生态建筑设计在建筑中的应用及其发展方向

【摘要】现代建筑的发展一方面为人们的生活提供了便利舒适的生活条件,另一方面现代建筑出现了能耗大、污染严重等问题,这些都影响到了人们的生活环境。因此,当前对建筑物进行生态设计是建筑业发展的趋势。本文就此阐述生态建筑设计在建筑中的应用及其发展方向。

【关键词】生态建筑；建筑设计；应用；发展方向

引言

生态建筑,也被人们称之为绿色建筑、可持续建筑,就是将建筑整体看做一个独立的生态系统,依靠生态系统内部的能量和物质进行有效循环,确保生态系统的稳定性和持久性。生态建筑能够很好地降低建筑对外界环境的破坏,低碳、节能、无废无污是最理想的建筑生存环境,也是未来建筑发展的主要方向。

1　生态建筑设计的基本概念

所谓的生态建筑就是以当地自然生态环境为依据,对生态学以及建筑学的基本原理和现代的科学技术进行综合的运用,将建筑和其它有关因素之间的相互关系进行合理的组织和安排,使得环境和建筑两者组成一个有机结合的整体,同时还要保证其室内气候条件的良好以及较强的生物气候的调节能力,给人们创造一个舒适的生活居住环境,将人、建筑以及生态环境这三者形成良性的循环系统。

关于生态建筑的基本含义,总结起来主要有以下两个方面的内容：第一,要保证所提供的建筑环境是健康的,使得使用者的生存活动空间是高品质的。第二,在进行建筑的过程中,要注意使能耗减少,做到尊重自然和保护环境,将建筑与自然环境这两者组成一个有机的整体。

2　生态建筑的设计原则

生态建筑设计是生态建筑施工前的重要环节,用以对生态建筑内部构造进行统一部署,合理统筹,确保生态建筑内部的有效循环系统,确保生态建筑建成后能够正常行使相关功能。生态建筑设计是一项复杂的工程,涉及到建筑技术、社会经济、自然循环和人类文化等多方面因素,最终保证生态建筑运行状态的稳定性、生态建筑功能的有效性。在生态建筑设计中,需要遵循以下几点原则：

2.1　可持续性原则

可持续原则是生态建筑设计的精髓所在,是生态建筑所必须能够达到的标准。所谓可持续原则,就是在生态建筑设计时,能够针对建筑内部的自身生态循环做以准确的规划和制定,确保建筑工程的稳定性和持久性。

2.2　舒适性原则

随着社会经济的不断发展,人们对生活环境和工作环境的要求也越来越高,因此,生态建筑必须满足舒适性原则。所谓舒适性原则,就是在保证建筑可持续应用的基础上,对建筑环境进行合理优化,使建筑内部环境能够充分满足用户的需求,打造舒适的内部空间,舒适性是建筑运行的基本保障,是使人们接受生态建筑的前提条件。

2.3　节约性原则

节约性原则就是在满足建筑自身能源消耗的基础上,进行有效的能源节约,减少建筑对外界能源的依赖性,以自身能源生产维持建筑的正常运行。

2.4　经济性原则

经济性原则所体现出的经济性,不是在于对建筑施工中的材料和技术进行经济性约束,而是强调生态建筑在运行过程中的经济性。生态建筑施工建设过程中,应用到先进的科学技术和科学理论,配合先进的施工材料,保证生态建筑的有效运行,节能化运行和低消耗运行,使生态建筑对于环境的破坏大为降低,对外界物质能源的消耗降低,从而达到经济性的运行优势。可以说,生态建筑是一种持续性的经济工程,对于人类的可持续发展具有非常重要的意义。

3　生态建筑设计理念和方法在建筑中的应用

3.1　地热能等新型能源的利用

生态建筑的基本理念之一就是节约能源,我们在建筑设计中节约使用不可再生资源的同时,应当重视新的能源利用方式,目前应用于生态建筑中的可再生能源有太阳能、地热能和风能等,以太阳能和地热能的利用最为广泛,技术也最为成熟。

3.2　中空玻璃保温

建筑的保温与隔热是长久以来建筑师要解决的基本问题,具体方法包括争取良好的朝向、南向大面积开窗等。但对于分析建筑所在地的气象数据,研究利用太阳能的潜力,建筑节能问题等方面的重视程度还很不够。目前,生态建筑采取的一种保温隔热方法,是采用中空玻璃来进行,在生态环保和节约能源上非常有作用。为了最大限度的吸收太阳辐射热,建筑物应该在东南和西南方向暴露尽可能大的面积。

3.3　过渡空间和通风系统及遮阳

生态建筑需要阳光来照明取暖,但设计不当会使夏季进入建筑的阳光过多,因此进入建筑内部的阳光是需要控制的。建筑遮阳的目标在于防止阳光过分照射和加热建筑围护结构,可以采用过渡空间和通风系统的设计来进行遮阳。过渡空间是一个凹进开敞的空间,有通高的玻璃门可以从室内这一空间敞开,对该部分建筑具有遮阳作用之外,还可进行绿化和景观设计。通风系统是在风洞测试的点式高层中,风会沿着高层建筑的表面螺旋上升,因此,要想在高层建筑中利用自然通风,就需要在不同的高度设置“调节装置”,可以将楼层局部架空形成可供人们活动、休闲的空中平台,改善高层建筑环境和通风,实现遮阳、节能和生态建筑的一体化。

4　生态建筑设计的发展方向

4.1　节约建筑原材料

建筑用材主要包括结构型用材、通讯设备器材、水暖电以及装修装饰用材,以下将以结构型的用材为例进行说明。随着建筑材料和建筑技术的发展,传统的砖石结构建筑已逐渐远离建筑市场,取而代之的是高效的轻质墙体、拉索结构、轻钢结构以及薄壳屋盖等,大大的减轻了建筑结构的自重,扩大了建筑物的室内使用空间。近年比较流行的大空间膜结构成为节约结构用材的典范,它是一种预应力结构,将建筑结构与建筑围护的部分融为一体,从而最大限度地发挥出新型建筑材料的承载能力,并创造出自然形态美的外观效果,飘逸中不乏刚劲之力。节约建筑原材料,最重要的就是节能、轻质和灵动,这是建筑设计生态化的本质要求。

4.2　节约能源

建筑设计中的能源节约,应当始终贯穿于该建筑的整个生命周期,基于此,选择能耗相对较少的建筑材料成为建筑节能的重要途径,而且建筑节能过程中的能耗潜力也非常大,其主要是依靠再生能源来弥补。实践中我们可以看出,通过建筑设计与建筑构造处理,可实现采光、自然通风、隔热、遮阳和利用太阳能,同时还可以有效的减少设备配置与能源耗损,这是目前最常用、最有效的一种节能方式。从实践来看,太阳能建筑设计也是当前最典型的一种节能建筑设计方案之一,在实践中也得到了较为广泛的应用；而由于光电板的价格非常高且可能增加建设成本,因此实践中很少使用该方法。但是应当从长远的观点出发,光电板的整体节能效果非常好,并在很多发达国家广泛使用,可以实现一次投资,长期受益之目的。

4.3　建筑材料再利用

据统计数据显示,人类生产生活过程中会产生巨大的浪费,尤其在工业生产过程中,大约只有40%左右的资源可以得到有效的利用,其余非但没有被有效的利用,而且还造成了环境污染和生态破坏。由此可见,我们在建筑资源的再利用上还存在着较大的潜力和空间。目前尚没有一个完全的方式来解决建筑过程中的能耗问题,未来建筑设计中应当充分的考虑到建筑结构的全生命周期,在其生命周期中应多与生态环境相协调,并在此基础上多考虑建筑材料的重复利用。

结束语

总之,随着社会的发展,人们对生态环境的保护意识也将会越来越高,生态建筑在人们生活中的应用也必将会越来越广泛。建筑设计人员根据生态建筑的设计原则和要求,进行科学合理的设计,符合建筑生态化发展的大趋势。

注：原文发表在2013年第20期《房地产导报》