论生态学理念在建筑设计中的应用与实现

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自从工业革命以来,人类在消耗大量的自然资源的基础上,社会经济取得长足的发展,但与此同时,人类对自然生态系统的破坏也达到了前所未有的程度。这其中,建筑业作为高能耗、高污染的行业,对自然生态系统的破坏尤为严重。因此,在建筑行业内贯彻生态学的理念,进行生态建筑设计与建设就显得尤为迫切。

　　1生态学及生态建筑

　　生态学是1869年由德国学者海格尔提出的一门研究有机体与环境之间相互关系的科学。生态学是研究生命系统与其周围环境系统之间的全部关系的学科,它把传统的动植物研究扩展为人与环境之间的相互关系的研究,这其中共生与再生原则表明了不同物质之间的合作共存和互利关系,提出了自然界中物质资源的有限性问题。生态学认为,任何大小的空间内的生物和非生物成分通过物质的循环、能量的流动和信息的交换而构成一个开放的具有自我调节功能的有序整体,即生态系统。在这个系统内,不同种的有机体或小系统间的合作共存,实现共生,实现系统有序发展及动态平衡。

　　依据生态学的基本观点,建筑必须考虑人类整体以及自然整体的生存和生活。从这样的观点出发,建筑与其周围的环境是一个有机的整体,是周围整体环境中的一个环节,建筑物对其周围环境的影响应当控制在生态系统的自我调控能力之内,使得整个生态系统处于良性循环的状态,使得建筑物与周围的环境处于和谐状态,一言以蔽之,即实施生态建筑。这样的建筑以整体和谐、高效环保、灵活性强为其根本特点。

　　由此可见,生态建筑就是根据当地的自然生态环境,运用生态学、建筑技术科学的基本原则,采用现代科学技术手段,合理地安排并组织建筑与其他领域相关因素之间的关系,使其与环境之间成为一个有机结合体。

　　2生态建筑的基本特征

　　生态建筑的环境要有洁净的空气、水源与土壤不受到不良自然环境的危害,也不易遭受自然灾害的侵袭,基本特征如下:

　　2.1建筑物要尽量保持和开辟绿地

　　在建筑物周围种植树木防风、遮荫,改善景观,保持生态平衡。重视室内空气质量,保持新风在室内的流动。重视人文景观的保护,建筑物附近有价值的古代文化或建筑遗址应予保留并妥善安置。

　　2.2建筑物的资源、能源和其他消耗至最低程度

　　建筑物应该充分有效地使用水、能源、材料和其他资源。尽量利用清洁能源(如地热与太阳能、水能、生物能和风能),保护与改善自然环境。在满足人们的健康、舒适、安全使用的情况下降低消耗、节省资源。

　　2.3建筑物应有合理的朝向布局,以充分利用太阳能。

　　建筑物的形体布置合理,应减小建筑物的体形系数,以减少采暖与制冷能耗,建筑物的围护结构应该采用高效保温隔热构造,并具有良好的自然采风系统以及充分的自然通风条件;建筑物内的房间设置、布局恰当,既满足使用舒适度,又节省能源。

　　2.4回收并重复使用资源

　　从旧有建筑物中拆除的建筑材料,如砖石、钢材、木料、板材和玻璃等,尽可能保护好,根据不同情况,力求回收利用,做到建筑材料——建筑——建筑材料——新建筑的良性循环。并积极利用其他工农业废弃物料,使用先进技术,降低建筑运行管理费用。在结构条件允许情况下尽量不要拆除旧建筑,应对其进行改造以适应新的使用功能,节省建筑造价。

　　可见,现代生态型建筑是资源和能源有效利用、保护环境、亲和自然、舒适、健康、安全的建筑,是“可持续发展”的建筑。

　　3生态建筑的设计原则

　　3.1注重与自然环境的结合

　　人、建筑是自然的一分子,人的活动必须和自然建立起一种协调的关系。所以应尊重自然,保护生态,与自然协调发展,尽可能减少人工环境对自然生态平衡的负面影响。

　　3.2以人为本的设计观念

　　在建筑设计中要充分考虑到人的因素,建筑是为人使用,所以在设计中要充分考虑到人的舒适性和使用的方便性。

　　3.3能源的合理使用与节约

　　节能的技术原理是通过蓄热等措施减少能源消耗,提高能源的使用效率,并充分利用可再生的自然资源,包括太阳能、风能、水利能、海洋能、生物能等,减少对于不可再生资源的使用。在建筑设计中结合不同的气候特点,依据太阳的运行规律和风的形成规律,利用太阳光和通风等节能措施达到减少能耗。应用材料的蓄热和绝热性能,提高维护结构的保温和隔热性能,利用太阳能冬季取暖,夏季降温,通过遮阳设施来防止夏季过热,最终提高室内环境的舒适性。

　　3.4注重建筑的地方性

　　任何一个区域规划、城市建设或者单体建筑项目,都必须建立在对特定地方条件的分析和评价的基础上,其中包括地域气候特征、地理因素、地方文化与风俗、建筑机理特征、有利于环境持续性的各种能源分布,如地方建筑材料的利用强度和持久性,以及当地的各种限制条件等等。

　　3.5注意自然环境设计

　　要对自然生态环境的特点和规律加强重视,确定“整体优先”和“生态优先”的原则,减少人工层次,加强自然环境的利用,使人工环境和自然环境有机交融。

　　3.6弹性设计

　　具有足够的弹性,以包容未来科技的应用与发展。可持续的概念是一种动态的思想,体现在生态建筑中就是建筑应具有足够的弹性,以适应未来的发展。如:楼梯的可生长,预留的空间管道,家具系统的可变化性等。

　　4生态建筑设计方法

　　4.1建筑与人和谐共生

　　在设计中强调以人为本,决不是“人类中心论”。建筑活动的主要目的是为人类生产、生活提供健康、无害、舒适的环境。我们强调高效节约,但不能以降低人的生活质量,牺牲人的健康和舒适性为代价。也不能只强调人的健康和舒适,而不顾对自然环境造成污染与破坏。建筑应满足人与自然的和谐共生,利用自然条件创造优美的外部视觉景观,改善室内环境品质,提高舒适度,降低环境污染。满足人们生理和心理需求,才是绿色生态建筑的基本内涵。

　　4.2建筑与自然环境共生

　　在对建筑物进行规划设计时,首先要遵循这一原则,即尽可能尊重和保留有价值的生态要素,尽量少地干扰和破坏自然环境,使建筑环境与自然环境融合和共生。为此,在设计时必须对场地周围的地形、地貌、植被、水文、土壤、日照、风力与风向等因素进行深入研究,设计时,必须尊重这些自然因素,必须考虑建筑物对这些因素所可能造成的影响,根据这些因素的本质特性,科学地确定建筑面积,因地制宜,设计合理的建筑类型,选用对周围生态环境干扰少的建筑材料,减少对水资源的破坏和污染,全方位考虑建筑绿化,降低能源消耗,以使得设计出的建筑物对这些自然因素的影响降至最小。

　　4.3建筑与社会环境和谐

　　建筑物在与自然环境共生的同时,还必须与社会环境和谐,因此,在建筑方案设计之前,必须对当地的风土人情、地域景观、审美品位进行详细的调查,在此基础上,选择恰当的建筑语言,设计恰当的空间形态,使建筑物在其全寿周期内,对当地的地域景观、传统建筑能够起到保护和发展的作用,对居民原有的生活方式能够起到保持作用,对土地、能源、交通不形成压力作用,能够让居民参与建筑设计与街区更新过程,保持地域的恒久魅力与活力等。

　　4.4减少建筑物的能量消耗

　　高效无污染首先考虑的便是如何降低建筑物的能量消耗。为此,设计人员应当以当地的气候条件为依据,设计合理的建筑方案。建筑群落的布局、朝向、体型的选择要能充分利用当地的气候条件,并且营造良好的建筑群的微型气候。就建筑群的朝向而言,一般以朝南或偏南为主,但设计师必须根据实际情况选择合理的朝向;就布局而言,考虑到建筑物内的风压对空气流通的作用,建筑群的平面布局应当错落有致,同时考虑到夏季季风的渗透,竖向布局宜将较低的建筑布置在夏季迎风面的前端。同时,由于建筑物本身的能耗是由墙、门窗等围护结构的热传导造成,维护结构材质的热传导系数高,会增加建筑物的制冷以及制热负荷,因此在设计的时候,应当控制维护结构的传热性能,尽可能采用合适的结构以及热传导系数小的材料来降低维护结构的传热性能。

　　4.5采用新能源

　　为了尽可能少减少对不可再生资源使用,除了要减少建筑物的能量消耗之外,还需要重视对可再生能源,如太阳能、风能、地热能的利用,目前比较成熟的是太阳能利用技术。太阳能的利用分为被动式和主动式。被动式利用,就是在提高建筑维护结构的隔热性能的前提下,通过建筑朝向和周围环境的合理布置,建筑内部空间和外部形体的巧妙处理,在冬季,能够利用室内的密实材料吸收太阳能转化为热能,而使室内空气增温,解决采暖问题。在夏季,能遮挡太阳辐射,并且使室内热量散失,解决制冷问题。主动式利用技术目前主要有太阳能热水系统以及太阳能供电系统。太阳能热水系统原理相对简单,即太阳能产生的热能被集热器吸收并将贮水箱中的水加热,通过水循环系统将热能带到室内。太阳能供电系统技术即在建筑中利用太阳能电池发电为建筑提供电能,这是非常理想的供能系统。不仅可以为照明设备等供电,还能减少火力发电产生的污染,起到保护环境的作用。

　　4.6加强环境绿化

　　在生态建筑设计中,一定要注重环境的绿化设计,创造出良好的局部微气候。首先,在建筑群落周围,尽量不使用或少使用渗透性差的硬质铺地,尽可能多的铺设渗透性强的生态铺地,多种植绿化效果明显的乔木,扩大草坪面积。其次,建筑物的立面,对墙面、屋顶、阳台进行绿化。墙面绿化主要是在墙面种植绿色藤状植物,避免阳光照射墙面,降低外墙表面温度。屋顶绿化是采用屋面蓄水覆土种植技术,以建筑屋顶部平台为依托,进行蓄水、覆土并栽种植物花草和灌木。阳台绿化是在居民家的阳台上种植一些花草植物。再次,从整体出发,通过借景、组景、分景、添景等手法,协调住区内外环境。例如:设置亲水景点,景点视线通廊等。

　　5结 语

　　环境的恶化,能源的危机,使我们重新思考我们人类在改造环境中所扮演的角色。建筑作为人类文明的象征之一,应随着人类文明的不断进步而不断发展。现代建筑应从空间角度去关注人们的生活,生态建筑更应如此,要在现代建筑的基础上从更加宏观的环境与资源角度关注人类生活,它将建筑与环境资源及人类活动更加紧密地融为一体,它在注重空间使用效率的同时,更强调发挥环境和资源的效益,实现人、自然与建筑的和谐统一。