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1.生态技术和生态建筑
人、建筑、环境是建筑发展的永恒主题,随着全球环境的恶化,生态问题日趋严重,人们越来越关注人类自身的生存方式。特别是1992年178个联合国成员国通过了《里约宣言》,为促进地球生态系统的恢复,实现地球的可持续发展起到了导向作用。生态技术在这一背景下,发挥出越来越重要的作用,成为各国实现可持续发展的绿色快车和实现保证。生态技术是利用生态学的原理,从整体出发考虑问题,注意整个系统的优化,综合利用资源和能源,减少浪费和无谓损耗,以较小的消耗获得丰厚的目标,从而获得资源和能源的合理利用,促进生态环境的可持续发展。
在建筑领域内,从德国托马斯《太阳能在建筑与城市规划中的应用》一书出版到近年来美国建筑界的绿色建筑运动,从北京大兴义和庄的“新能源村”建设到国外在生态高技术下建造的各种形式的生态建筑,可以说,生态建筑的发展在理论上、技术上以及建筑设计的实践上都取得可喜的成就。生态建筑有时又被称为“节能建筑”、“绿色建筑”,严格地讲都是不全面的。现代意义上的生态建筑,是指根据当地自然生态环境,运用生态学、建筑技术科学的原理,采用现代科学手段,合理地安排并组织建筑与其它领域相关因素之间的关系,使其与环境之间成为一个有机组合体的构筑物。
2.建筑生态化
生态建筑从早期仅停留于对气候、生物反应的关注到今天运用替代能源, 注重建筑生态高技术的研究,人们对建筑有了更新的认识,在此基础上,提出了建筑生态化问题。它是将建筑融入大的生态循环圈,从整体的角度考虑能源和资源流动,将建筑建造、建筑设计、建筑使用过程中的消耗、产生纳入整个生态系统来考虑,从而改变资源与能源单向流动的方式,趋向良性循环的模式。清华大学吴良镛先生提出的“建立人居环境循环体系”,将人居环境纳入动态的生生不息的循环体系即是对这一思想的提倡。它对建筑的要求不仅仅是建筑的使用过程, 而是建筑的整个生命周期。建筑的生态化,一般应具备如下的基本特征:
第一,能为人类提供“宜人”的室内空间环境。它包括健康宜人的温度、湿度,清洁的空气,好的光环境、声环境以及灵活开敞的空间。
第二,在对自然资源的利用上,对环境的索取要小。主要指节约土地,在能源与材料的选择上贯彻减少使用、重复使用、循环使用以及用可再生资源替代不可再生资源的原则。
第三,对环境的影响要最小,主要指减少排放和妥善处理有害废弃物以及减少光污染、声污染。
3.发展生态建筑的社会条件
虽然生态建筑才刚刚起步,但它的发展有着深厚的社会认识的转变奠定了当今发展生态建筑的社会思想基础。
从“以人为本”到“以环境为中心”的社会思想认识的转变奠定了当今发展生态建筑的社会思想基础。人本主义是西方实现现代化的主导思想之一,始于文艺复兴时期。自18 世纪以来的整个现代化过程中,以人为本的思想构成了社会进步和经济增长的哲学基础。人本主义观念明确确立了人的意志自由及其对自然界的优越地位,地球有限的自然资源被视为“取之不尽,用之不竭”而遭到滥用和破坏,对环境的污染也大大超过了自然界所容纳的限度,特别是二次世界大战以来的几十年,实际各国无一例外的遵循西方模式,才使得70 年代的石油危机将资源与环境问题突出地暴露出来成为世界问题。
1972年联合国召开了“人类环境大会”,世界各国认识到人类必须在自然环境所提供的时空框架内发展社会与经济,同时按照自然资源所赋与的条件安排自己的生活方式,从而重新界定了人与自然的关系,确立了“以环境为中心”的发展思想。20世纪末,西欧等发达国家提出“生态现代化”的目标,我国各地也在尝试建设花园城市、生态城市,这标志着延续200年的“以人为本”的现代化模式向“以环境为中心”的可持续发展模式过渡,从而使发展生态建筑具有了广泛的社会思想基础。转贴于
共同的社会生活理想是世界各国发展生态建筑的社会道德基础。这就是将即时利益和整个人类的长远利益结合起来,公正合理的与他人分享我们这个地球的有限资源。《里约宣言》指出,为今后世代的发展和环境方面的需要,为保存、保护和恢复地球生态的健康和完整进行合作,各国应本着全球伙伴精神,在追求可持续发展的国际努力中担负应有的责任。生态环境问题不是某一小区、一个城市或国家的问题,有些生态小环境通过一些努力是可以改善和提高的,但大的生态环境的改善与资源的利用不是靠某一地域的改善而能达目的的,必须是人类的共同意志。《里约宣言》为世界各国发展生态建筑奠定了初步的社会道德基础。
4.生态建筑的发展动向
目前,生态建筑在各地方发展都处于起步阶段。西欧和北欧是发展得较好的地区,主要建筑有:建于苏格兰偏远地区的斯特林村屋工程,建于柏林的戴母勒奔驰办公室,托马斯设计的建于慕尼黑的住宅联合体以及法国的法兰克福商业大楼;在美国,1948—1959年麻省理工学院所建“3号”、“4号”太阳房均为实用住宅;近年来在日本和新加坡均有具有现代意义的生态建筑建成。总的来说,各国建筑师都在潜心研究生态建筑的技术和设计方法,从建筑设计上看,主要有两种倾向。一种是将建筑融入自然。就是把建筑纳入与环境相通的循环体系,从而更经济有效地使用资源,使建筑成为生态系统的一部分,尽量减少对自然景观、山石水体的破坏,使自然成为建筑的一部分。如日本1995年落成的“Acros福冈”,它是一个集文化商业办公为一体的综合设施,该建筑向公园层层退台,在退出的平台上做屋顶绿化,这样建筑与公园绿化融入一体,通过高技术实现能量循环利用。第二种是将自然引入建筑,运用高科技知识,促进生态建筑化,人工环境自然化。如马来西亚杨经文设计的绿色摩天大楼。它在现代都市中引入自然,再现自然,运用生态技术,将植物、水体等自然景观引入建筑内部。
5.生态建筑与发展中国家的建筑设计
从全球可持续发展的观点来看,生态建筑代表了21世纪的发展方向,实现建筑的生态化在21世纪的今天变得尤为重要和迫切,尤其对于发展中国家而言更为迫切。客观来讲,生态建筑在发展中国家推行和发展仍有很多需要解决的问题。首先是对生态环境的认识不够,“以环境为中心”的设计观念尚未形成或成为社会的共识;
二是生态建筑本身的经济合理性问题,目前由于建筑生态技术和材料严重落后于发达国家,导致建筑单方造价过高从而使建筑业主望而却步,开发商也因生态建筑需要更多的前期投入而回收速度缓慢而不愿冒险开发;
关键词:生态建筑;设计原则;建设设计;生态化;趋势
一、生态建筑内涵及特征
1、生态建筑内涵
生态建筑作为近年新出现的全新建筑形式,对于生态建筑的解释有着很多不同的版本。从整体上而言,生态建筑就是把建筑看作一个整体的生态系统,经由组织建筑相应的内外空间的不同物态因素,在本身的生态系统内部实现物质及能源的秩序化循环转变,从而得到一种污染少甚至无、高能效及环保的生态循环且平衡的系统。生态建筑的内涵主要表现出两个层面的含义,一是生态建筑可以提供健康绿色的环境,并给予建筑使用者高质量的生存空间和活动空间;二是降低能源耗费,有效地保护自然和尊重环境,使建筑和环境实现有机理融合。
2、生态建筑特征
以建筑设计视角而言,生态建筑的表现主要是选取不同的绿化方式用以提高建筑周围的小气候,选取大跨度、轻型的建筑结构以提升建筑空间的适应能力。
设计生态建筑,就要从生态建筑的特征着手,其特征表现为:一是强调整体、系统地考虑建筑的设计区域内外环境的相应关系;二是重视人和环境及自然和谐共存,互不分离;三是建筑材料在允许的范围内尽可能选取天然材料和绿色、环保材料,尽可能选取天然和再生能源;四是选取节能、环保技术用以防治环境污染;五是选择建筑的宅址尽可能远离污染区域;六是尊重建筑设计区域内的自然环境和植被的原始状态,因地制宜进行设计;七是建筑产品注重生态文化,强调生态内涵;八是设计是不同学科的综合性作用的结果。
二、生态建筑在建筑设计中的作用
1、可以有效提高城市居民的生活质量
随着我国经济与城市市容建设的不断进行,在我国的大多数城市建设设计中都会产生重规模、忽视环保的问题,这样的设计使得一些城市建筑设计牺牲了环境保护、加大了能源浪费。在而城市发展中,由于城市的现代化和智能化水平越来越高,在建筑设计中加入一些生态元素设计会减少居民生产和生活对于环境和能源的破坏程度,使居民的生活质量得到切实提高。生态建筑有利于推进城市的经济、社会与环境三方面效益的大幅增长。
2、可以大力促进城市的经济发展
城市经济发展作为城市发展的重要规划之一,是各个城市可持续发展得以实现的必要因素。生态建筑可以冲破城市固有的规划和建设束缚,使城市建筑设计推进与经济增长、环境保护和保护能源之间实现有效统一,完成经济间布局的合理、科学,大力促进城市经济快速发展。
3、可以实现城市的健康发展
在生态建筑设计中,生态、环保和节能的设计理念要得以充分体现,这样可以充分保证实现城市的持续、健康发展。生态建筑设计中因为严格按照城市发展的全面情况展开系统设计,实现了城市环境和能源的资源分布的平衡。所以生态建筑设计必须有效促进市民健康、推进教育发展,并重视城市的生态环境质和能源的使用情况,推动城市健康发展。
三、建筑设计生态化的未来发展趋势
面对我国严重的环境问题,探索建筑设计生态化未来发展趋势已经是倡导和推广生态建筑未来的必然选择,即生态建筑目前有研究原生生态建筑、运用新的生态技术提升建筑生态化的这两种发展方向。
原生生态建筑的优势在于:原生生态建筑多数选取自然的采光和通风形式;原生生态建筑中人们自觉运用本地建筑材料及建筑技术,并充分考虑了所在地气候条件;原生建筑对于自然环境比较敏感。因为重庆建筑的本质就是强调回归自然,所以建筑师在研究原生生态建筑时可以寻找到一些生态建筑的问题的解决办法。
运用新生态技术提升建筑生态化,则是强调建筑师尝试利用新技术以改造建筑的环境使之如同生命和自然的循环系统一样,具备生态化的能源与材料的循环过程的自我控制与优化。建筑设计生态化未来发展趋势可以从能源利用、材料运用和自我调控三方面进行。
1、能源利用
尽量在建筑设计中采用永不枯竭的能源,如太阳能、风能及热能等。如设计建筑使之生态化,利用面积较大的玻璃用于建筑屋顶,用以回收太阳能产生的热量,经由一些手段处理后,可以将其转化成为其他能源用于建筑热源供应和照明提;应用环保、节能技术。建筑设计生态化强调使建筑本身节能、环保,这不仅仅是降低能源使用,还要提高能源利用和优化使用能源。即必须选用相应的措施未完成资源消耗和能源再生的转化。
2、材料运用
建筑设计生态化一定要,首先,在材料运用方面选用能够可以更新、改造或者再利用及再生资源,尽可能实现材料的循环使用。其次,一定要运用建筑所在地的本地资源,以实现本土生态建筑的成本降低。建筑材料一定要选用生态性的建筑材料,这样的建材可以有效实现在材料生产、材料使用、材料废弃及材料再生循环的整个过程中和生态环境的协调融合,实现以最低的能源消耗和最小的环境污染来完成最高的材料利用和循环再利用。
3、自我调控
建筑设计生态化的自我调控主要分为被动式和主动式两种调控,其中被动式调控指借助于建筑本身的结构和组件,如建筑的门窗、阳台进行遮阳处理,建立起适宜的生存环境,这种被动式的调控源于解决传统建筑,关注建筑环境和深刻理解现代建筑的设计理念,用这些指导建筑设计生态化。如国外有些住宅的建筑师经由选取玻璃暖房及相应的构造形式使建筑取得了出色的保温和隔热效果;主动式调控则是现代建筑设计生态化的最大成就,即计算机技术进行到了建筑设计的应用,计算机技术可以很好地把设计师的外延思想以有效的形势表现出来,因此带动了建筑设计生态化的技术性革命。建筑设计师可以经过主动调控把建筑生态的设计进一步精细化、准确化及严密化,从而实现了把建筑设计生态化和建筑构造、物理及现代计算机技术的有机融合。
结语
生态建筑设计是全新的建筑形式,而建筑设计生态化更具备广阔的发展前景,它们共同完成着和现代建筑设计发展的一脉相承,并逐步完善从现代建筑向生态建筑的自然过渡。
参考文献
[1] 王钲日. 浅谈生态建筑理论与建筑住宅设计[J]. 黑龙江科技信息. 2012(02)
关键词:生态建筑设计;生态化;趋势
1导言
生态建筑设计理念在于追求降低环境负荷,减少对环境的破坏,通过减少污染、减少耗能、节约能源,达到保护生态环境的目的。建筑建设作为能源消耗非常大的一个行业,必须要实行节能建筑和绿色建筑的理念,只有这样才能不断的促进我国建筑行业的健康可持续发展,在实现企业自身经济利益的同时也实现了社会效益和生态效益。
2生态建筑设计
2.1生态建筑的概念
作为一种全新的建筑形式,生态建筑有着许多不同的解释,总体上是将建筑视为一个生态系统,运用生态学、建筑学和先进科学技术,在建筑生态系统内部使物质、能源实现秩序地循环转化,实现一种低污染高能效的环保生态循环系统。让建筑本身与周围的环境融为一体,并能够给建筑的使用者带来高质量的生存空间和活动空间,同时生态建筑能够有效的降低能源耗费。
2.2生态建筑的特点
生态建筑是在建筑中结合生态学以实现可持续发展的目的,也就是将生态学中的整体、循环再生、反馈平衡及自我调节等原则融入建筑当中,使得建筑学以生态学基本理论为依据。生态建筑是将建筑作为一个生态系统,通过组织建筑内外所有物态因素,使得建筑系统成为一个高效低耗、无污染可再利用,与大自然和谐相处的环境系统。生态建筑具有以下特点:
2.2.1节能及再生资源的利用;生态建筑是结合当地气候特点,利用太阳能、风能、水利能、海洋能、生物能等再生资源,减少不可再生资源的使用,提高能源使用效率,减少能源损耗,达到节能及循环使用的效果。例如利用太阳能烧水,减少对电能、煤气或天然气的使用。外墙涂料使用保温隔热材料,减少空调的使用。
2.2.2减少废气废料向环境中的排放;通过各种手段措施,使得废气废料在排放前进行处理,减少有害物质向环境中排放。同时,室内环境对居住者的健康影响也是生态建筑应该考虑的方面。
3生态建筑在建筑设计中的技术要求
3.1节能减排。目前的许多太阳能装置已发展成型,避免了以往对太阳能低效利用的弊端。一是通过太阳的运行轨迹对太阳进行线性追踪,达到了精准追踪太阳光,有效提高了接受太阳光的效率;二是采用时钟机械式的主动跟踪,能够提升太阳能装置的运行装置,延长了设备的使用寿命;三是在建筑面安装太阳能光板,克服了太阳照射地面受到自然因素的影响,提高了接受太阳的面积,使装置与太阳轨迹充分吻合。
3.2垂束导光。垂束导光是对太阳光和其他可利用的光源进行采集的一种技术,组成包括采光器、反射管和追光器等,可以将光源通过设备通道室内采光较差的阴暗区域,同时具有清洁作用。这种技术很好地延长了光线的距离和加强了光的强度,减少了对于阴暗区域光电的需求,节省了用电费用。
3.3光气源热泵。光气源热泵是在冬天进行制热时,同时将户外的空气和光能组合成热源优先,从而形成一个高效和节能的循环系统。在使用时,不仅可以进行开水的加热,而且有效地提升了加热的速度,对于单独加热时更是提高了加热的效率。这种系统解决了传统加热器使用受季节的影响,而不再依赖于季节的影响,能够充分保证一年四季热水的供应。
4建筑设计生态化的发展趋势
4.1能源利用
第一,使用恒久性、不枯竭的能源,如太阳能、风能、地热能、潮汐能、核能等。例如:加拿大多伦多建造一座太阳能建筑,其功能为少年宫和旅馆,用南向大面积的玻璃顶,回收太阳热并经过热交换器等手段,将所得的电能贮存到地下室的蓄电池中,给建筑提供热源供应,又给建筑的夜间照明提供能源;第二,应用节能技术。节能建筑不应仅理解为减少能源的使用,还应看成为提高能源的利用率,减少无谓的消耗,也就是在建筑的使用过程中最优化的使用能源。我国当前能源消耗现状:用能效率低,节能的潜力巨大,在建筑的能耗当中,空调系统约占41%左右,针对上述情况,我国应大力倡导节能建筑,采取积极措施,实行资源消耗和再生的平衡。
4.2物质材料的运用方面
必须采用建筑材料的5r原则。5r是指5个以r开头的英文词,revalue(再思考,再认识),renew(更新、改造),reuse(再利用,使再生),reduce(减少),recycle(反复使用)。其次,必须是使用地方性资源,体现本土的概念。5r建材可称为生态建材,这种建材在材料的生产、使用、废弃和再生循环过程中与生态环境相协调,满足最小的资源消耗、最小污染乃至是无污染、最佳使用性能、最高循环再利用率。
4.3普及生态知识
我国对于生态建筑的理解还只是停留于表面,对于生态建筑本质的理解还有待加强,往往人们对于生态建筑的理解有两种情况。一种是认为生态建筑就是通过绿化增加建筑受到植物的覆盖率,只是把生态建筑看作是与自然环境相融合的建筑,另一种则是片面地认为生态建筑是一种节能型建筑,忽略了生态建筑与自然环境的关系。这两种情况都是片面的想法,是对生态建筑认识不深刻的表现,真正的生态建筑是运用生态学、建筑学和自然科学为一体的建筑类型,包含各个方面。我国对于生态建筑的教育还处于初级阶段,在公共上的教育经费占整个GNP的比重很小,相比于世界上的其他国家,水平较低。首先,要开展生态知识相关的教育,在高等教育中开设生态建筑课程,让更多的人接触和学习生态建筑,为我国生态建筑的设计和建筑生态化打好基础;其次,国家政府要加大对于生态建筑的经费投入,普及生态知识,在加大宣传提高全民的素质水平的同时,对于生态建筑项目要给予扶持和帮助,加快我国生态建筑发展的步伐。
6结论
综上所述,生态建筑作为一种全新的建筑设计形式,有着广阔的发展前景,在进行建筑生态设计时,要结合建筑所处区域的实际情况,合理采用生态节能措施,减少建筑能源消耗,提高建筑生态水平。由此可见,建筑设计的生态化具备非常广阔的发展前景,与我国现代建筑设计的发展是一脉相承的,要逐步完善从现代建筑向生态建筑的自然过渡。
参考文献
[1]张强.生态建筑设计原则及相关对策[J].现代营销(学苑版),2012(01):85.
关键词:建筑的生态化设计;可持续发展;建筑设计
随着各种环境问题的加剧,不可再生资源的逐渐减少,可持续发展成为必然发展趋势。可持续性发展也成为建筑设计思考的热点问题。建筑物是人类生活、工作等活动的场所,与人类生活息息相关,建筑的非生态化建造会自然环境的可持续发展,是时候在建筑设计中将生态策略付诸行动了。
1.建筑的生态化含义与特点
1.1建筑的生态化设计的含义
建筑的生态化设计的目的是在建筑设计中结合生态学方式以实现环境的可持续发展,即将生态学中的整体观、再生循环、再反馈平衡、自我调节等原则融入到建筑当中,使建筑学能以生态学基本理论为依据,以可持续发展内容为核心,融入到建筑设计中。建筑的生态化设计是将建筑作为一个生态系统,通过组织建筑内外所有物态因素,使得建筑系统成为一个高效、低耗、无废无污 、生态平衡,与大自然和谐相处的过程。
1.2 建筑的生态化设计的主要特点
建筑的生态化设计的主要特点包含两个方面:(一)减少废气、废料等向生活环境中的任意排放。采取各种不同的手段措施,处理即将排放的废气、废料,减少有毒、有害物质排放。(二)节能和再生的资源再度利用。建筑的生态化设计是结合当地气候特点,利用太阳能、风能、水能、地热能、海洋能、生物能等可再生能源,减少对不可再生资源的使用,提高能源使用的效率,减少能源的损耗,以达到节能以及再循环使用的效果。例如:人们可利用太阳能发电,减少对煤炭、煤气或天然气等不可再生资源的大量使用;采用双层玻璃、双层表皮用以建筑室内的保温和隔热,减少对空调等高能耗设备的使用。
2.建筑的生态化设计在我国面临的问题
随着社会的进步和国力的增强,我国建筑基础设施建设在不断加强,加上高速城市化和城乡发展的现代化建设稳步加速,建筑的建设需求量依然巨大。虽然可持续发展战略已经不是全新的概念,然而目前在很多地区实施的效果有待考证。很多地区仍然存在着污染性发展先行、而后治理的老路。快速化的建造需求让建筑设计也形成了短周期的习惯,相关从业人员还没来得及思考生态化的策略就已经交付成果。相关从业人员可持续发展思想观念淡薄,对于建筑物整体性考虑和远瞻性思考观念不强,大量的能源消耗,特别是不可再生能源的消耗,给社会和人类生存空间带来不利。与建筑相关的管理和决策部门也未将生态策略作为评判的必要条件。当今是空前的快速化的建设发展年代,将会严重影响未来环境的发展,我国迫切将生态化设计融入到建筑设计中去。
3.建筑的生态化设计方法
3.1 可持续发展观念意识形态的增强
建筑行业的人员,必须加强对生态意识的提高,把生态化设计运用到实践当中去。当然,可持续发展要想真正能够落实到实践当中,还需要建筑的各行各业所有人员的相互配合,提高设计人员的可持续发展意识,让建筑与环境相互谐调在一开始就存在。
3.2高技术设计运用
现代建筑的飞速发展得益于新材料和新技术的应用,建筑的生态化设计发展也离不开高新材料和技术手段的利用,尤其是建筑材料和建筑物理结构方面的应用。例如,太阳能技术的利用,在建筑物的设计中,应考虑应用太阳能供电、供暖、烧水等问题。这样就能有效的减少煤炭、天然气和空调的使用,不仅节约了不可再生资源,还减少了废弃废物排放对环境的污染。
3.3自然环境的引入
建筑与自然的存在都要依据各自的内在因素,都要遵循大自然发展规律,所以建筑设计应该与自然环境达到相和谐、相适应。首先要充分考虑建筑物周围的环境等因素,尽量结合环境,不影响自然的发展,同时利用周围的可再生资源,减少对稀有能源的过渡依赖。例如:建筑采光方式设计。采光设计需要设计合格的门窗尺寸和建筑物的结构,让建筑室内有足够的光线减少对人工照明的需求。充分利用自然采光,就能减少电能等能源的使用。建筑设计与生态环境协调,相辅相成,首先以建筑周围环境为基础进行一体化设计,其次在不破坏自然资源的基础上实现建筑结构与环境一体化。
3.4 室内外绿色化的融入
随着我国经济的发展和对建筑空间的美化要求提高,绿色植物不仅仅起到了对是室外的装扮,也被用到室内的点缀。在建筑的室外绿色化能美化环境,而且创造一个室外的微气候还能调节环境。当然,不能为了绿化而一味的多植草木,造成经济负担,应改因地制宜,减少花草树木的浪费。在室内绿色化,通过精心的设计,将绿色植物引入室内,不仅能净化空气给室内带来生机,也能给居住者良好的居住心情。
4. 结语与展望
【关键词】建筑表皮;生态策略;生态设计
1 建筑表皮的概念和内涵
自建筑产生以来,表皮就是建筑设计中不可避免的基本问题之一。
建筑表皮(Building Skin)是一个借用来的词汇,是想将建筑与生物作一个类。护是皮,结构是骨,空间是灵魂。现今一些建筑师提出建筑的围护体系应该像动物的皮肤一样起到保护、调解室内温度、排出室内污浊空气,适应于外界环境改变的作用,成为一种可以“呼吸的皮肤”。
1.1 建筑表皮生态设计理念
今天我们对建筑的认识,已达到“环境性建筑”的高度,即将建筑系统视为地球生态系统中各种不同能量和物质材料的临时组织形式。以此观点来审视建筑的表皮,需要从表皮的原初含意出发并加以系统的梳理,进而有效地揭示出表皮所蕴含的生态意义。
生态建筑使得室内气候环境非常有益于使用者的健康,提高了居住环境的舒适性。并且可以减少二氧化碳的排放量,改善全球气候变暖问题。更重要的是按照生态建筑的全寿命周期来计算,它远比普通建筑节能。
1.2 建筑表皮设计的生态策略
建筑表皮生态设计策略密切体现着建筑的生态整合:保温、隔热、遮阳、自然通风、自然采光、低能耗等。表皮设计从功能出发,表现出表皮形式随从生态功能、生态节能、太阳能利用、人的舒适度等功能角度出发,使建筑表皮设计因生态功能而精彩,只有注重生态理念,建筑表皮才会具有本体意义。
建筑通过门、窗、墙、屋顶、地板与外部接触,使室内形成温暖、舒适的环境,同时也形成一个室内外交流的界面,包含了热、气、光的交流,包括视线联系、引进自然光、自然通风、保温隔热、遮阳、适宜的表面温度、避免眩光,建筑外表皮某种情况下可视为多功能载体。
2 建筑表皮生态设计及应用
2.1 双层表皮
为了获得良好的室内热环境,双层皮立面中保温隔热、导热通风系统引入了生物气候缓冲层这一概念。生物气候缓冲层是指在生态系统结构的框架内,通过建筑构件或建筑群体之间的组合关系,建筑实体的组织和建筑各种细部设计等的处理,在建筑与周围生态环境之间建立的一个缓冲区域,即可在一定程度上防止各种极端气候对室内影响,又可以强化各种微气候调节的效果,尽量满足各种舒适的要求,并且达到节能的指标。其实质就是有效利用双层表皮之简的空气间层。
特隆布墙体是早期双层表皮的一种构造形式,通过玻璃和墙体的构造组合实现对太阳能的被动利用,改善室内热环境,而基于特隆布墙体演化而来的双层表皮幕墙视觉通透性好,近20年来在欧洲许多生态建筑中广泛应用。双层皮幕墙是由内外两层玻璃幕组成,中间是空气流动的热通道,设置百叶、卷帘等遮阳装置,防止夏季强烈的太阳辐射。以每一层为整体单元,在外层玻璃幕上下设置通风挡板和百叶,作为进出风口。因外表皮的存在减小了建筑内表皮的风压,使高层建筑中自由开窗通风成为可能。夏季,打开上下两端的通风口,利用空腔内的烟囱效应(即热压原理)组织间层通风及换热。较冷空气从下端通风口进入,热空气从上端通风口排出。这种气流运行方式不断将新鲜空气带入空气间层,将热量带到室外,从而降低内层幕墙的表面温度。冬季关闭上下两端通风口形成相对静止的空气保温层,有效减少建筑室内外温差,减少热量损失。
2.2 变化遮阳
由于平衡自然采光、冬季温室效应以及防止夏季室内过热三者的关键在于控制建筑表皮透明部分(玻璃窗墙)的“透明”状况。而透明的玻璃作为表皮,存在着使用中的两难。作为适应气候的建筑表皮,需要根据具体的气候条件,来调节进入室内的太阳光热辐射量。调控的方法主要有两种:
一是对阳光的“防”(构件遮阳),二是对阳光的“堵”(玻璃阻光)。赫尔佐格设计的办公楼运用可调节的镰刀形遮阳构件,可以根据不同季节、不同时段对利用阳光和遮阳的要求,实现“阳光设计”和“防阳光设计”的整合。即使是普通的窗,也可以采用类似护窗板、卷帘及某些特制的百叶,使光热、风仅在有益时进入建筑。而且当今玻璃工业的技术进步,肾这种应变的概念运用在材料本身上。各种光敏玻璃、热敏玻璃、液晶玻璃以及Oka―Lux玻璃,均可以如同生物般对环境变化做出相应的反应。总之,建筑表皮玻璃(透明)部分的气候适应性原则,是通过各种方法来调节“透明度”,使其在透明、半透明及不透明之间的组合变化中实现能耗的最小化。
2.3 复合性建筑表皮
传统建筑实体围护体系的构造特征,一般是叠加式的,如在单层混凝土屋面板上添加保温层、防水层,各司其职地完成各项功能。但这种固定的构造难以提供动态调节的方式,因而不完全具备适应气候变化的能力。表皮的可变化部分就不再是各种材质的简单叠加,而是以其对光热辐射的调控为依据,将各种不同特性的材料以适应气候的方式进行优化组合,形成一个有机的系统。
因此,建筑表皮更多地表现出复合性的构造特征。不透明的实体围护部分,常常与半透明的材料相组合,典型有使热量“只进不出” 的TWD墙“一半透明外保温墙。在玻璃这种透明材料的运用上,就表现得更为明显。虽然玻璃的热阻较大,但由于一般尺寸较薄而热容小,往往是表皮的薄弱部分。行之有效的方法就是采用具有复合特征的构造方式,在玻璃之外增设一个带通风层的外表皮,形成双层玻璃幕墙。在双层皮之间通过“可变化”的构造,实现诸如组织通风、设置遮阳、引入阳光等一系列截然不同的目标。设计合理的系统,其功能大于所组成的诸元素之和。建筑表皮的这种复合构造特征,可以大大改善护结构的热工性能。
2.4 建筑光伏一体化
太阳能光伏发电的最基本元件是太阳电池(片),多个太阳能光电池加固处理,镶嵌在特殊的透明度极高的低铁玻璃中或固定在其他基层材料之上,彼此之间经过其背面的导线相连,构成一个整体的光电板,在阳光照射下产生直流电。所有光惦记产生的电能,通过多极集成电路整流、变压过程,转化成供使用的交流电,送入用户电网。
建筑物的光伏能量系统,将光伏元素与建筑集成,光电板的尺寸规格可以根据实际工程的幕墙分格方案进行量体定型制作,再把光电板安装在建筑幕墙(屋顶或其他建筑构件)相应的结构上,就组成了建筑光电系统,即建筑光伏一体化设计。
3 结语
建筑的表皮是构成建筑的重要组成部分之一。它不断适应生产生活活动的需要发生着功能与样式的变革,逐渐由厚变薄,由封闭走向通透,其功能也从简单的防护功能转变为目前的集多重功能于一身,像媒体表皮、生态表皮等。
建筑表皮生态设计,其中各种生态策略并非孤立的手法,而是综合运用于建筑设计中,运用新的设计手法和建筑材料、简单高效的维护结构和暖通系统.从另一个侧面创造全新的建筑形态。使生态建筑逐步向着更合理、有机的方向发展,营造出建筑特有的诗意与人文色彩。
参考文献:
[1]李保峰 "双层皮"幕墙类型分析及应用展望 [期刊论文]-建筑学报 2001(11)
[2]李刚 建筑表皮的生态意义 [期刊论文]-新建筑 2008(02)
[3]景颖 生态化策略在建筑表皮设计中的表现性研究――以玻璃幕墙为例 [硕士论文]- 同济大学建筑与城市规划学院 2009.03
[4]朱欢 真正的福斯特建筑 [期刊论文]-世界建筑 1999.9.