生态建筑设计方法初探
关键词：可持续发展；生态建筑；设计方法
可持续发展是全人类共同的理想，生活在地球上的每一个人、每一个经济部门都有责任为维护人类的生存环境而奋斗。生态建筑是随着人类对赖以生存的自然界，不断濒临失衡的危险现状所寻求的理智战略与策略。站在21世纪的新起点上，当我们重新审视建筑业在建造和使用过程中的消费方式和其生态意义时，我们不得不抛弃那种高能耗、高污染的传统生产模式；而把具有节约资源、降低能耗、减少污染、提高室内环境质量等性能的生态建筑作为新世纪建筑设计的方向。
一、生态建筑规划设计方法
1、尊重地形、地貌
建筑的规划设计和建造中，常会遇到复杂地形、地貌的处理。很多设计方往往是将其推平，平衡土方，将其变成平坦的表面再进行设计，以不变应万变。对于人手少、任务重、需要短时间完成设计任务以便争取更多项目的设计单位来说，这样固然是一种解决办法，但生态建筑的设计更提倡在深入研究地形、地貌的基础上，充分尊重基地的地形地貌的特征，设计出的建筑物对基地的影响降至最小。
2、保护现状植被
长久以来，城市与建筑物的建设中，绿化植物都是当作点缀物，总是先砍树、后建房、再配置绿化这种事倍功半的做法。生态学知识告诉我们，原生或次生地方植被破坏后恢复起来很困难，需要消耗更多资源和人工维护。因此，某种程度上，保护比新植绿化意义更大。尤其古木名树是基地生态系统的重要组成部分，应尽可能将它们组织到居住区生态环境的建设中去。
3、结合水文特征
溪流、河道、湖泊等环境因素都具有良好的生态意义和景观价值。建筑环境设计应很好的结合水文特征，尽量减少对环境原有自然排水的干扰，努力达到节约用水、控制径流、补充地下水、促进水循环并创造良好的小气候环境的目的。结合水文特征的基地设计可从多方面采取措施：一是保护场地内湿地和水体，尽量维护其蓄水能力，改变遇水即填的简单设计方法；二是采取措施留住雨水，进行直接渗透和贮留渗透设计；三是尽可能保护场地中可渗透性土壤。
4、保护土壤资源
在进行建筑环境的基地处理时，要发挥表层土壤资源的作用。表层土壤是经过漫长的地球生物化学过程形成的适于生命生存的表层土，是植物生长所需养分的载体和微生物的生存环境。在自然状态下，经历100～400年的植被覆盖才得以形成1cm厚的表层土。建筑环境建设中的挖填土方、整平、铺装、建筑和径流侵蚀都会破坏或改变宝贵的表层土，因此，在这些过程之前应将填挖区和建筑铺装的表土剥离、贮存、在建筑建成后，再清除建筑垃圾，回填优质表土，以利于地段生态环境的维护。
二、生态建筑高效无污染的设计方法
1.生态建筑的能量利用
目前应用于生态建筑中的可再生能源有太阳能风能地热能等其中以太阳能和风能的利用最为广泛技术也最为成熟。
（1）太阳能利用。太阳的辐射能量可直接进入居室或把热量贮存于其他领域散放或备用，利用各种建筑材料有不同的传导性能，吸收、贮存热量的性能而使空气增温。阳光照射建筑使墙壁和屋顶加温，阳光透过玻璃窗直接照射室内，使室内空间的表面温暖，太阳能可整体加热建筑并在建筑地段布局上获取巨大的太阳能量效应。在生态建筑中设置太阳能热水系统，利用太阳能来加热冷水，是一种无废无污、可持续利用的生态方法。我们可以利用目前最可靠的、效果可达9%左右的非晶硅薄膜太阳电池接受太阳能，这样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。
（2）风能利用。生态建筑除利用风压来形成自然通风外，还可利用风力来发电。风力发电系统可以集中布置，也可分散使用。集中式的风力发电系统，以建筑群或小区为单位，在小区的上风处设立风车组，既丰富了小区的景观，又为小区提供了能源供应。随着生态建筑的发展，风能利用设备应可设置在建筑中，直接利用风能为建筑物提供能源，尤其在偏远的山区，综合利用风能，有更重要的意义。
2.自然通风
在建筑地段设计中，空气的流动是另一个重要的气象因素，各地区的气象资料均可提供当地不同季节的主导风向和风速，是设计的依据。影响风的环境因素有地形、坡度、朝向以及当地的植被情况及相邻的建筑形态。在任何地段上风的流动都会影响建筑内部的冷暖和内外气候环境。由于通风可增加建筑的散热，由于风压可增加建筑的渗透，夏天的穿堂风可使居室凉爽舒适，因此热天可利用通风使建筑降温，冬季则需要避风措施。
控制气流的基本方法是降低流速和分解流向，建筑在地段上的落位要充分利用自然地形条件，创造利用当地风效应的特点取得环境气候效益。在冬季建筑体的尖角指向风力的方向，使其速度分解，建筑散失的热量有时比用墙体挡风的效果还好。合理地布置车库或种植树木都能起到保护建筑中热量的作用。覆土或利用天然的地坡也能减少由于风力给建筑造成的热量损失。夏季的风向较冬季有较多的变化，建筑希望引入夏季较多的凉风，又由于季节不同，风的方向各异，既要控制冬季的强风又要不阻碍夏季的凉风，因此在不同地域应采用不同的降温、保暖或通风措施。
3.生态建筑的遮阳设计
（1）水平遮阳。人类早已发现太阳的运行有规律可循，太阳高度角和方位角在一年四季循环往复地变化着，建筑遮阳也由此产生。在不同的太阳方位角和高度角状况下，遮阳构件产生的阴影区也随之改变。因此，水平遮阳时要仔细考虑不同季节，不同时间的阴影变化。在低纬地区或夏季，由于太阳高度角很大，建筑的阴影很短，水平遮阳就足以达到很好的遮阳效果。
（2）垂直遮阳。决定垂直遮阳效果的因素是太阳方位角，由于它能够有效地遮挡高度角很低的光线，因此适合用于东西方向。柏林的墨西哥大使馆主立面和入口朝东，垂直遮阳能够最有效地发挥作用，18m高的主立面上，最为突出的是从上到下贯穿整个高度的垂直遮阳构件，这些混凝土遮阳板位于玻璃幕墙之外，不仅能够有效遮挡阳光，而且倾斜角度逐渐加大，给人一种韵律感。
（3）格栅式遮阳。格栅式遮阳兼有水平遮阳和垂直遮阳的优点，对于各种朝向和高度角的阳光都比较有效。在这一方面，柯布西耶设计的昌迪加尔议会大厦及高等法院是当之无愧的典范，其风格粗犷的混凝土面层、奇特形体和遮阳格栅独树一帜，影响深远。今天，其追随者仍然在使用混凝土设计以遮阳格栅为主要建筑语汇的现代主义作品。
4.中水处理措施
（1）收集和利用雨水。如果要在室内使用雨水，就要把它们引入室内，用一个容器加以过滤和储存。这些容器必须摆放在比雨水檐槽低的地方，以利用重力作用，减少收集雨水时的成本。基于相同的考虑，利用雨水的洗衣机和厕所，其摆放的位置也要低于收集雨水的容器。也可以把收集雨水的容器放到地面以下（例如地下室），但必须用水泵再把水送到卫生器具当中，这样就比利用重力的简易方式，增加了成本和运营费用。
（2）回收利用家庭内的废水
在澡盆、淋浴、水池、洗碗机和洗衣机使用过的水，其中包含的主要污染物质，是清洁剂和其他有机物（包括细菌）。污染稍微严重的中水（例如厨房里的水槽和洗碗机排出的水），需要经过过滤等方式处理，除去杂质以后，才能使用。可以再利用的中水数量不菲，普通的四口之家，每周排放的中水达1450升。而冲洗厕所每周需要用水1200升。污染最少的水来自澡盆、淋浴池和洗手池。这就意味着，最简单的中水收集设备，只需收集浴室里的水就可以了。这些中水要经过过滤和消毒之后，才能储存和使用。收集的中水，要使用氯气或者氧气等化学物质，或者紫外线等其他方式来消毒。水中的微粒，则用砂滤器来过滤。
5.生态建材选择
（1）选用持久耐用的材料。由于制造业，尤其是建材产业通常是能源密集型产业，所以那些可以使用更长时间的材料或只需较少维护即可正常运行的设备对于能源节约是非常有帮助的；而且，耐久性好的材料同时也能减少固体垃圾的产生量（似乎不必担心建材生产者会因此而无法“可持续发展”）。此外，材料或产品的耐久性对于室内空气质量也是重要的因素。一般来说，耐久性越好的材料，导致的室内污染越少。
（2）选用无须再加工的建筑材料。处理越细致和制造过程越复杂的产品和材料通常要在生产过程中消耗更多无论在什么情况下都应该选择再（如油漆、再加工、防水防火处理等）较少的建筑材料或者选用那些对其的维护只产生最小环境影响的材料。
（3）选择内含能量低的材料。加工的能源，只要耐久性和形象能够得到保证，就尽可能地选用内含能量低的原材料。
（4）尽可能使用由再生原料制成的材料。由再生原料制成的建材产品可以减少固态垃圾以及制造业里的能量消耗。并且节省自然资源，其好处是显而易见的。
（5）积极利用可循环使用的建筑构件和材料。这样做可以减少垃圾掩埋的压力和节省自然资源。但是应该注意检测这些材料的安全，同时避免使用旧的玻璃或洁具，因为它们可能会影响能量效率或用水效率。
对于建筑师来说，在设计生态建筑时应选择恰当的建筑材料，比如生态建材来增加建筑的节能效果，直接或间接的减少对环境的污染；灵活利用废弃的建筑材料进一步节约资源，减少消耗。
三、结论
生态建筑的设计，没有简单的方法，也没有一个万能的公式，建筑师应当主动承担自己在生态保护方面的责任，在自己思想意识中树立起生态的观念，借鉴国外生态建筑创作的成功经验，努力探索建筑生态化的设计方法，通过不断实践，为我国建筑业生态化与可持续性发展的进程做出自己的贡献。
参考文献：
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[2]李华东主编，高技术生态建筑，天津大学出版社，2002.9
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[5]夏云、夏葵、施燕，生态与可持续性建筑，中国建筑工业出版社，2001.6