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可持续发展与生态建筑 - 建筑技术 1 概述 当今世界,人口剧增,资源锐减,生态失衡,境遭到严重破 坏,人类生存和发展与全球的环境问题愈演愈烈,生态危机几乎到 了一触即发的程度。在严峻的现实面前,人们不得不重新审视和评 判我们现时正奉为信条的城市发展观和价值系统。为了建筑、城市、景观环境的“可持续” ,建筑学、城市规划 学、景观建筑学学科开始了可持续人类聚居环境建设的思考。许多 有识之士逐渐认识到人类本身是自然系统的一部分,它与其支撑的 环境休戚相关。在城市发展和建设过程中,必须优先考虑生态问题, 并将其置于与经济和社会发展同等重要的地位上;同时,还要进一 步高瞻远瞩,通盘考虑有限资源的合理利用问题,即我们今天的发 展应该是“满足当前的需要又不削弱子孙后代满足其需要能力的发展” 。这就是 1992 年联合国环境和发展大会“里约热内卢宣言” 提出的可 持续发展思想的基本内涵,它是人类社会的共同选择,也是我们一 切行为的准则。建筑及其建成环境在人类对自然环境的影响方面扮 演着重要角色,因此,符合可持续发展原理的设计需要对资源和能 源的使用效率、对健康的影响、对材料的选择等方面进行综合思考, 从而使其满足可持续发展原则的要求。近几年提出的生态建筑及生 态城市的建设理论,就是以自然生态原则为依据,探索人、建筑、 自然三者之间的关系,为人类塑造一个最为舒适合理且可持续发展 的环境的理论。生态建筑是 21 世纪建筑设计发展的方向。 2 生态建筑设计准则 一般来讲,生态是指人与自然的关系,那么生态建筑就应该 处理好人、建筑和自然三者之间的关系,它既要为人创造一个舒适 的空间小环境(即健康宜人的温度、湿度、清洁的空气、好的光环 境、声环境及具有长效多适的灵活开敞的空间等) ;同时又要保护好 周围的大环境自然环境 (即对自然界的索取要少、且对自然环 境的负面影响要小) 。这其中,前者主要指对自然资源的少费多用, 包括节约土地,在能源和材料的选择上,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生资源等原则。后者主要是减 少排放和妥善处理有害废弃物(包括固体垃圾、污水、有害气体) 以及减少光污染、声污染等等。对小环境的保护则体现在从建筑物 的建造、使用,直至寿命终结后的全过程。以建筑设计为着眼点, 生态建筑主要表现为:利用太阳能等可再生能源,注重自然通风, 自然采光与遮阴,为改善小气候采用多种绿化方式,为增强空间适 应性采用大跨度轻型结构,水的循环利用,垃圾分类、处理以及充 分利用建筑废弃物等。仅以上几个方面就可以看出,不论哪方面都 需要多工种的配合,需要结构、设备、园林等工种,建筑物理、建 筑材料等学科的通力协作才能得以实现。这其中建筑师起着统领作 用,建筑师必须以生态的观念、整合的观念,从整体上进行构思。恩格斯指出:“自然的历史和人的历史是相互制约的” 。因此, 建筑师在进行设计时必须要在关注人类社会自身发展的同时,关注 并尊重自然规律,绝不能以牺牲地区环境品质和未来发展所需的生态资源为代价,用“向后代借资源” 的方式求取局部的利益和发展。 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。3 生态建筑设计的道德基础 20 世纪 50 年代以来,建筑设计逐渐忘了以往那种与自然生 态条件相匹配的形式。例如,不顾生物气候特征,把一切建筑物降 温或采暖的任务交给了大量耗费能量和技术资源的全面空气调节来 解决。在建筑师把他的责任给机械工程师的同时,其设计已不再受 到自然要素的制约,而是依赖技术和高能量的输入。其直接结果是 破坏了许多城市历史上极富特色的景观,千城一面,更严重的是, 当一些发达国家意识到这一危机时,这种非持续性的建筑形式却在 许多发展中国家(包括中国) 被尊奉为“现代化” 和时代进步的象征。 70 年代的石油危机曾经震动了全球,而罗马俱乐部那份著名的报告 “增长的极限” 则使这一震动长久地保持了下来。于是,我们认识到 人类必须在发展中学会克制自己无穷无尽的欲望,否则将有可能遭 到自然界的无情报复。因此,应当将我们这一代的即时利益与整个 人类的长远利益结合起来,公正合理地与他人分享我们这个地球上 有限的资源;同时还应当最大限度地杜绝资源浪费和环境污染,这 样才有可能为后人留下一片静溢而富腴的乐土,使人类能够长久地 生存下去。很显然,这一思想的出现不仅基于人们对环境及生态问题的深刻认识,也与存在于人类意识深处的道德观念密切相关。因 为只有如此,人们才会将对于社会的终极关怀放在人类长远及整体 利益之上。4 生态建筑的实例介绍 实例一、马来西亚米那亚大厦(1)主要(生态)设计特征:a.空中花园从一个三层高的植 物绿化护堤开始,沿建筑表面螺旋上升。(平面中每三层凹进一次, 设置空中花园,直至建筑屋顶) 。b.中庭使凉空气能通过建筑的过度 空间。c.绿化种植为建筑提供阴影和富氧环境空间。d.曲面玻璃墙在 南北两面为建筑调整日辐射得热量。构造细部使浅绿色的玻璃成为 通风滤过器,从而使室内不至于完全被封闭。e.每层办公室都设有 外阳台和通高的推拉玻璃门以便控制自然通风的程度。f.所有楼梯电 梯和卫生间都是自然采光和通风。g.屋顶露台由钢和铝的支架结构 所覆盖,它同时为屋顶游泳池及顶层体育馆的曲屋顶(远期有安装 太阳能电池的可能性)提供遮阳和自然采光。h.被围和的房间形成 一个核心桶,通过交流空间的设置消除了黑暗空间。i.一套自动检测 系统被用于减少设备和空调系统的能耗。(2)具体应用:a.天然和人工照明:反射和半反射的薄板和 天窗将允许阳光在冬天透射入房间,而在夏天则被反射出去,减少 建筑物的能源消耗。双面照明和人工照明将以高效灯具和装置为基 础,由一个调光系统控制,能根据室内的实际照明需要,并结合天 然照明度来调整灯光强度。房间无人时,控制系统将自动关灯。b. HVAC(暖气、通风和空调)系统:舒适的暖气条件由主通风(通 过一个置换通风系统)和辐射天花板系统提供。轻质辐射天花板可令 冬天气温较高,夏天则较低,从而减少能耗;而且,当房间中人很 少或无人时,感应器可调节气流和天花板温度,避免不必要的能耗。 c.(气、电、冷)三生系统:煤气发动机是这栋大楼能源系统的核 心。它们与发电机结合,生产大部分所需的电能。发动机废热在冬 天被用于供暖,夏天则通过吸冷器放冷气,并用于全年的热水生产。 和中国其他同等体积的建筑相比,它的设计可以节能 70%。2004 年, 总部坐落在美国的世界可再生能源委员会将“年度杰出建筑师奖” 颁 发给了建筑师 Cucinella。实例二、赫斯特塔楼当赫斯特公司的 2000 名雇员重返他们在建筑师诺曼福斯特 主持下耗资 5 亿美元扩建的总部时,首先走进一个清新的大厅,这 里的空气已经经过过滤。休息大厅的辐射石地板在冬季可产生热量 并在夏季吸收热量。雇员们可乘自动扶梯穿过一个三层楼高的刻纹 装饰的瀑布,其功能是为大厅增湿并降温。大楼的窗户用的是比利 时生产的涂层玻璃,在将太阳热辐射屏蔽的同时起到透光的作用。 内墙设计的最小化使得哪怕没有在临窗办公室工作的人都可以分享 到阳光。赫斯特塔楼的斜纹格子框架比同样大小的传统框架要少用 20%的 钢材。结构钢材中的 85%以上是可回收材料。地板和天花板的方砖 也是用可回收材料制造的。赫斯特塔楼大厅主要依靠辐射石地板来调节冷热。埋在地板里的管线将热水从循环系统中泵出,产生的热 量可在地板上 6 英尺高的空间中形成一个舒适空间。炎热的季节, 冷水被泵出,以吸收阳光照射在地板上产生的热量。建筑的屋顶设 计成可收集雨水的结构,收集的雨水会被储存在地下室里一个 14000 加仑的回收水箱中,用于补充办公室空调系统中蒸发的水分。 这些水还被注入一个特殊的抽水系统,用于浇灌建筑物外的植物和 树木以及大厅里的水雕塑:“冰瀑” 。结语建筑领域内,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。随着世界性的生态观念和共识的逐 步形成,我国政府将“可持续发展” 确定为基本国策。人们对建筑的 生态属性和人文内涵的认识逐渐有了较大的观念转变,将建筑设计 中的生态环境品质提到了空前重要的高度,在生态建筑研究方面有 所建树,并在实施中取得显著成效。生态建筑设计反映了生态优先 原则和跨世纪可持续发展的时代精神。我国大规模的建设需要大量 的能源,因而节约能源早已成为可持续发展战略的重要组成部分。 为此,我们应认真借鉴国内外有益经验,积极推广立足于对资源的 节约、再利用、循环生产的生态建筑,为我们的子孙后代多留一片 纯净的蓝天绿水!
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