃时，单层玻璃窗前的温度为-2℃，而使用三层中空玻璃的室内温度为13℃。而在夏天，两层中空玻璃可以挡住90%的太阳辐射热。阳光依然可以透过

玻璃幕墙，但晒在身上大多不会感到炎热。使用中空玻璃幕墙的房间可以做到冬

暖夏凉，极大地改善了生活环境。

2.通风系统生态化

采取“顺应”的方式适应自然变化，通过对建筑造型、结构、构件的改进，大

大减低能耗，同时利用“主动”的设备进行通风，对抗较恶劣的气候条件，实现公

共建筑通风设计的生态化。对于通风生态化设计，可以将常见的生态式通风方式

约略分成大循环、小循环、微循环3类。它们在不同层次上实现建筑生态化通风

发挥自己的作用。大循环，指的是从建筑物尺度上考虑的通风设计，主要表现为

建筑造型上对通风的考虑。大循环主要指的是在建筑尺度上的通风循环，实现的

形式也多种多样。林茨的会议展览大厅的屋顶结构设计成一个扁平的、由玻璃表

面覆盖的拱。钢梁架使屋顶结构可以承受荷载，跨度达到76m，覆盖了一个

204m×80m的范围。小循环，指的是从房间尺度上考虑的通风设计，主要表现为

替换式通风等形式。小循环的典型方式包括最近国外正流行的一种替换式通风，

在这种方式下，比室内气温约低1℃的空气从地板下以很低的速率（一般0.2m/s）提供。这些空气被使用者体温、计算机等设备和照明光源加热，然后上升通过天

花板和高窗排出，提供更好的室内空气质量和舒适程度。坐落于英国伦敦的HELICON是一个比较典型的例子，这一建筑占据了伦敦一整个街区。包括6层办

公室以及其下的5层零售商店（其中2层位于地下）。微循环，指的是从建筑构

件尺度上考虑的通风设计，主要表现为双层幕墙等形式。微循环的一种典型的形

式是双层外墙系统。外墙是建筑室内外环境之间的分界，其设计往往直接影响到

室内环境质量和建筑在生态方面的表现，特别是玻璃幕墙。外墙应该能满足自然

光照、太阳能的主动或被动利用防止过度热辐射、减少室内热损失。在新时代的

公共建筑中，通风生态化设计正在被日益广泛地采用，它在不同尺度上把握建筑

的形体、结构与构造，降低了能耗，提升了建筑内部空气环境质量，最大限度地

使改善建筑内部微气候，保护使用者的健康。

3.保护生态平衡，增加“绿色”面积

生态建筑外部与自然相呼应，内部空间的设计也应绿色化，即通过精心的室

内设计，将室外的绿色引人室内环境。绿色植物可以制造氧气，吸收各种有害气体、滤尘、调节湿度、温度、减少噪音等。生态建筑的兴起为绿化环境开辟了广

阔天地。通过建筑设计，可以使室内空间室外化，运用绿化、水面等划分空间，

这些设计手法在建筑创作上最为常见。如建筑物内的共享大厅、内庭院，在其上

部加一个可调节的开启式屋顶，根据时间季节的变化，由计算机或人工控制，达

到室内温湿度的调节，又可使室内外空间连成一体。另一种设计手法也被建筑师

经常应用：屋面绿化。不仅美化了环境，获得了良好的景观，而且对屋面刚性防