生态建筑设计 一、生态建筑学概论 二、生态选址及其分析 三、可持续场地设计 四、气候适应性设计策略 五、节能与能源有效利用技术,一、生态建筑学概论,1、生态学背景知识 1.1生态学定义 生态学是生物学发展到一定阶段后，从生物学中孕育出来的一门分支学科。,1.2发展过程 1886年德国动物学家赫克尔首次提出“生态学”的概念，标志着生态学这门新学科的正式诞生。 1889年，“生态学是一门自然经济学，它涉及所有生物有机体关系的变化，涉及各种生物自身以及他们和其他生物如何在一起共同生活。”生态学的研究范围扩大到对动物、植物、微生物等各类生物与环境相互关系的研究。 20世纪前半叶，生态学出现了新旺发达的景象，产生很多分支学科。例如植物生态学、动物生态学、微生物生态学。但较少把人类本身纳入到生态学研究中去。 20世纪60年代后，环境问题严峻，生态学的一般理论及分析方法渗透自然科学的其他领域和相邻的社会学、人类学、城市学、心理学等。美国生态学家奥德姆提出“生态学是研究自然界结构和功能的科学，这里需要指出的是人类也是自然界的一部分。”,1.3概念 生态位是指生物在一定层次、一定范围内生存发展时所需要的条件和能够发挥的作用。每个物种在群落中都有不同于其他物种的生态位，他不仅决定了生物在哪里生活，而且决定了他们如何生活。,2、生态建筑概论,2.1.1本质与发展 建筑的本质是人类为了自身的生存和发展所做出的对外界环境的一种适应或改造。无论是原始的简陋巢穴，还是今天的高楼大厦，其实质都是为满足人的某种需要而建造的。 建筑物是人的一种自产生态位。 建筑的集群现象是由人这一社会性动物的聚居性所决定的。,他不仅决定了生物在哪里生活，而且决定了他们如何生活。,客家土楼 经济性客家土楼的主要建筑材料是黄土和杉土。 坚固性客家土楼，特别是圆寨的坚固性最好。 物理性客家土楼的墙体厚达1.5米左右，从而热天可以防止酷暑进入，冷天可以隔绝洌风侵袭，楼内形成一个夏凉冬暖的小气候。,防御性福建土楼所在的闽西南山区，正是福佬与客家民系的交汇处。这里地势险峻，人烟稀少，一度野兽出没，常常盗匪四起。,建筑也有自己的生态位 建筑是人类生活方式的重要体现，其形式、功能以及布置方式等，也在适应气候、生活方式等环境因素中不断变化发展，并在不断的试错中得到进化。简单到复杂，功能单一到功能齐全，从结构简单到结构复杂，从被动适应向主动适应的方向发展变化。,材料和产品生产：要从地球索取大量资源 材料和产品在生产、运输、使用、再生、废弃等整个寿命周期的各个阶段：要消耗大量能源 材料和产品在生产、运输、使用、再生、废弃等整个寿命周期的各个阶段：要产生大量的CO2、CO、SO2、NOx、废水（水污染）、固体废弃物等等，造成环境污染。,建筑生产建造过程,2.1.2建筑活动对地球生态环境的影响 20世纪60年代，关注当时的环境污染所带来的一系列问题。 20世纪70年代，由于世界性石油危机，关注能源使用及供应问题，展开了被动式太阳能建筑的研究，保温隔热方面的研究。 20世纪80年代, 大规模的环境污染和破坏，环境和生态保护成为焦点 20世纪90年代，全方位解决环境生态问题，出现“可持续发展”理念 21世纪，人、社会、建筑、自然和谐共生与协同发展 例如德州太阳谷、上海世博会,1962 美国 西雅图 太空时代的人类 1964 美国 纽约 通过理解走向和平 1967 加拿大 蒙特利尔 人类与世界 1968 美国 圣安东尼奥 美洲大陆的文化交流 1970 日本 大阪 人类的进步与和谐 1974 美国 斯波坎 无污染的进步 1975 日本 冲绳 海洋-充满希望的未来 1982 美国 诺克斯维尔 能源-世界的原动力 1984 美国 新奥尔良 河流的世界-水乃生命之源 1985 日本 筑波 居住与环境-人类家居科技 1986 加拿大 温哥华 交通与运输 1988 澳大利 布里斯班 科技时代的休闲生活 1990 日本 大阪 人类与自然 1992 西班牙 塞维利亚 发现的时代 1992 意大利 热那亚 哥伦布-船与海 1993 韩国 大田 新的起飞之路 1998 葡萄牙 里斯本 海洋-未来的财富 1999 中国 云南 人与自然-迈向21世纪 2000 德国 汉诺威 人类-自然-科技-发展 2005 日本 爱知县 超越发展：大自然智慧的再发现 2010年中国上海 城市，让生活更美好,现代建筑对环境问题的响应是从六、七十年代的太阳能建筑、节能建筑开始的。 “时间”上的全面性。即审视建筑的“全寿命”影响，包括原材料开采、运输与加工、建造、使用、维修、改造和拆除等各个环节。 “空间”上的全面性。随着人们对全球生态环境的关注和可持续发展思想的广泛深入，建筑从响应能源方面扩展到全面审视建筑活动对全球生态环境影响，,中国太阳谷,2.2生态建筑学研究的对象与目的 对象 研究对象是由人、社会、建筑、自然共同组成的人工生态系统。从整体和生态的角度对建筑有了新的诠释。 目的 一是促进已有建筑的生态化使其与人、社会、自然协调发展，完善建筑生态系统的结构和功能，从而最终实现人与自然的和谐发展。 二是减少新建、扩建、改建建筑对原有生态系统的破坏。 目的是使新旧建筑都成为“生态建筑 ”,2.3生态建筑的概念 生态建筑的定义：根据当地自然、社会和人文环境，借鉴生态学的原理和方法，同时结合建筑学及其相关学科的理论、技术和手段，规划、设计、建造、使用和管理的建筑，他与周围环境成为有机的整体，能够实现自然、建筑、人和社会的和谐统一，符合人类与自然环境共同持续发展的要求。,“绿色建筑”、“生态建筑”、 “可持续发展建筑”、 讨论这三种名称上的差异，其实并不重要，归纳确定它们的内涵，建立一个能较为普遍接受的，并对这项事业有所推动的评估体系可能的，也是需要的。 许多国家，尤其是发达国家都结合本国国情制定了有关的体系和标准。目前都处于建议与试行阶段。 尽管对“生态建筑”的内涵有各式各样的列举，范围有宽有窄，但基本上是围绕三个主题: 1.减少对地球资源与环境的负荷和影响 2.创造健康、舒适的生活环境 3.与周围自然环境相融合,生态建筑的概念,2.4生态建筑观 2.4.1新的生态自然观 人类是从自然界净化而来，是自然界的组成部分，他与自然界的其他动植物以及非生物因素共同形成了一个不可分割的有机整体。 2.4.2可持续发展观 1987年，原挪威首相布伦特兰夫人发表了我们共同的未来，正式提出“可持续发展”，即“既满足当代人的需要，又不对后代人满足其自身需求的能力构成危害的发展” 1992年6月，在巴西里约热内卢召开联合国环境与发展会议，102位国家元首和政府首脑参加，通过了里约环境与发展宣言（地球宪章）和21世纪议程两个纲领性文件以及关于森林问题的原则声明，签署了气候变化框架公约和生物多样性公约。标志着可持续发展观已经成为人类的共同行动纲领。,2.4.3整体的生态系统观 建筑的整体系统观：“人”与“建筑”为 同一层次上的两个子系统，他们与其他子系统共同组成了一个整体系统；认识把握建筑不仅要研究建筑与人的关系问题，还要研究建筑与其他环境因素之间生物关系问题；不仅要关注组成建筑自身的各子系统的整合与协调，也要关注建筑对上一级系统的作用，做到建筑与周围环境的协调，以及与上下系统间的协调。,可持续发展要求的哲学思想的转变, 与自然对立斗争, 尊重自然、与自然和谐相处, 一味向自然索取, 只顾自己的利益, 只考虑眼前利益, 珍惜自然、爱护环境, 关心人类命运，关心人类利益, 关心子孙后代，关心持续发展,可持续发展的基本思想,可持续发展要求的发展模式的转变, 资源消耗型, 资源节约型, 损害环境型, 技术落后型, 管理粗放型, 环境友好型, 技术先进型, 科学管理型,可持续发展的基本思想,生态建筑概念的发展,建筑外部生态景观,从设计的角度理解生态建筑,对生态/节能建筑认识的一些误区,生态建筑豪华建筑/昂贵建筑？ 生态建筑智能建筑/高技术投入？ 生态建筑绿化率高？ 生态建筑可以大干快上，快速设计？ 节能建筑保温好？ 节能建筑采用太阳能光电板？,生态建筑是什么？,建成生态/节能建筑的基本条件？,投资方/业主 有实质性的需求，不是为了炒作 对什么是生态/节能有明确的概念 能够保证充足的设计周期 对采用的技术：只买对的，不买贵的 设计咨询方 有真正的技术储备，懂得如何设计 为客户负责，做好的技术顾问 供货商：有适宜的产品 施工方：认真保证施工质量 运行方：保证节能运行,从采用技术的层面考虑,软技术 先进的设计理念和方法 利用设计专用计算机模拟软件进行精细设计 热岛、建筑热工、风场、日照、采光、通风 硬技术 高性能的围护结构部件 节能的冷热源系统 高效的暖通空调设备 可再生能源利用技术 太阳能集热器、沼气、地下蓄能(地下风道、地下水直接利用) 海水供能、污水废热利用 太阳能光伏板、光导管、风能发电机,生态/节能建筑应该用什么样的技术？,应采用产出投入比高的技术，而不是盲目采用昂贵技术。 应重视软技术而不是偏重硬技术 深入、充分的方案论证，精心仔细的设计是保证。否则再昂贵的设备也无法发挥作用，只是聋子的耳朵。 软技术比硬技术的成本低得多，但作用却是决定性的 应因地制宜采用适宜技术，而不应该盲目追求新奇。 “先进”体现在适宜和高效，不是“高新”。 很多优秀的传统民居就是因地制宜的生态/节能建筑的典型，如土窑洞、徽居。,两种方式住宅空调能耗对比,北京市某住宅楼空调能耗调查,北京峰尚国际公寓，采用了多项世界上最好的建筑节能新技术，夏季空调能耗接近25kWh/m2，是一般住宅空调能耗的5-10倍,更主要的是软技术，改变设计 计算机仿真技术(模拟)与建筑设计全面结合,30,构想,总体设计,细节设计,建筑,改变传统设计流程,事实证明，这种接力棒式的设计流程弊病极大； 国外调研表明：建筑能耗特性的30%以上决定于建筑设计阶段（剑桥）,31,改变传统设计流程,建筑师,建筑节能有三个层次：第一个层面是指在建筑的场址选择和规划阶段考虑节能，包括场地设计和建筑群总体布局。第二层面是指在建筑的设计阶段考虑节能，包括通过单体建筑的朝向和体型选择、被动式自然能源利用等手段减少建筑采暖、降温和采光等方面的能耗需求。第三层面是建筑外围护结构机能和机械设备系统本身节能。,