浅谈生态建筑设计及案例

浅谈生态建筑设计及案例

欧阳东

摘　要：本文简要介绍了当前生态建筑的概念和设计原则、技术手段、评价体系以及绿色建筑设计中的实践案例等。

1．生态建筑的概念

所谓生态建筑，即用生态学的理论指导建筑设计。它将建筑作为一个有生命的机体，其自身要形成一个与自然生态相平衡的良性循环体系；它将建筑视为一个生态系统，通过设计、组织建筑内外空间中的各种物态因素，使物质能源在建筑生态系统内部有序地循环利用，获得一种高效、低耗、少废、少污、生态平衡的建筑环境。生态建筑也被称为绿色建筑、可持续发展建筑。生态建筑涉及的面很广，是多学科、多工种的交叉，是一门综合性的系统工程。

一般来讲，生态是指人与自然的关系，那么生态建筑就应该处理好人、建筑和自然三者之间的关系，它既要为人创造一个舒适的空间小环境，同时又要保护好周围的大环境即自然环境。

2．生态建筑的主要特征

一般来说，生态建筑主要有三个特性：生态建筑的低消耗性、生态建筑的循环再生性、生态建筑的环境适应性。

3．广义的生态建筑意涵

3.1　生态化的区域城市

从大的环境区域城市环境来看，区域环境也是生态系统中的一个次级系统，是生物圈的一个组成部分，是生物圈中连续的能量和物质材料流动的一个环节或阶段。从这个角度而言，设计师不但应当寻找建筑和周围生态系统之间合适的关系，也应当寻找区域城市与其所处的生态系统的关系，整合两者，从宏观到微观各个层次上寻找生态建筑的设计方法。

3.2　生态建筑

生态建筑是生态学理论在建筑这一层次上的体现，通常从建筑师的职业范围来看能够涉及的通常仅是单体建筑的设计，探讨广义的生态建筑可以使我们清醒地认识到生态建筑在系统整体中所处的位置和能够发挥的作用。在这一层次上生态建筑作为一种独立的开放系统自身具有一定的能量和物质材料输入和输出。就像生态学家认为的生态系统中的能量和物质材料流动一样，建筑是可以追溯建筑系统中的每一个元素的来源和流动的路径，从产地到建筑系统最终重新返回到周围的生态系统环境中。

3.3　微观建筑环境

建筑系统自身包容有更小的子系统，从物质构成上来说它由各种建筑材料构成，每一种建筑材料在生态系统中都有自身的循环过程。建筑物质材料流动路径中从生产加工运输使用直到成为建筑废弃物过程中，每个环节都会对生态系统产生影响。如果对其设计不当将导致过渡的能量消耗和生态系统的损害。从空间上说它由室内空间构成，因此生态建筑应当关注室内环境的舒适度。

4．生态建筑的设计原则

生态建筑设计主要有以下原则：高效无污染原则、灵活多适原则、尊重自然的原则、整体优先原则、经济性原则、乡土化原则、舒适性原则、过程性原则。

5．生态建筑的设计技术

5.1　自然通风技术

5.1.1　风压作用下的自然通风

5.1.2　热压作用下的自然通风

5.1.3　热压和风压共同作用下的自然通风

5.1.4　混合通风：自然通风模式和机械通风模式交替进行；风机辅助式自然通风；热压和风压辅助式机械通风

5.2　超低能耗围护结构

5.2.1　外墙内保温

5.2.2　外墙外保温

5.2.3　内外混合保温

5.2.4　屋面保温

5.2.5　节能门窗

5.2.6　遮阳技术

5.3　自然采光

5.3.1　导光管

5.3.2　光导纤维

5.3.3　采光搁板

5.3.4　导光棱镜窗

5.4　空调热泵系统

5.4.1　土壤源热泵

5.4.2　地表水水源热泵

5.4.3　地下水水源热泵

5.4.4　海水水源热泵

5.4.5　污水水源热泵

5.4.6　空气源热泵

5.5　再生能源——利用太阳能

5.5.1　利用太阳光照明

5.5.2　太阳能采暖

5.5.3　太阳能空调与制冷

5.5.4　生态建筑—太阳能技术一体化设计

5.6　绿色建材

5.6.1　绿色墙体材料

5.6.2　节能玻璃门窗材料

5.6.3　绿色屋顶材料

5.7　智能控制

5.8　废水处理和回收利用技术

5.8.1　雨水利用

5.8.2　污水自然净化技术

5.8.3　中水回用技术

5.9　植被屋面

5.9.1　补偿作用

5.9.2　涵养水土

5.9.3　增加空气湿度

5.9.4　降低气温

5.9.5　形成生物气候缓冲带

5.9.6　净化空气、降低噪音

5.9.7　有效保护屋顶、延长建筑物寿命

5.9.8　减缓风速、调节风向

5.9.9　影响云、雾和降水

6．生态建筑的评价体系

目前生态建筑的评价体系主要有：英国建筑研究组织环境评价法（BREEAM）；绿色建筑挑战2000（GBC 2000）；美国能源及环境设计先导计划（LEED 2.0）；加拿大的GBTool；澳大利亚的NABERS ；德国的生态建筑导则LNB ；挪威的ECO PROFILE ；法国的ESCALE ；日本的CASBEE ；《中国生态住宅技术评估手册》

7．生态建筑的设计手法及实践

7.1　从建筑所在地域出发，提倡利用本地材料和传统技术的乡土地方设计手法主要代表人物或代表作品有：

查尔斯·柯里亚

管式住宅

帕里克哈住宅

孟买市干城章嘉公寓大楼

ECIL总部大厦

7.2　既重视地方性，又适当的引入较新技术的折中主义适宜技术设计手法

主要代表人物或代表作品有：

杨经文

新加坡展览塔楼

梅拉纳商厦

杨经文自宅

7.3　结合当地自然生态条件与最新生态理论，充分利用新技术和新材料来解决生态问题的生态高技设计手法

主要代表人物有：诺曼·福斯特、理查德·罗杰斯、伦佐·皮阿诺。

主要作品有：

德国国会大厦

伦敦市中心多功能大厦

霍普兰德太阳生活中心

马尔占高能效公寓

港北NT大楼

上海生态办公示范楼

英国新议会大厦

英国建筑研究所环境楼

北德清算银行

GENZYME 中心

GENZYME 中心

设计概况：该中心的基地是美国马萨诸塞州剑桥市内一块被研究机构所包围的废弃工业用地。是作为进步的象征来设计的一个地标性建筑。建筑幕墙体系虽不抢眼但非常高效，使得室内环境不会受到波士顿严酷的室外气候条件的影响。

建筑底层创造了一个艺人的公共空间，来访者和工作人员经过这个有树及喷泉的室内庭院到达用于接待的夹层空间，在此之上是带有不同空间划分形式的开放的办公室。

建筑的中央是整个环境设计的核心——建筑的中庭，同从下至上贯穿12层楼高度，如同一个树型结构连接起了从建筑中央到立面的各种各样的空间。

中庭中有多个依据不同主题建造的独立花园。这些植物增加了室内氧气量，并吸收污染的空气，从而改善了建筑的室内气候。

中庭通过多种途径实现了自然采光。屋顶天窗下的棱镜过滤了直射的阳光，减少了眩光，但不减少光亮度。除此之外，日光折射系统进一步增强了中庭内的采光。立面四周安装的光线折射卷帘实现了办公室最大限度的天然照明。

可持续设计策略：自然采光、通风设计、采暖制冷系统、雨水回收系统、可回收的建材、预制地板系统、对人的关怀——室内家具。

7.4　近期我院绿色建筑探索实践项目

成都某商业住宅项目、成都某银行项目。

地下室自然采光、利用城市主导风向组织小区通风设计。

结合建筑立面的立体绿化系统设计。

（欧阳东，高级工程师，首席建筑师，建筑本部董事长，建筑一院董事长）