人性化的生態(tài)建筑設(shè)計(jì)

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摘要：本文探討通過使用當(dāng)?shù)氐牟牧?，配合完全現(xiàn)代的手法，靈活運(yùn)用適宜的技術(shù)，對(duì)建筑進(jìn)行經(jīng)濟(jì)上可行的生態(tài)設(shè)計(jì)。使普通人可以享受高質(zhì)量的可持續(xù)的生活環(huán)境。

　　關(guān)鍵詞：生態(tài)建筑原生的適宜技術(shù)

　　“生態(tài)”一詞源于希臘文Oikos，原意為“家”和“住所”，后來衍生成生態(tài)學(xué)（）。到20世紀(jì)60年代建筑師保羅。索勒瑞提出“生態(tài)建筑”這一概念至今，其內(nèi)涵在不斷擴(kuò)展和延伸?，F(xiàn)在，普遍認(rèn)為，生態(tài)建筑的基本原則就是運(yùn)用生態(tài)學(xué)原理和方法，有節(jié)制地利用和改造自然。尋求最適合人類生存和發(fā)展的可持續(xù)支撐環(huán)境；把建筑環(huán)境作為一個(gè)有機(jī)的，具有結(jié)構(gòu)和功能的整體系統(tǒng)來維護(hù)。

　　1.“原生的”與“適宜技術(shù)的”生態(tài)建筑設(shè)計(jì)

　　1.1“原生的”生態(tài)建筑設(shè)計(jì)在形成之初，建筑就是人類活動(dòng)的內(nèi)在機(jī)制同自然環(huán)境相互聯(lián)系、相互作用的邏輯結(jié)果，因此，其本身就包含了內(nèi)在的“生態(tài)精神”。這些建筑通過直接的、單純的與自然的接觸，有著樸素生態(tài)概念。人們通常不自覺地運(yùn)用著當(dāng)?shù)氐牟牧?、技術(shù)，并考慮當(dāng)?shù)氐臍夂?、風(fēng)向等，建筑的創(chuàng)造出于人類征服自然、適于自身的需要，同時(shí)也受制于自然。在“人是短暫的，而自然是永恒的”這樣的中國(guó)傳統(tǒng)思想下，中國(guó)的傳統(tǒng)建筑不論從材料的使用上還是選址和布局上都體現(xiàn)著現(xiàn)代所謂的生態(tài)精神。這樣的建筑從建設(shè)、使用和毀滅三個(gè)階段都不會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境有所破壞，值得現(xiàn)代建筑學(xué)習(xí)。當(dāng)然原生的生態(tài)建筑也有局限性，它們通常內(nèi)部功能組織簡(jiǎn)單，難以適應(yīng)現(xiàn)代生活。尤其在我國(guó)，目前生產(chǎn)力水平和經(jīng)濟(jì)水平還處于發(fā)展階段的大背景下，除了個(gè)別實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的生態(tài)建筑之外，大部分對(duì)生態(tài)建筑的摸索也處于“原生的”狀態(tài)。

　　簡(jiǎn)單說，原生的生態(tài)建筑設(shè)計(jì)是在節(jié)約經(jīng)濟(jì)和低技術(shù)的條件下，不用或者很少用現(xiàn)代的技術(shù)手段來達(dá)到生態(tài)化的目的。然而，此類建筑的節(jié)能效率和可持續(xù)性都不甚理想，缺乏普適性。同時(shí)，停滯不前的生態(tài)技術(shù)。并不是可持續(xù)的生態(tài)觀。因此，考慮將現(xiàn)代的生態(tài)技術(shù)運(yùn)用到普通的建筑設(shè)計(jì)中去，即本文提到的“適宜技術(shù)”生態(tài)建筑。

　　1.2“適宜技術(shù)”的生態(tài)建筑設(shè)計(jì)適宜技術(shù)（Appropriate Technology）最早由諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)獲得者Atkinson和Stiglitz在1969年提出，其原意是“Localized lea rning by doing”，也就是地方性的邊干邊學(xué)。從建筑設(shè)計(jì)的角度。它提出發(fā)展中國(guó)家和地區(qū)不能一味照搬和模仿發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)用過的技術(shù)，從而滿足自身發(fā)展的需要。同樣的，“適宜技術(shù)”的生態(tài)建筑，主要指的是根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況。側(cè)重建筑技術(shù)的適宜性、高效性，通過普遍的建筑設(shè)計(jì)手法，精心設(shè)計(jì)建筑細(xì)部，提高對(duì)能源和資源的利用效率，減少不可再生資源的耗費(fèi)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境；同時(shí)有選擇地借鑒當(dāng)?shù)亟ㄖ幕瘋鹘y(tǒng)和技術(shù)，使建筑具有一定的地方特色，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的人文提升。

　　具有一定適宜性、普遍性的技術(shù)，又能根據(jù)環(huán)境的不同而有一定地域特色的生態(tài)建筑應(yīng)該成為研究的重點(diǎn)。也就是說，從滿足基本的人居環(huán)境的要求出發(fā)，通過漸進(jìn)的方式。通過“適宜技術(shù)”這個(gè)設(shè)計(jì)手段，運(yùn)用當(dāng)?shù)氐馁Y源，結(jié)合適宜的經(jīng)濟(jì)的技術(shù)，進(jìn)行生態(tài)建筑設(shè)計(jì)來達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目的。

　　2.生態(tài)建筑設(shè)計(jì)從“原生的”向“適宜技術(shù)”轉(zhuǎn)變的必要性

　　2.1生態(tài)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)性的互動(dòng)建筑技術(shù)隨著時(shí)代與科技的進(jìn)步而進(jìn)步，同時(shí)也根據(jù)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而發(fā)展。到如今，我們所面對(duì)的是資源環(huán)境問題的全球性和地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不平衡性之間的矛盾。“中國(guó)作為發(fā)展中國(guó)家的代表，以整體上低水平的、快速的發(fā)展，擁有低素質(zhì)的龐大的人口群體，以及對(duì)西方生活方式的迷戀和追求。正在形成一種高度浪費(fèi)和污染型的生產(chǎn)和生活方式。”目前中國(guó)建筑業(yè)物質(zhì)消耗占全部消耗總量的15％左右，建筑能耗約占全部能耗的28％，建材生產(chǎn)、建筑活動(dòng)造成的污染約占全部污染的34％。意識(shí)到這種可怕的現(xiàn)象的危害，不得不提倡可持續(xù)發(fā)展的建筑方式。

　　經(jīng)濟(jì)的落后導(dǎo)致技術(shù)的落后。建筑設(shè)計(jì)在某種程度上也反映著當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)狀況。“原生的”生態(tài)建筑在經(jīng)濟(jì)上是足夠節(jié)省的，卻不足以體現(xiàn)當(dāng)代的發(fā)展。在現(xiàn)代化、城市化的進(jìn)程和全球化的浪潮中。很難廣泛展開：而在中國(guó)真正有著較高技術(shù)含量的生態(tài)建筑鳳毛麟角，經(jīng)濟(jì)上的因素也是很大一方面。要追求可持續(xù)發(fā)展。盲目建設(shè)大量的高技術(shù)的生態(tài)建筑也是不合國(guó)情的。因此。提倡“適宜技術(shù)的”生態(tài)建筑設(shè)計(jì)迫在眉睫。

　　2.2生態(tài)建筑設(shè)計(jì)與社會(huì)需求的互動(dòng)在歷史的長(zhǎng)河中，我們可以看到，建筑反映著人類的需求，同時(shí)它反作用于社會(huì)，通過對(duì)生活方式和環(huán)境的對(duì)比與分析，喚起人們的行為。早在古希臘，神廟的建設(shè)加強(qiáng)并支持了當(dāng)時(shí)社會(huì)民主化的思想。巴洛克建筑以其豐富的三維空間喚醒了社會(huì)對(duì)自由的意念。日本住宅的小尺度也是對(duì)日本社會(huì)的模仿與反映等等。這些實(shí)例說明建筑有助于人們適應(yīng)日常生活的需求和環(huán)境的改善，同時(shí)，建筑也能對(duì)社會(huì)的可適應(yīng)性要求做出形式的反映。在當(dāng)今“可持續(xù)發(fā)展”的全球大主題下。建筑的回應(yīng)就是進(jìn)行生態(tài)建筑設(shè)計(jì)。原生的生態(tài)建筑設(shè)計(jì)顯然落后于人們的社會(huì)的需求。而適宜技術(shù)的生態(tài)建筑設(shè)計(jì)的提出更加恰當(dāng)。

　　2.3人性化的生態(tài)建筑設(shè)計(jì)眾所周知，現(xiàn)代建筑產(chǎn)生的思想根源在于“以人為本”。如果偏頗地來看，如今對(duì)自然的破壞歸結(jié)為“以人為本”這種自私的理念。于是有人提出生態(tài)建筑的出發(fā)點(diǎn)是“以自然為本”。這樣看來。生態(tài)建筑與現(xiàn)代建筑成了對(duì)立的概念，其實(shí)不然。建筑的產(chǎn)生以來就是為人服務(wù)的。 “人一建筑一自然”是構(gòu)成建筑世界的三個(gè)要素。其中人是第一位的。生態(tài)建筑將三者融合，重視人與自然的和諧關(guān)系，是人們征服自然、改造自然過程的一部分。它盡可能利用建筑物當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境特色與相關(guān)自然因素（比如陽光、空氣等）。使之符合人類居住，并且降低各種不利于人類身心的任何環(huán)境因素作用，同時(shí)，盡可能不破壞當(dāng)?shù)丨h(huán)境因子循環(huán)，并盡可能確保當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)體系健全運(yùn)作，目的還是為了人類擁有更好的生存環(huán)境。

　　“原生的”建筑設(shè)計(jì)由于技術(shù)的落后性，有時(shí)也會(huì)有違背生態(tài)設(shè)計(jì)的問題。例如在對(duì)當(dāng)?shù)夭牧系氖褂蒙?，就如同我們過去常用的粘土磚，粘土磚一直以來都是傳統(tǒng)的、使用廣泛的建筑材料，與混凝土比起來。它的人工性能要好得多。然而，燒制粘土磚破壞的大量的良田。原本肥沃的土地變成荒涼。這樣看來，對(duì)地方材料的使用也許正在破壞著當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境。這一點(diǎn)使我們不得不反思，并且要去探尋新的手段、新的技術(shù)來把這些樸素的、原生的生態(tài)建筑思想加以進(jìn)化。適宜技術(shù)的生態(tài)建筑設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)技術(shù)和社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、藝術(shù)的整體平衡，在關(guān)注建筑設(shè)計(jì)和施工的同時(shí)，去關(guān)心社會(huì)、考慮當(dāng)?shù)厣鐣?huì)發(fā)展的本土性和當(dāng)代性，體察大多數(shù)人的需求，為普通大眾構(gòu)筑可持續(xù)的生態(tài)環(huán)境。

　　3.生態(tài)建筑設(shè)計(jì)從“原生的”向“適宜技術(shù)”轉(zhuǎn)變的可行性實(shí)現(xiàn)適宜技術(shù)的生態(tài)建筑通常有三種手法：

　　一是將傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行改造；二是將先進(jìn)的技術(shù)改革、調(diào)整以滿足適宜技術(shù)的需要；三是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，直接效力于適宜技術(shù)。，在此以上海生態(tài)建筑示范樓為例，分析適宜技術(shù)的生態(tài)建筑在上海的可行性和發(fā)展。

　　上海生態(tài)建筑示范樓位于上海市建筑科學(xué)研究院莘莊科技發(fā)展園區(qū)內(nèi)，建筑面積1900平方米。鋼混主體結(jié)構(gòu)，南面兩層、北面三層。一樓東半部約350平方米大斤用于生態(tài)建筑集成技術(shù)展示，并成為生態(tài)建筑關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。從經(jīng)濟(jì)性的角度來看，該示范樓每平方米的建筑造價(jià)（不含土地費(fèi)）4000多元，遠(yuǎn)低于普通寫字樓的造價(jià)；從能源的角度來看，該樓的綜合能耗為普通建筑的1／4；再生能源利用率占建筑使用能耗的20％；室內(nèi)綜合環(huán)境達(dá)到健康、舒適指標(biāo)；再生資源利用率達(dá)到60％。

　　3.1對(duì)“原生的”技術(shù)手段加以改造利用

　　3.1.1從天井到中庭

　　1）原生的技術(shù)手段上海地區(qū)傳統(tǒng)民居最典型的平面布局是以內(nèi)院為中心，這當(dāng)然是和中國(guó)人的生活方式一脈相承的。由于用地的有限，住宅的由原來的三開間退化為一開間，內(nèi)院也隨之越來越小，形成了天井。合院的形制已經(jīng)不復(fù)存在了，天井卻因?yàn)槟苡行Ц纳普麄€(gè)住宅的小氣候而延用下來。房屋的進(jìn)深過大時(shí)，利用天井，既有了適當(dāng)?shù)牟晒饷妫帜軠p少夏日的日照；通過天井能將建筑底部的風(fēng)拔上來，有利于建筑內(nèi)部的空氣流動(dòng)。

　　2）改造后的適宜技術(shù)手段從狹小的天井到寬敞明亮的中庭，頂上蓋有透明的玻璃天窗。不僅保留了其通風(fēng)的效果，而且改善了原來天井陰暗的狀況，使這幢辦公樓能達(dá)到天然采光。為了讓南北兩樓共享陽光。設(shè)計(jì)布局上，整座樓南低北高，冬天，陽光從中庭的天窗射入，能夠照到北面辦公室。通過玻璃天窗開啟角度的隨意調(diào)整，只要天氣晴好。白天幾乎用不著開燈，有效地節(jié)省了能耗。

　　3.1.2從老虎窗到煙囪效應(yīng)

　　1）原生的技術(shù)手段人們很早就發(fā)現(xiàn)門窗對(duì)開的形式能夠造成“穿堂風(fēng)”。一套住房?jī)?nèi)不同方位的房屋之間有流暢的氣流。就能形成穿堂風(fēng)。穿堂風(fēng)對(duì)于夏季散熱是比較有效的。另有一個(gè)比較有特色的就是“老虎窗”了。 “老虎窗”是英語roof window的音譯，顧名思義。是開在屋頂上的窗，其目的是為了增加閣樓的采光和通風(fēng)。充分利用天然采光；其通風(fēng)的效果類似于“煙囪效應(yīng)”。

　　2）改造后的適宜技術(shù)手段從室內(nèi)熱壓拔風(fēng)分析圖中可以看出，該生態(tài)樓從南面樓前的水面導(dǎo)風(fēng)到背面“煙囪”的拔風(fēng)。都是對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)的改造。有所突破的地方在于，在建筑的地下2m左右深處，間隔埋設(shè)著若干根數(shù)十米長(zhǎng)的小管道，管道出口一頭在中庭，另一頭在數(shù)十米外的曠地。一方面，熱空氣從下往上，從屋頂通風(fēng)口散逸而出。并形成煙囪效應(yīng)，從地面管道中拔風(fēng)；另一方面。從地面抽取的熱風(fēng)經(jīng)過數(shù)十米長(zhǎng)的地下管道時(shí)，管道外濕冷的泥土和恒溫的地下水會(huì)給風(fēng)不斷降溫。再經(jīng)過濾處理，進(jìn)入辦公樓是清新空氣。每小時(shí)換氣可多達(dá)20次。

　　3.1.3從坡屋頂?shù)诫p層屋頂

　　1）原生的技術(shù)手段坡屋頂較普通的平屋頂能更有效地保溫隔熱。對(duì)于雨水較多的上海，坡屋頂還能有效組織雨水的排放。因此，在這里，理想的建筑布局形式往往是：有一個(gè)長(zhǎng)行的平面和帶坡頂?shù)钠拭?，所有房間都有直接的通風(fēng)采光；建筑四周都有陽臺(tái)、百葉遮陽板或外廊。

　　2）改造后的適宜技術(shù)手段該生態(tài)樓使用了雙層屋頂。第一層是太陽能儲(chǔ)熱板，它將利用太陽能為大樓供冷；第二層是敷在屋頂?shù)母呙芏扰菽灞貙?，能有效阻擋紫外線的入侵。

　　3.2將先進(jìn)的技術(shù)改革、調(diào)整以滿足適宜技術(shù)的需要3.2 .1太陽能熱利用根據(jù)上海地區(qū)利用太陽能存在的問題。該樓創(chuàng)新地實(shí)驗(yàn)了與建筑結(jié)構(gòu)集成的一體化太陽能集熱器件和新的太陽能能量利用系統(tǒng)。辦公樓設(shè)置了150平方米。太陽能集熱器，可供充足熱水，并部分用于冬季約300平方米地板采暖，以及夏季15kW的干盤管空調(diào)制冷。制冷通過太陽能熱水型吸附制冷機(jī)組實(shí)現(xiàn)，其需要80-85℃熱水驅(qū)動(dòng)。在示范辦公樓應(yīng)用中，吸附制冷機(jī)和干盤管技術(shù)結(jié)合用于處理空氣顯熱負(fù)荷，制冷機(jī)組完全由太陽能集熱器加熱。除濕熱泵的低溫端可以在夏天做制冷用?？照{(diào)、采暖、熱水供應(yīng)及地?zé)岬膽?yīng)用在該太陽能系統(tǒng)內(nèi)都能和建筑結(jié)構(gòu)很好地結(jié)合。實(shí)現(xiàn)了一體化。

　　3.2.2高效健康空調(diào)由于上文提到的遮陽板和利用“煙囪效應(yīng)”使辦公樓涼爽，該樓全年空調(diào)使用期將比普通辦公樓少兩至三個(gè)月。當(dāng)然，其空調(diào)系統(tǒng)也是經(jīng)過新的研究開發(fā)的，能把夏季空調(diào)的除濕與降溫相分離實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)高效空調(diào)效果?？照{(diào)系統(tǒng)利用辦公樓樓散熱循環(huán)制冷，降低能耗約20％；而新型制冷劑的加入，更不會(huì)破壞人類共有的臭氧層?？照{(diào)還具備除濕功能。采用液體除濕處理空氣潛熱負(fù)荷，除濕液體的再生通過高溫?zé)岜茫?0～85℃）來實(shí)現(xiàn)，這一創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)使樓內(nèi)杜絕了一般中央空調(diào)?；嫉拿咕燃?xì)菌。全年溫度將保持在18～25℃，濕度在55％～60％。屋頂上的太陽能電池板，將作為空調(diào)主要能源。

　　3.3實(shí)驗(yàn)新技術(shù)、新材料直接效力于“適宜技術(shù)”的生態(tài)建筑該生態(tài)樓使用的是3R材料，最大限度地實(shí)現(xiàn)廢物利用和資源循環(huán)（所謂3 R，是指節(jié)約資源Reduce、可再生利用Reuse和可循環(huán)Recycle）。用廢骨料、礦渣粉、粉煤灰。甚至栽培花草的小陶粒來代替水泥。單是混凝土就用了3種，有的是用老房子拆除后的混凝土為主的新老混合型，有的是用七成替代成分摻入的低成分水泥，還有大量舊木地板的回用，全樓的再生資源利用率達(dá)60％。

　　在圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻面的構(gòu)筑上，在加厚的內(nèi)外墻之間是一道5～8cm厚的空氣層，里面裝有保溫防水材料，這樣一層復(fù)合墻體可節(jié)能25％。窗玻璃的使用上，該生態(tài)樓采用的是低輻射玻璃，可有效阻斷紅外光。經(jīng)過特殊處理的窗玻璃能把陽光折射到室內(nèi)需要的角度。此外，窗外還將懸掛自動(dòng)遮陽的電子百葉窗，不僅開合隨意。其遮板上的細(xì)孔能讓微風(fēng)和光線暢通無阻。

　　4、結(jié)語

　　“適宜技術(shù)”是當(dāng)代建筑技術(shù)發(fā)展的成果和傳統(tǒng)地域適應(yīng)性技術(shù)的結(jié)合，它“不是一種修補(bǔ)性的折衷態(tài)度，它是辨證和智慧的抉擇。適宜技術(shù)將當(dāng)代的先進(jìn)技術(shù)有選擇地與地域條件的特殊性相結(jié)合；同時(shí)提倡改進(jìn)和完善現(xiàn)有技術(shù)。充分發(fā)掘傳統(tǒng)技術(shù)的潛力。實(shí)現(xiàn)建筑技術(shù)的本質(zhì)。”由于個(gè)人水平有限，目前僅能對(duì)適宜技術(shù)的生態(tài)建筑做一些定性分析，還不足對(duì)其進(jìn)行定量的分析。只能說是個(gè)人的希望。在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，將生態(tài)建筑設(shè)計(jì)從“原生的”狀態(tài)轉(zhuǎn)向“適宜技術(shù)的”，使生態(tài)建筑能普及到普通人的生活，使大部分的人都能享受到高質(zhì)量的可持續(xù)的生活環(huán)境。