王振江 王 馳

當(dāng)今人類面臨的人口膨脹、環(huán)境惡化和資源短缺問(wèn)題加劇了人類和自然的矛盾,且已對(duì)人類自身的生存和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了新障礙。環(huán)境惡化和生態(tài)環(huán)境問(wèn)題引起世界各國(guó)的關(guān)注,不同類型的生態(tài)建筑在各地應(yīng)運(yùn)而生。所謂生態(tài)建筑,是根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀簧鷳B(tài)環(huán)境,運(yùn)用建筑學(xué)、生態(tài)學(xué)的基本原理和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段等,合理安排并組織建筑與其他相關(guān)因素之間的關(guān)系,使建筑和環(huán)境成為一個(gè)有機(jī)的結(jié)合體,同時(shí)具有較強(qiáng)的生物氣候調(diào)節(jié)能力和良好的室內(nèi)氣候條件,以滿足人們居住生活的環(huán)境舒適,使人、自然生態(tài)環(huán)境、建筑之間形成一個(gè)良性循環(huán)系統(tǒng)。如利用綠色植物的蒸騰和光合作用來(lái)減少建筑廢棄物的排放量和凈化空氣,改善建筑局部的微氣候條件,從而降低建筑物的能源消耗,減輕建筑物的環(huán)境負(fù)荷,以達(dá)到建筑生態(tài)化的目的。

1 生態(tài)建筑的產(chǎn)生和發(fā)展

1.1 生態(tài)建筑的產(chǎn)生

20世紀(jì)50年代～60年代,世界發(fā)達(dá)國(guó)家的環(huán)境和食物遭到污染,造成公害,直接威脅著人們的生存與身體健康,這引起了人類對(duì)生態(tài)學(xué)的極大關(guān)注。在這一時(shí)期眾多學(xué)科紛紛與生態(tài)學(xué)相結(jié)合,力圖用生態(tài)學(xué)原理去解決人與環(huán)境的問(wèn)題,生態(tài)學(xué)建筑也應(yīng)運(yùn)而生。

20世紀(jì)60年代,意大利建筑規(guī)劃師保羅?索勒(Paolo Solerz)首次把建筑學(xué)(Architecture)和生態(tài)學(xué)(Ecology)相結(jié)合,從而開(kāi)創(chuàng)了新興的建筑生態(tài)學(xué)(Arcology)。1969年美國(guó)著名的景觀建筑師Ian L.McHarg出版了《設(shè)計(jì)結(jié)合自然》,書中采用系統(tǒng)分析的方法得出最優(yōu)的行徑方案,表明生態(tài)學(xué)解決環(huán)境問(wèn)題這一方法在建筑學(xué)中的應(yīng)用和發(fā)展。1985年中國(guó)清華大學(xué)建筑學(xué)院的高亦蘭教授首次介紹保羅?索勒的“Arcology”理論,并將其譯為“建筑生態(tài)學(xué)”,現(xiàn)在亦稱“生態(tài)建筑學(xué)”。

1.2 生態(tài)建筑的發(fā)展

目前生態(tài)建筑發(fā)展多數(shù)處在起步階段,相對(duì)而言,北歐和西歐的生態(tài)建筑發(fā)展較快。新加坡、日本也均有現(xiàn)代意義的生態(tài)建筑。2001年在中國(guó)建造而成的清華大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院辦公樓,其中庭作為“氣候緩沖區(qū)”能改善建筑生態(tài)環(huán)境和心理環(huán)境,把該建筑打造成健康、綠色的高技術(shù)生態(tài)建筑。

現(xiàn)在各國(guó)建筑師都注重研究生態(tài)規(guī)劃和生態(tài)建筑的設(shè)計(jì)方法與技術(shù)。生態(tài)規(guī)劃就是利用環(huán)境中的生態(tài)因子(全部或多數(shù))的有益集合,在無(wú)害的情況下把土地用在最合理、適宜的方面。生態(tài)規(guī)劃的主要原則是整體、協(xié)調(diào)、循環(huán)、自生。從建筑設(shè)計(jì)方面看,生態(tài)建筑的設(shè)計(jì)方法和技術(shù)主要有把建筑融入自然和將自然引入建筑的兩種傾向。建筑融入自然就是使建筑成為生態(tài)系統(tǒng)的一部分,與環(huán)境相通,盡量減少對(duì)環(huán)境的影響,同時(shí)使自然成為建筑的一部分。自然引入建筑是運(yùn)用高技術(shù),使生態(tài)建筑化,人工環(huán)境自然化。因此,高技術(shù)生態(tài)建筑應(yīng)運(yùn)而生。

2 高技術(shù)生態(tài)建筑

當(dāng)前注重技術(shù)的生態(tài)建筑的特點(diǎn)可歸納為利用計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的發(fā)展將固定的建筑結(jié)構(gòu)變成相對(duì)于氣候可以自我調(diào)整的圍合結(jié)構(gòu)。隨著環(huán)境問(wèn)題的嚴(yán)重性和技術(shù)的發(fā)展,高技術(shù)生態(tài)建筑將逐漸出現(xiàn)在我們身邊;用高技術(shù)生態(tài)建筑去解決人與環(huán)境的關(guān)系,促進(jìn)人與生態(tài)系統(tǒng)的和諧發(fā)展。生態(tài)建筑的特性主要體現(xiàn)在自然通風(fēng)、天然采光、超低能耗、生態(tài)綠化、健康空調(diào)、再生能源、綠色建筑、智能控制、資源回用、舒適環(huán)境。

2.1 通風(fēng)、采光和溫度調(diào)控

高技術(shù)生態(tài)建筑通常把通風(fēng)、采光和取暖作為一個(gè)整體來(lái)設(shè)計(jì)。理查德?羅杰斯等一派的建筑師在設(shè)計(jì)中以先進(jìn)技術(shù)為重要工具,他們通過(guò)智能化設(shè)計(jì)來(lái)提高對(duì)生態(tài)環(huán)境的綜合利用。智能化建筑結(jié)構(gòu)的外墻系統(tǒng)可以對(duì)氣候作出反應(yīng),這可以控制太陽(yáng)熱的吸收和損失、使自然采光最大化、自然通風(fēng)合理化。

如雙層外墻系統(tǒng)的兩層幕墻中間有智能葉片,它根據(jù)環(huán)境的變化來(lái)調(diào)節(jié)室內(nèi)通風(fēng)和電子玻璃根據(jù)氣候變化調(diào)節(jié)太陽(yáng)對(duì)墻的照射來(lái)改變室內(nèi)的光照和溫度,使室內(nèi)環(huán)境更舒服適宜。

2.2 低耗能和再生能源

高技術(shù)建筑倡導(dǎo)建造過(guò)程中耗能低及運(yùn)行中建筑耗能主要依賴自然再生能源。如英國(guó)愛(ài)丁堡的John Menzies HQ反映了一些低耗能的處理方法。該建筑的辦公區(qū)進(jìn)深12 m,通過(guò)中庭獲得自然通風(fēng)和采光;固定在混凝土架上的橢圓形拱腹式的樓板系統(tǒng)容納了各種管線,這些管線能滿足照明、通風(fēng)、冷卻等需要。由百葉和低反射雙層玻璃構(gòu)成的窗戶可以在夏季根據(jù)氣候打開(kāi)、調(diào)整,混合式的空調(diào)調(diào)控模式可以根據(jù)環(huán)境條件選擇自然通風(fēng)或人工空調(diào)來(lái)保證室內(nèi)的環(huán)境質(zhì)量。

現(xiàn)代有相當(dāng)一部分建筑利用了太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)能鍋爐、太陽(yáng)能供冷與供暖、太陽(yáng)能光電利用等。為滿足人們的社會(huì)需要和安全美觀,國(guó)家建設(shè)部、經(jīng)貿(mào)委及太陽(yáng)能生產(chǎn)商都在致力于實(shí)現(xiàn)建筑和太陽(yáng)能的有機(jī)結(jié)合、一體化設(shè)計(jì)。這使建筑既充分利用了再生能源,又安全健康。

瑞典馬爾默市的西港區(qū)的“住01”社區(qū)所用能源是百分之百可再生能源。北港區(qū)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)提供了“住01”社區(qū)的大部分能源,安裝在屋面上和建筑立面的太陽(yáng)能電池板提供其余部分。百分之百當(dāng)?shù)啬茉垂┙o使“住01”社區(qū)成為可持續(xù)能源技術(shù)的典范。

2.3 生態(tài)綠化和綠色建筑

墻體綠化完善了高技術(shù)生態(tài)建筑的生態(tài)化和綠化。馬來(lái)西亞的Menara Mesiniaga大廈最引人注目的是綿綿不斷的植被將整個(gè)大樓變成一座“空中花園”。一條綠化帶從三層樓高的一片草坪開(kāi)始環(huán)繞大樓盤旋而上,成為立面墻的主要構(gòu)成元素,大樓的各種平臺(tái)也種植了植被。這些植物綠化使樓內(nèi)空間的空氣更清新,同時(shí)植被還可以吸收室內(nèi)的廢氣、凈化空氣,遮擋太陽(yáng)的直射,創(chuàng)造了一個(gè)良性的生態(tài)系統(tǒng),使建筑更健康、環(huán)保。

2.4 資源回用

瑞典哈默比湖城擁有獨(dú)立的生態(tài)系統(tǒng)。它的污水處理站在處理污水和廢水過(guò)程中產(chǎn)生的熱量得以回用,產(chǎn)生的養(yǎng)分通過(guò)新技術(shù)的處理回用于農(nóng)田,對(duì)污水和有機(jī)垃圾處理產(chǎn)生的沼氣用于家用沼氣爐燃?xì)夂铜h(huán)境友好型轎車、公車的燃料。

3 結(jié)論與展望

生態(tài)建筑涉及到生態(tài)、環(huán)境、建筑、園林等多學(xué)科,將環(huán)境、氣候等綜合因素轉(zhuǎn)化為高舒適度的環(huán)境、高品質(zhì)的空間和完美的建筑形式。隨著環(huán)境問(wèn)題的加重和技術(shù)的發(fā)展,未來(lái)建筑發(fā)展的趨勢(shì)必將是高技術(shù)生態(tài)建筑。

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