鄭銳填

（揭陽市建筑設計院有限公司，廣東 揭陽 522000）

0 引言

生態(tài)建筑是一種新型的建筑形式，即是將建筑作為一個完整的生態(tài)系統(tǒng)，通過恰當的組織和協(xié)調建筑內外的物態(tài)因素，確保建筑生態(tài)系統(tǒng)的有效循環(huán)運轉，達到高效節(jié)能以及抗污染的建筑生態(tài)平衡。生態(tài)建筑設計是以提供健康生態(tài)的建筑環(huán)境以及高質量的生存活動空間為原則，以降低能源消耗和保護生態(tài)環(huán)境為手段，確保建筑和自然協(xié)調統(tǒng)一的實現。積極展開生態(tài)建筑設計，才能更好地節(jié)省資源和減少污染，讓建筑行業(yè)走上生態(tài)化發(fā)展之路。本文就生態(tài)建筑理念在高層建筑設計中的運用進行論述。

1 生態(tài)建筑設計的原則

生態(tài)建筑的設計必須將節(jié)約能源作為核心理念貫徹落實到設計的全過程，通過創(chuàng)新設計方法和技術等降低能耗，確保生態(tài)建筑設計在滿足建筑需求的同時，實現節(jié)能降耗，最終確保生態(tài)建筑設計的生態(tài)價值。在具體的設計環(huán)節(jié)要廣泛應用先進的科學技術，加強對能源資源的重復性應用，最大化地減少廢棄物排放。具體設計時應把握以下原則：

（1）從全局角度整體性地分析建筑區(qū)域內外部環(huán)境之間的關系。

（2）強調人與自然和諧相處與共存，把握二者不可分割的關系。

（3）建設當中盡可能地應用天然材料能源以及可再生能源，并采用節(jié)能抗污染的相關措施。

（4）建筑位置的確定盡可能地遠離污染源，尊重特定地區(qū)的生態(tài)特征，因地制宜。

2 高層建筑的生態(tài)設計要點

2.1 節(jié)能、環(huán)保設計

基于能源問題越來越嚴重的背景，為貫徹落實生態(tài)建筑理念，建筑設計中應當選用能耗較低且能夠再生的能源。在日照時間較長的地區(qū)，有效使用太陽能可以大幅降低電力資源的用量，并且太陽能作為一種無償資源，既潔凈又可再生，將太陽能設備應用于高層建筑中，能夠節(jié)約大量能源，充分發(fā)揮環(huán)保作用[3]?，F階段，國內諸多地區(qū)均已應用太陽能與地熱能聯(lián)合系統(tǒng)，并且取得良好的成效。太陽能采暖系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

圖1 太陽能采暖系統(tǒng)

在高層建筑設計過程中，除了科學合理地利用各種可再生能源，還要做好自身的保溫工作，選用合適的圍護結構，包括雙層通風玻璃幕墻、保溫材料等，使高層建筑達到自然降低溫度以及保暖的目的，同時，結合風力與風向特征，在建筑物通風時減小其對電力機械的依靠，從而從設計之初就滿足節(jié)能環(huán)保的生態(tài)型建筑的建設要求。

2.2 舒適化設計

隨著生活水平的不斷提升，人們越來越注重高層建筑舒適化設計，這已經成為生態(tài)建筑的一項關鍵設計內容。當開展生態(tài)化建筑設計時，應考慮和分析建筑空間多樣化組合方式，通過綜合布局，增強人們的視覺美感。另外，對于建筑布局，需要注重自然光和周邊景觀的設計，在室內科學合理地利用光感裝置，以實時有效調整光線強度，一方面能夠增強感官舒適性，另一方面能夠節(jié)約能源。合理創(chuàng)設通風對流環(huán)境，構建完善的自然空氣循環(huán)系統(tǒng)。所以，在利用生態(tài)建筑學進行高層建筑設計的過程中，需要逐步拓展功能分區(qū)與動靜分區(qū)，使其延伸至光照、空氣良好且舒適度較高的環(huán)境分區(qū)。除此之外，大部分高層建筑在設計平面空間時，首要選擇南北向布置。

在高層建筑設計中，需要嚴格選用各種生態(tài)環(huán)保材料，在室內創(chuàng)設潔凈無害的空氣環(huán)境，為人們的身體健康、舒適居住提供重要保障。

2.3 環(huán)境友好化設計

在開展生態(tài)建筑設計過程中，需要全面、深入地分析建筑與周邊環(huán)境形成的依存關系。人類任何的生存活動都與自然環(huán)境密不可分，在高層建筑設計的過程中，同樣需要在自然環(huán)境和生態(tài)環(huán)境之間形成和諧共處的關系[4-5]。所以，在進行高層建筑設計時，應當加強外部生態(tài)環(huán)境的優(yōu)化設計，以空間層次與布局為切入點，合理設計，構建立體、完善的多層次綠化系統(tǒng)，降低小環(huán)境污染，優(yōu)化小氣候。另外，在高層建筑內部做好景觀設計，科學地構建綠色生態(tài)系統(tǒng)，從而產生身臨其境的效果，讓人們感受大自然的清新。

3 生態(tài)設計在高層建筑設計中的運用案例

3.1 項目概況

某辦公大樓建筑面積18170m2，地下建筑面積4283.57m2，地上建筑面積 13886.19m2，地下 2 層、地上12 層，總高度57.9m。辦公大樓建成后，可供單位進行日常辦公，亦可用于打造實驗基地，作為新型材料設備、技術等的研究場所。

3.2 周邊環(huán)境的生態(tài)設計

室外場地主要用于綠化、水體景觀和透水地面，秉承雨水資源集約化利用的原則，高效回收屋面雨水，經初步處理后，用于植物澆灌等對用水要求不高的場景中，充分踐行生態(tài)化的設計理念。

經現場風場環(huán)境模擬，建筑結構平面呈“呂”字形布置，活動范圍內的風速需在5m/s以內，風力放大系數得到有效控制，對人們室外活動的影響有限，也有利于營造良好的室內通風環(huán)境，因此，該設計方案具有可行性。

3.3 建筑體型（空間）的生態(tài)設計

踐行開放式空間設計理念，其基本思路是聯(lián)合應用“凹”布局、架空層和綠化層的設計手法，建立共享公共空間，可根據需求用作娛樂、休閑等場所，建筑的公共環(huán)境得到有效改善，使用水平大幅提高。外圍護結構的綠化給辦公人員提供了與自然和諧共處的舒適感受（見圖2）。

圖2 外圍護結構綠化

建筑體型和布局的設計。經過光和風環(huán)境的仿真分析后，認為“凹”字形的建筑結構較為合適。凹口的面向是夏季主導風向的東南向，設計時，調整好開間和進深，在此建筑結構設計方式下，營造良好的采光和自然通風條件。前后空間錯開加強通風，使東南風吹進建筑內，通過外界新鮮空氣的引入來改善建筑內部的空氣環(huán)境，此外，前后空間錯開的方法還可減小室內進深，向室內提供更加充足的自然光線，減輕對照明燈具的依賴。

平面布局設計中，對風向和建筑朝向進行平面布局，同時獲得隔熱、采光等多項效果。樓房東側和南側向陽，作為辦公用房；諸如洗手間等輔助房間以樓房西側為宜，吸煙區(qū)域規(guī)劃在下風向的西北處。

3.4 建筑生態(tài)相關技術的運用

3.4.1 自然通風技術的運用

通過格柵圍護、開窗開墻的方法營造自然通風效果。根據建筑各空間環(huán)境的要求選擇適宜的開窗方式，要求開窗的位置、面積均合理。

多開敞面設計是建筑生態(tài)學理念下的常見自然通風設計方式，在建筑工程中廣泛應用。例如，樓梯間是格柵圍護，會議廳是開外墻，經過結構調整后，使開啟的外墻與西側開敞樓梯間之間形成良好的風力流通渠道，即穿堂風。此外，可靈活地調整開啟角度，以此來改善通風效果，例如，涼爽天氣時，可加大開啟角度，保證室外舒爽的自然風可吹入室內；冷天和熱天時，可關小，減小冷空氣或熱空氣的流入。

3.4.2 自然采光技術的運用

建筑用立面窗戶形式、反光遮陽板等，提高自然采光水平，提高舒適感的同時，降低照明設備的用電量。經過對房屋進深的優(yōu)化設計后，有效控制自然光的比例，獲得良好的自然采光效果。

（1）窗洞設計。根據各功能區(qū)的需求，富有針對性地開展窗洞設計工作。以展區(qū)、實驗區(qū)為例，考慮到此類區(qū)域功能性較強的特點，宜采用窗墻比小的設計手法，其中，以深凹窗洞的設計最為適宜，其能夠有效控制溫控能耗；窗墻比大時，優(yōu)先考慮的是帶形連續(xù)窗的設計方法（帶形連續(xù)窗在可用自然條件的辦公空間中具有較好的應用效果）。

（2）內遮陽及遮陽反光板。條件允許時，增加反光板的用量，以便將多余的陽光反射至建筑內部，提供自然光照。

（3）光導管及采光井。通過光導管的配套或建設玻璃采光井，實現對自然光的延伸，使其能夠到達更多的建筑內部空間中。

（4）設置光電幕墻遮陽。對于光照較強烈的區(qū)域，可設計光電幕墻用于發(fā)電和遮陽或散熱。在該辦公大樓的設計中，我們考慮到大樓的西側和南側立面夏天日照較強，就在大樓的西側和南側立面設置了光電幕墻，不僅用于發(fā)電和遮陽，還能利用通道的熱壓力將墻體多余的熱量排向空中。

3.5 綠色技術的運用

（1）屋頂綠化。在不影響屋頂結構完整性和穩(wěn)定性的前提下，將屋頂改為無需澆水花園，配套太陽能花架，一方面遮陽，另一方面用于光伏發(fā)電。

（2）垂直綠化。中間的樓梯采用豎直壁陽格柵，建筑北面的平臺和樓梯采用綠化式的垂吊，此類垂直綠化的方法可提高建筑的避陽隔熱水平，同時，通過綠色元素的點綴，提升建筑的景觀價值（如圖2）。

（3）架空層綠化。圍繞大樓的第一層、第六層、頂層做針對性的設計，形成高度在6m 以上的架空綠化層，此方法有利于改善鄰近熱環(huán)境，并實現對區(qū)域的生態(tài)彌補。

（4）水資源的高效利用。高效收集生活污水，經過處理后獲得上清液，再進入生態(tài)人工濕地處理環(huán)節(jié)，獲得可滿足樓層澆灑所需的中水?？紤]到室外綠化的要求，收集場地和屋頂的雨水，對其做過濾處理，然后安排濕地處理，直至得到滿足特定場景用水需求的水為止。

（5）節(jié)水灌溉。澆水可以考慮微噴灌、滴灌等方法，具體根據現場條件做合理的選擇。若為面積較大的綠地，優(yōu)先考慮微噴灌的方法；對于較小的綠地，可選用滴灌的方法。建筑周邊的鋪裝路面材料有較好的透水性，能夠改善室外的熱環(huán)境。

4 結束語

綜上所述，建筑設計將生態(tài)建筑理念作為核心理念貫徹落實到設計的全過程中，就是要實現節(jié)能降耗，最終確保生態(tài)建筑設計的生態(tài)價值。本文結合某辦公大樓建筑項目，從生態(tài)建筑節(jié)能環(huán)保、生態(tài)建筑舒適化、生態(tài)建筑環(huán)境友好化等幾個方面進行設計，將生態(tài)建筑理念用于高層建筑的建設，實踐證明，生態(tài)建筑理念的貫徹落實能夠更好地實現降低能源消耗和保護生態(tài)環(huán)境的目的。