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淺談生態(tài)建筑理論在建筑住宅設(shè)計(jì)中的運(yùn)用
摘要：在全球生態(tài)建筑理論思潮方興來艾的大背景下．中國當(dāng)代建筑設(shè)計(jì)如何運(yùn)用該理論來指導(dǎo)實(shí)踐已經(jīng)成為亟待解決的問題。本文僅從生態(tài)建筑概述、生態(tài)建筑設(shè)計(jì)理論以及設(shè)計(jì)理論在建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用三個(gè)方面對建筑住宅設(shè)計(jì)展開討論。關(guān)鍵詞：生態(tài)建筑；生態(tài)住宅；技術(shù)策略
1．生態(tài)建筑概述
根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)的定義，所謂“健康”就是指人在身體上、精神上、社會上完全處于良好的狀態(tài)。據(jù)此定義，“健康住宅”不僅僅是住宅+綠化+社區(qū)醫(yī)療保健，還指在生態(tài)環(huán)境、生活衛(wèi)生、立體綠化、自然景觀、噪音降低、建筑和裝飾材料、空氣流通等方面，都必須以人的健康為根本。
1．1生態(tài)住宅定義
健康住宅又稱“生態(tài)住宅”，生態(tài)住宅居住區(qū)的總體布局、生態(tài)住宅建筑單體的空間組合、房屋構(gòu)造、自然能源的利用和節(jié)能措施、綠化系統(tǒng)以及生活服務(wù)配套的設(shè)計(jì)，都必須以改善及提高人的生態(tài)環(huán)境、生命質(zhì)量為出發(fā)點(diǎn)和目標(biāo)。
1．2生態(tài)住宅原則
生態(tài)住宅是運(yùn)用生態(tài)學(xué)原理和遵循生態(tài)平衡及可持續(xù)發(fā)展的原則，即綜合系統(tǒng)效率最優(yōu)原則，來設(shè)計(jì)、組織建筑內(nèi)外空間中的各種物質(zhì)因素，使物質(zhì)、能源在建筑系統(tǒng)內(nèi)有秩序地循環(huán)轉(zhuǎn)換，獲得一種高效、低耗、無廢無?虧染、生態(tài)平衡的建筑環(huán)境。生態(tài)住宅以可持續(xù)發(fā)展的思想為指導(dǎo)，意在尋求自然、建筑和人三者之間的和諧統(tǒng)一，即在“以人為本”的基礎(chǔ)上，利用自然條件和人為手段來創(chuàng)造一個(gè)有利于人們舒適、健康的生活環(huán)境，同時(shí)又要控制對于自然資源的使用，努力實(shí)現(xiàn)向自然索取與回報(bào)之間的平衡。生態(tài)住宅的特征是舒適、健康、高效和美觀。
1．3生態(tài)住宅的技術(shù)策略
1．3、1追求舒適和健康是生態(tài)住宅的基礎(chǔ) 生態(tài)住宅首先要滿足的是人體的舒適性，例如適宜的溫度和濕度。此外還應(yīng)有益于人的身心健康，如有充足的日照以實(shí)現(xiàn)殺菌消毒，有良好的通風(fēng)以獲得高品質(zhì)的新鮮空氣，以及無輻射、無污染的室內(nèi)裝飾材料等。在心理方面，生態(tài)住宅既要保證家庭生活所需要的居住功能——安全性和私密性，又要滿足鄰里交往、人與自然環(huán)境交融等要求。健康還有另外一層很重要的含義，即住宅與大自然的和諧關(guān)系。住宅應(yīng)盡可能減少對自然環(huán)境的負(fù)面影響，如減少有害氣體、二氧化碳、固體垃圾等污染物的排放，減少對生物圈的破壞。
1．3．2追求高效是生態(tài)住宅的核心內(nèi)容 所謂高效，是指最大限度地利用資源和能源，特別是不可再生的資源和能源。
1．3-3追求美觀是生態(tài)住宅與大自然和諧的完美境界 生態(tài)住宅與大自然的和諧不僅體現(xiàn)在能量、物質(zhì)方面，也同時(shí)體現(xiàn)在精神境界方面，包括生態(tài)住宅與自然景觀相融合，與社會文化相融合。生態(tài)住宅應(yīng)立足于將節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境這兩大課題結(jié)合起來，所關(guān)注的不僅包括節(jié)約不可再生能源和利用可再生潔凈能源，還涉及節(jié)約資源、減少廢棄物污染以及材料的可降解和循環(huán)使用等方面的內(nèi)容。
2．生態(tài)住宅設(shè)計(jì)理論
目前，世界各國新型的生態(tài)住宅可謂方興未艾，從可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，發(fā)展生態(tài)建筑在我國也必然是大勢所趨。作為國家的重要產(chǎn)業(yè)，城鎮(zhèn)住宅建設(shè)必將快速發(fā)展。所以，如果不抓住時(shí)機(jī)，及時(shí)把“生態(tài)理念”引入到住宅設(shè)計(jì)中，解決住宅節(jié)能和住區(qū)環(huán)境保護(hù)問題，將會對社會、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境產(chǎn)生不可挽回的后果。
生態(tài)住宅設(shè)計(jì)，指的就是綜合運(yùn)用當(dāng)代建筑學(xué)、建筑技術(shù)科學(xué)、人工環(huán)境學(xué)、生態(tài)學(xué)以及其他科學(xué)技術(shù)的綜合成果，把住宅建造成一個(gè)小的生態(tài)系統(tǒng)，為居住者提供舒適、健康、環(huán)保、高效、美觀的居住環(huán)境的一種設(shè)計(jì)實(shí)踐活動。這里所說的“生態(tài)”絕非一般意義的綠化，而是一種對環(huán)境無害而又有利于人們工作生活的標(biāo)志。
在工程實(shí)施過程中，生態(tài)住宅涉及的技術(shù)體系極其龐大，包括能源系統(tǒng)(新能源與可再生能源的利用)、水環(huán)境系統(tǒng)、聲環(huán)境系統(tǒng)、光環(huán)境系統(tǒng)、熱環(huán)境系統(tǒng)、綠化系統(tǒng)、廢棄物管理與處置系統(tǒng)、游憩系統(tǒng)和綠色建材系統(tǒng)等。簡單來說，其技術(shù)策略主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
a住區(qū)物理環(huán)境(聲、光、熱環(huán)境)與能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括建筑規(guī)劃、建筑單體設(shè)計(jì)、建筑能源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等，同時(shí)又與綠化設(shè)計(jì)以及建材的選擇息息相關(guān)，是當(dāng)前生態(tài)住宅設(shè)計(jì)中最重要而又最容易被忽視的問題；
b智能化住區(qū)，主要包括信息管理和通訊自動化、物業(yè)管理自動化、設(shè)備自動化控制、安全防護(hù)自動化以及家庭智能化等；
c節(jié)省土地，節(jié)約能源，做好廢棄物的回收和處理。
3．設(shè)計(jì)理論在建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用
從上述思路出發(fā)，要實(shí)現(xiàn)住宅設(shè)計(jì)生態(tài)化，需綜合考慮3個(gè)方面的因素：住宅住區(qū)規(guī)劃、建筑單體設(shè)計(jì)(包括建筑造型、朝向、定位以及細(xì)部處理。如維護(hù)結(jié)構(gòu)材料選擇、保溫方式、門窗形式等)、建筑物內(nèi)的環(huán)境控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本文將從住區(qū)風(fēng)環(huán)境、自然通風(fēng)綠化、水景設(shè)計(jì)和防止住區(qū)熱島現(xiàn)象、日照遮陽與采光外圍護(hù)結(jié)構(gòu)布置、噪聲和污染的防止和控制等與建筑設(shè)計(jì)相關(guān)的幾個(gè)方面，分別闡述生態(tài)建筑理論在住宅建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用。
3．1住區(qū)風(fēng)環(huán)境設(shè)計(jì)
建筑物布局不合理。會導(dǎo)致住區(qū)局部氣候惡化。規(guī)劃師和建筑師已經(jīng)認(rèn)識到風(fēng)環(huán)境和再生風(fēng)環(huán)境問題已不容忽視。然而，可能是對室外風(fēng)環(huán)境的預(yù)測不夠重視或缺乏有效的技術(shù)手段。當(dāng)建筑師們在對建筑住區(qū)進(jìn)行規(guī)劃時(shí)，更為常見的做法是過多地把設(shè)計(jì)重點(diǎn)集中在建筑平面的功能布置、美觀設(shè)計(jì)及空間利用上，而很少或僅僅憑經(jīng)驗(yàn)考慮高層、高密度建筑群中氣流流動情況對人的影響。事實(shí)上，良好的室外風(fēng)環(huán)境，不僅意味著在冬季風(fēng)速太大時(shí)不會出現(xiàn)人們舉步維艱的情況，還應(yīng)該在炎熱夏季保持室內(nèi)自然通風(fēng)。從這一點(diǎn)上來說，在規(guī)劃設(shè)計(jì)中僅僅考慮對盛行風(fēng)簡單設(shè)置屏障的做法顯然是不夠的。在實(shí)際的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，要獲得良好的住區(qū)風(fēng)環(huán)境，了解小區(qū)內(nèi)氣流流動情況，是建筑師在設(shè)計(jì)初期所必須做到的。
3．2自然通風(fēng)
在住宅建筑中，自然通風(fēng)是最經(jīng)濟(jì)和有效的環(huán)境調(diào)節(jié)手段，而建筑物的平面布局、立面設(shè)計(jì)與三維空間布置等，都對自然通風(fēng)的效果有重要的影響。充分考慮這一影響而進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)能有效地解決住宅中熱舒適性和空氣質(zhì)量問題，而且在不增加住戶投資的情況下，就能營造一個(gè)健康、舒適的居室環(huán)境。
3．3綠化、水景設(shè)計(jì)和防止住區(qū)“熱島”現(xiàn)象
住區(qū)周圍建筑的熱環(huán)境不僅和氣流流動有關(guān)系，同時(shí)還和住區(qū)建筑周圍的輻射系統(tǒng)有關(guān)。受住宅設(shè)計(jì)中建筑密度、建筑材料、建筑布局、綠地率和水景設(shè)施等因素的影響，住區(qū)室外氣溫有可能出現(xiàn)“熱島”現(xiàn)象。合理的建筑設(shè)計(jì)和布局，選擇高效美觀的綠化形式(包括屋頂綠化和墻壁垂直綠化)及水景設(shè)置，可有效地降低“熱島”效應(yīng)，獲得清新宜人的室內(nèi)外環(huán)境。特別值得指出的是，建設(shè)生態(tài)住區(qū)不等于簡單地提高綠化面積，如果住區(qū)綠化僅僅使用大規(guī)模草地而不考慮與林地、水景設(shè)施以及自然通風(fēng)等手段有效地結(jié)合起來，不僅不能充分發(fā)揮綠化在改善室內(nèi)外熱環(huán)境方面的巨大作用，還會把大量的金錢浪費(fèi)在草地的澆灌上，可謂得不償失。在綠化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中如何改善住區(qū)室外環(huán)境，除了避免以上誤區(qū)外，還應(yīng)做好以下2個(gè)方面的工作：①合理選擇和搭配綠化植物和水景設(shè)置，并與整個(gè)小區(qū)的熱環(huán)境設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)起來，除了給人以觀賞的美感外，還應(yīng)充分發(fā)揮植物、水在降低“熱島”作用、改善住區(qū)微氣候方面的作用；②設(shè)計(jì)中要以人為本，如果綠化設(shè)計(jì)的最后結(jié)果是把人和綠色隔絕開來，僅僅“可以遠(yuǎn)觀而謝絕入內(nèi)”是不可取的。
3．4日照、遮陽與采光
夏天陽光的直射和熱輻射是影響居室熱環(huán)境的一個(gè)重要因素，同時(shí)也是影響住戶心理感受的重要因素。遮陽是指運(yùn)用建筑的外形設(shè)計(jì)、懸挑和凸凹變化而形成建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，使室內(nèi)實(shí)際接受的陽光直射和輻射熱量減少。比較好的方法是根據(jù)當(dāng)?shù)氐乩砼c氣侯條件，通過精確計(jì)算，對住區(qū)的建筑布局以及單體住宅的相對關(guān)系，進(jìn)行建筑群日照、遮陽以及自然采光分析，檢驗(yàn)是否滿足日照和遮陽的要求。
3．5外圍護(hù)結(jié)構(gòu)布置
這里主要是指外墻和外窗等圍護(hù)結(jié)構(gòu)的布置，體型系數(shù)這一概念并不能充分反映外圍護(hù)結(jié)構(gòu)對建筑物熱環(huán)境的復(fù)雜影響。實(shí)際上，對于不同朝向角和傾角的外墻和外窗，由于當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向的不同而造成的滲透情況的不同，外表面的對流換熱系數(shù)也相差很大，日間接受的太陽輻射隨著時(shí)間變化而千差萬別，夜間背景輻射狀況也不相同。
3．6噪聲和污染的防止和控制
住區(qū)規(guī)劃應(yīng)有效地設(shè)計(jì)防噪系統(tǒng)，如將住區(qū)和主要交通干線相隔絕，防止主要交通干線的噪音傳過來。污染控制問題也需重視，建筑物內(nèi)部空氣質(zhì)量不好，一定是與室外空氣污染有關(guān)，而通過有效的綠化、有效的組織建筑周圍氣流流動，可以改善室內(nèi)空氣品質(zhì)。在設(shè)計(jì)初期，技術(shù)人員就應(yīng)該深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)研和測試，檢驗(yàn)當(dāng)?shù)氐脑肼暬蛭廴臼欠穹蠘?biāo)準(zhǔn)，如果不能滿足要求，一定要采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施。如果居室噪聲超標(biāo)，可考慮采用錯(cuò)開設(shè)計(jì)的雙層玻璃窗，既能有效降低噪聲，又不影響自然通風(fēng)。
4．結(jié)束語
總之，生態(tài)住宅是多種技術(shù)集成的結(jié)果，它需要科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，更不能離開政府相關(guān)政策法規(guī)的鼓勵和正確引導(dǎo)。只有在設(shè)計(jì)過程中各專業(yè)人員的相互合作與共同努力，綜合運(yùn)用當(dāng)代建筑學(xué)、建筑技術(shù)科學(xué)、生態(tài)學(xué)及其他科學(xué)技術(shù)的成果，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、能源及社會等角度出發(fā)，系統(tǒng)地設(shè)計(jì)與評價(jià)住區(qū)的室內(nèi)外環(huán)境，才會設(shè)計(jì)出更多更好的生態(tài)住宅。
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