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        可持續(xù)性建筑之生態(tài)住宅

        2009-12-10 08:08:36張文魁
        科學(xué)之友 2009年29期
        關(guān)鍵詞:生態(tài)建筑可持續(xù)發(fā)展

        張文魁

        摘要:可持續(xù)發(fā)展是我們這個時代的最強音,如何理解可持續(xù)發(fā)展思想的內(nèi)涵,并將其應(yīng)用到建筑領(lǐng)域中,用以指導(dǎo)建筑設(shè)計及開發(fā),是每一個建筑從業(yè)人員需要面對的問題。文章力求對此進行一些探索。

        關(guān)鍵詞:可持續(xù)發(fā)展;生態(tài)建筑;節(jié)能住宅

        中圖分類號:TU241

        文獻標識碼:A

        文章編號:1000-8136(2009)29-0154-02

        在2008年8月由中央文獻出版社和黨建讀物出版社聯(lián)合出版的《科學(xué)發(fā)展觀重要論述摘編》中指出,“樹立和落實全面發(fā)展、協(xié)調(diào)發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)發(fā)展觀,對于我們更好地堅持發(fā)展才是硬道理的戰(zhàn)略思想具有重大意義……堅持在開發(fā)利用自然中實現(xiàn)人與自然的和諧相處,實現(xiàn)經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展……科學(xué)發(fā)展觀的基本要求是全面協(xié)調(diào)可持續(xù)。”

        可持續(xù)發(fā)展的號角已經(jīng)在這個時代鳴響。在可持續(xù)發(fā)展的定義中,“滿足現(xiàn)在需要的發(fā)展,而且不剝奪后代滿足他們需求的能力”,包含有兩個關(guān)鍵概念:未來和資源保護。未來使我們這一代有責任考慮后代的需要,特別是把我們的星球以適當和健康的方式傳遞下去;資源保護使我們這一代有責任保護所有不可再生資源——地、能源、生物多樣性、礦物質(zhì)等等。

        在開發(fā)和建筑領(lǐng)域,有5個可持續(xù)發(fā)展的要點,它們是:①促進吸引人和方便的城市地區(qū)的建設(shè),使人們樂于在其間生活和工作;②鼓勵在有可能減少能量消耗的地方開發(fā)新建筑;③鼓勵城市土地和建筑再生,對被遺棄和被污染的土地修復(fù)后加以利用、進行開發(fā)或者作為露天場所;④進行綜合開發(fā),把維持鄉(xiāng)村經(jīng)濟和保護鄉(xiāng)村風景、野生動植物、農(nóng)業(yè)、森林、娛樂以及自然資源價值等相結(jié)合;⑤促進對可持續(xù)發(fā)展的理解。

        生態(tài)建筑與可持續(xù)發(fā)展建筑的概念屬于同一范疇。生態(tài)學(xué)最初由德國生物學(xué)家赫克爾(Ernst Heinrieh Haeckel)于1869年提出。生態(tài)學(xué)認為,所謂生態(tài),意指整個生物圈內(nèi)萬事萬物共生共存、互相影響、互相依賴的生存狀態(tài)。自然界的任何一部分區(qū)域都是一個有機的整體。

        從生態(tài)學(xué)的角度看,生態(tài)建筑的基本內(nèi)涵可以概括為:①運用生態(tài)學(xué)的生態(tài)平衡、循環(huán)、有機統(tǒng)一等原理、方法來指導(dǎo)建筑設(shè)計;②以人、建筑、自然和社會協(xié)調(diào)發(fā)展為目標,有節(jié)制地利用和改造自然,尋求適合人類生存和發(fā)展的建筑生態(tài)環(huán)境;③將建筑作為一個有機的、具有結(jié)構(gòu)和功能的整體系統(tǒng)來看待,追求建筑節(jié)能、環(huán)保、有機維持、設(shè)計高效率等技術(shù)特征,使其與環(huán)境成為一個有機結(jié)合體。

        由于人類社會面臨著前所未有的生態(tài)環(huán)境惡化,社會和公眾利益受到來自高速發(fā)展的惡果的嚴峻挑戰(zhàn),生態(tài)建筑被賦予了提供健康生活、改善生態(tài)環(huán)境的意義,體現(xiàn)了社會可持續(xù)發(fā)展意識和對人類生存環(huán)境的關(guān)懷。生態(tài)建筑作為一個系統(tǒng)概念,它可以表征為:

        (1)建筑對生態(tài)環(huán)境的影響貫穿于建筑的整個生命周期。

        (2)建筑的生態(tài)化涉及到建筑業(yè)的各個環(huán)節(jié),所以生態(tài)建筑涵蓋城市規(guī)劃、建筑設(shè)計、施工管理、建筑材料、建筑節(jié)能等所有建設(shè)領(lǐng)域的相關(guān)問題。

        (3)生態(tài)建筑的本質(zhì),是涉及到對“人——建筑——環(huán)境”這三者關(guān)系的研究,它牽涉到所有社會學(xué)問題及其相關(guān)理論。如生態(tài)學(xué)、環(huán)境心理學(xué)、認識學(xué)、類型學(xué)等等。

        發(fā)展對自然和社會環(huán)境造成的影響越來越大。建設(shè)部、國家經(jīng)貿(mào)委、國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局、國家建材局在建住房[1999]295號文《關(guān)于在住宅建設(shè)中淘汰落后產(chǎn)品的通知》中明確規(guī)定,各直轄市、沿海地區(qū)的大中城市和人均占有耕地不足0.8畝的省(區(qū))的大中城市的新建住宅,禁止使用實心黏土磚。

        發(fā)展新型墻體材料替代大量的實心黏土磚,具有保護耕地、節(jié)約能源、利用廢渣、治理環(huán)境、改善建筑功能等重大社會經(jīng)濟效益。以前全國有磚瓦企業(yè)12萬個,占地39.6多萬hm2,每年燒制6000多億塊磚,取土14.3億m3,相當于毀壞土地7.92萬hm2:其生產(chǎn)能耗和北方采暖能耗合計就占我國全年能耗總量的15%以上;僅燒磚每年就排放二氧化碳1.7億t。因此,發(fā)展節(jié)能、節(jié)地、利廢的新型墻體材料,不僅是建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的需要,而且是國民經(jīng)濟、社會、環(huán)境和資源協(xié)調(diào)發(fā)展的需要。

        對任何一個國家而言,能源在很大程度上都是不容置疑的核心問題。可持續(xù)發(fā)展對能源領(lǐng)域的影響非常明顯,因此,在新的立法和研究領(lǐng)域環(huán)境政策和能源政策之間的相互關(guān)系也愈加緊密。而建筑又在其中扮演著關(guān)鍵的角色,因為它是能源的主要消費者。

        由于城市里人口、房屋和人類活動密集,因此這里也是污染比較集中的地方。改善城市的環(huán)境狀況,特別是改善能源消費所產(chǎn)生的負面效應(yīng),將對世界的生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生重大的積極影響。溫室氣體排放、酸雨和臭氧層空洞,這些破壞全球總體生態(tài)狀況的影響,都是現(xiàn)代城市生活所引發(fā)的嚴重后果。日益嚴重的污染促使國家政府對環(huán)境問題倍加關(guān)注,“環(huán)境”是一個相當寬泛的概念,它包含了從交通到水處理、從廢物排放到歷史特征這多方面、多層次的因素和內(nèi)涵。環(huán)境既是需要保護的資源,也是亟待解決的問題。1991年在格拉斯哥召開的綠色城市大會上,肯·柯林斯指出,“健康的城市,是一個在環(huán)境方面友好的城市,而環(huán)境友好的城市才有可能成為繁榮昌盛的城市?!杯h(huán)境、健康和發(fā)展之間的三角關(guān)系,已經(jīng)成為最重要的全球性問題之一。

        空氣污染對人體健康、生物健康、全球環(huán)境和建筑結(jié)構(gòu)都有潛在的威脅,對建筑從業(yè)人員來說,降低空氣污染應(yīng)當從以下4個方面來考慮:改善建筑的設(shè)備規(guī)劃和管理;從能源和資源的角度考慮,設(shè)計出效率高更高的建筑,進行技術(shù)革新來減少污染和垃圾;改善開發(fā)的布局和風格,減少用于運輸?shù)哪茉?;使用可再生能源?/p>

        在設(shè)計舒適節(jié)能的建筑時,需要考慮3個關(guān)鍵因素。

        (1)氣候。氣候在陽光利用、太陽能采集和自然通風等方面所產(chǎn)生的影響,將在建筑設(shè)計,特別是建筑的總體布局設(shè)計中,發(fā)揮著重要的作用。例如,對于太陽能,既要采取足夠的措施避免夏天過量陽光的炙烤,同時又能確保在冬天最大限度地采集有用的熱能。因此在設(shè)計時,必須同時考慮陽光的“遮擋”和“采集”。對陽光的控制本身就是一大難題,而它尚需與一年四季提供自然光照明的需要相結(jié)合,這使得問題更加復(fù)雜。

        盡管存在諸多困難,但是設(shè)計對能量和氣候敏感的建筑,卻為拋棄過去設(shè)計上的許多限制提供了機會;為開發(fā)新的領(lǐng)域提供了便利;為舊有的問題提供了新穎而又影響深遠的解決辦法。只是,在最初的工程實踐中,需要花費額外的時間和精力。

        (2)能源。當能源問題被單獨考慮時(特別是在住宅建筑中),會有助于實現(xiàn)節(jié)能設(shè)計的標準化。在復(fù)雜的大型工程項目中,取暖、制冷和采光的相對要求,以及從人群、設(shè)備、照明和陽光中獲得的能量,必須從建筑的形式、方位、結(jié)構(gòu)、占有情況和環(huán)境要求等角度進行考察,以確保在進行重大設(shè)計決策時,優(yōu)先考慮總體規(guī)劃。

        經(jīng)驗告訴我們,設(shè)計出不犧牲美感和只少量甚至不增加成

        本的節(jié)能建筑是完全可能的。事實上,遵守低能耗原則的建筑,有他自身的豐富性和美感,它本身就儼然是市場的一個組成部分。

        (3)建筑材料。建筑師需要了解建筑材料生產(chǎn)時所消耗的能源以及生命周期的成本。在一個國家某一地區(qū)的健康的生態(tài)建筑設(shè)計方案,在另一個地區(qū)往往并不那么有效。解決這個問題的關(guān)鍵是考慮材料的“適用程度”,以及綜合考慮建筑所消耗的能源、環(huán)境影響和生態(tài)因素。

        在設(shè)計一棟新建筑或者翻新某個建筑時,建筑師可選擇的材料很多,本地可以獲得的原料、循環(huán)利用的可能性和生產(chǎn)時的影響,應(yīng)當首先考慮。主要原料的選擇都應(yīng)當建立在這個基礎(chǔ)之上。稀有和含能量高的材料應(yīng)當謹慎使用。

        目前國際上生態(tài)住宅開發(fā)的趨勢,主要有以下幾點:①改雨水排放為就地回收雨水,就地滲透、補給地下水;②采用回收用水營造水景、改善微氣候,設(shè)置水循環(huán)再生系統(tǒng),營造人工濕地,使水景具備綜合性功能;③合理利用土地,由以往“推平頭”式的“七通一平”逐漸改為保護并恢復(fù)原有植被、因坡就勢,少占農(nóng)田;④由大面積鋪設(shè)草皮,轉(zhuǎn)變?yōu)榉N植喬木、灌木;⑤從雷同化的住宅小區(qū)開發(fā)模式,轉(zhuǎn)變?yōu)榕c舊城改造相結(jié)合的新舊交替滾動升級開發(fā)模式。

        顯而易見,這些措施都是積極而面向?qū)嶋H的。

        在保持礦物燃料供應(yīng)以及針對當今全球氣候變暖問題的任何一個戰(zhàn)略中,住宅中消耗的能量都處于核心地位。到目前為止??臻g取暖在住宅所消耗的能量當中所占的比例最高,因此,提高保溫標準、減少不必要的空氣流動、提高暖氣設(shè)備的效率以及通過制造溫室和采用被動式太陽能,這些問胚就成了人們關(guān)注的焦點。但是,由于最初設(shè)計時布局的密度、位置、方向等因素,很大程度上決定了能量消耗的數(shù)量。因此,建筑師和施工人員最初的決定,就對隨后是否有改善的機會具有至關(guān)重要的影響。

        對住宅中的能量消耗有顯著影響的因素有:建筑形式(緊湊的開發(fā)形式具有很多優(yōu)點);建筑的圍護結(jié)構(gòu)(使用熱容量大的材料以及高效的保溫材料來吸收太陽能輻射,并延緩夜間溫度的降低);方位(布局時,增加采集陽光的面積,減少頂風的面);微氣候(布局時,利用綠化設(shè)計來增加遮陽的效果);交通(選擇建房地點時,要考慮減少開車出行的需要,并增加交通站點的密度)。由此我們可以提出指導(dǎo)生態(tài)住宅設(shè)計的一些重要原則:采用緊湊的維護結(jié)構(gòu),減小建筑物的外表面積與體積之間的比例;為陽光照射和利用太陽能流出空間;利用屋頂空間來調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境;栽種樹木來遮擋夏季的陽光;提供高效的保溫層,以節(jié)省能量和提高舒適程度;安裝低能耗的照明系統(tǒng);為用戶提供調(diào)節(jié)個性化環(huán)境的設(shè)施;為以后提高保溫標準創(chuàng)造機會;留出在家中工作的空間;為擺放自行車留出空間。

        生態(tài)住宅的研究是個世界性的課題,日本在研究生態(tài)住宅方面主要涉及了3個方面。

        第一個是環(huán)保性,也就是對地球環(huán)境的保護。探討對資源的消耗、利用、保護的合理和有效的方法,并提出廢棄物要盡量減少。減少廢棄物的方法之一就是回收再利用。

        第二個是環(huán)境性。居住的環(huán)境,小環(huán)境是指住宅周邊或者居住區(qū)的環(huán)境,大環(huán)境是指城市環(huán)境。大自然的親和性、設(shè)計的高技術(shù)性,使得室內(nèi)外生態(tài)環(huán)境聯(lián)系在一起。環(huán)境概念還包括社會的文化、文明、歷史遺產(chǎn)、人與人之間的關(guān)系即親和性等等內(nèi)容,總稱為環(huán)境性。

        第三個是居住性。包含安全性、健康性、舒適性、美觀性。

        我國的研究主要涵蓋5個課題。第一個是選址,發(fā)掘基地的發(fā)展可持續(xù)利用的環(huán)境條件,使在基地選擇上就保持可持續(xù)發(fā)展的要素。第二個是對水資源的保護,水資源被強調(diào)到非常重要的地位,因為水資源是極其重要的因素,而水資源也是嚴重缺乏的。第三個是不可再生能源的效益和可再生資源的利用。第四個是對原材料的利用和保護。第五個方面是環(huán)境質(zhì)量。

        不難看出,盡管對“生態(tài)住宅”的內(nèi)涵有各式各樣的列舉,范圍有寬有窄,但基本上都是圍繞3個主題:一是減少人類施予地球資源與環(huán)境的負荷和影響;二是創(chuàng)造健康、舒適的居住環(huán)境;三是與自然環(huán)境相融合。

        綜上所述,環(huán)境問題不會受國家的疆域的限值,它們常常是全球性的,至少是地區(qū)性的??沙掷m(xù)性是一個足以影響到國家安全的重大問題,特別是在爭奪關(guān)鍵資源(水、土地、能源等等)時,更是如此。從歷史的角度來看,開發(fā)應(yīng)當利用當?shù)鼐涂梢垣@得的資源,并根據(jù)氣候來構(gòu)建建筑的布局、方位、細部和外觀。即應(yīng)重視和理解鄉(xiāng)土建筑的結(jié)構(gòu)風格,使用當?shù)夭少彽牟牧?、當?shù)毓?yīng)的能源和當?shù)氐膫鹘y(tǒng)工藝。

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