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1、建筑节能与生态技术论文以杨经文为例分析建筑101李翼超2010100110065摘要：生态设计是当前的热门话题。然而不少所谓的生态建筑并没有从实际环境出发, 而是断章取义, 片面追求形式。作个空中花园, 加上纯形式的铝合金遮阳顶, 就标以绿色生态; 作了坡顶,用当地的材料贴在外墙上, 就称为地方生态; 作了莫名其妙的曲面造型。就当作仿生生态。其实生态设计并非哗众取宠。从杨经文的生态设计理念及实践中, 我们看到这是一项艰苦的研究,是一门科学。许多建筑师致力于此, 着眼点、手法各有不同。理念为设计生态上可持续的建筑环境, 需要在建造中对自然环境施加最小的影响, 并使建成环境与生物圈的生态系统融为一
2、体, 杨经文认为摩天楼比分散式城市布局更具生态上的合理性,这种建筑形式可以设计成积极、绿色的方案。杨经文认为使用者的需求优于建筑的硬件和设施。设计者必须在选址、朝向、构形、布局以及对机电系统的选择等方面, 通过设计, 对当地的气候和生态环境创造性的做出解答。他将“生物气候学”运用于热带高层建筑。这种以“地方气候”为切入点的设计思路与柯利亚的类似。“生物气候学”的设计方法在设计最初了解当地的气象资料; 区分各条件的重要性, 评价气候条件对人体舒适度的影响。采用相应的技术手段( 建筑的选址和定位、建筑阴影范围评价、建筑构形设计、引导空气流动等) 进行建设设计, 寻求最佳设计方案使建筑能直接利用当地
3、自然资源, 解决气候与人体舒适之间的矛盾。这样, 在没有额外“主动式”机电设备的条件下, 整个被建造系统能够以一种低能耗的方式运营, 强调“被动式”系统优于“主动式”系统。这种被动式的设计方法需要建筑师充分了解区域的地理、气候等各方面现状。例如, 何利亚基于地方传统建筑的形式、空间、布局, 在建筑构造上采取措施, 从而实现微气候建构。日本建筑师加藤义夫通过设计被动式太阳能系统达到节能及能量的循环利用。而欧洲的一些建筑师, 如托马斯赫尔佐格、迈克尔霍普金、皮阿诺及英国的尼古拉斯格雷姆肖、美国的诺曼福斯特等的作品则是主动式的设计思路。他们主动利用现代最先进的建筑材料、光电子技术和人工智能技术, 对
4、建筑物理性质进行最优配置, 依靠热力学和空气动力学原理实现能源流动与循环, 使建筑大限度的减少对不可再生资源的消耗, 并获得良好的人居环境。1 他们及时将相关行业的新技术运用于建筑设计之中。典型作品有德国盖茨总部大楼、S eville 博览会英国展馆、香港汇丰银行、2000 年汉诺威世博会26 号厅等。“生物气候学”的设计方法不是生态设计的全部, 它只是初步解决了建筑运营阶段的能源保护问题。杨经文提出过详细的他认为建筑使用周期中高达65%的能源耗用与其运营方式有关, 因此更注重被动式节能设计, 尽可能使用自然采光、通风、减少日晒等方法。但同时他指出“生态设计必须进一步考虑建筑自身的材料与内含能
5、量的释放程度, 建筑生命周期中能量和材料在流动中的相互作用, 建筑产生的排放物对环境的影响及如何被加以改变和再循环利用。”在日本的一些设计侧重后一方面, 在能源综合循环利用系统的尝试中卓有成效。与柯利亚的低技术不同, 杨经文把高技术运用于设计。但与上述欧洲的建筑师们一样, 高技术只是达成生态建筑的手段，建筑师运用高技术来达到人与环境协调发展。这种设计理念以生态主义的哲学观为指导, 运用新技术来表达, 拓展了建筑创作的开式语言。一些澳大利亚建筑师, 如加里布 浦勒则从对场地及建造环境的尊重与维护角度来实现其生态设计, 他们力图使建筑在建造过程中不破环当地的场地环境, 当建筑移开或拆除后, 能留下
6、建筑之前的场地环境原样, 常常使用帐篷式、壳式、网式、帆式及充气膜式等轻质结构。还有一些建筑师模拟有机体的新陈代谢原理, 将生物仿生运用于建筑。如象设计集团的“拟态”设计思想。其作品不是对环境或生物一种简单的形态模仿, 而是“基于对气候等自然条件的共同认识所存在的质的相似性, 即有对基地周围生态环境的直接比拟, 也有对生态现象的抽象比喻”;“注重体现建筑物所处的场地环境特点和当地的居民的生活方式, 强调发掘民俗世界、生态世界的重要性”。2 博基斯同样侧重精神与传统文化的有机建筑, 代表作品如Uluru 文化中心。手法( 见下表)杨经文在热带高层建筑设计中运用生物气候学所采用的具体方法生物气候学
7、在高层中的运用带来节能, 给外形提供的变化的机会, 使人能在高层上接触自然, 改善了建筑物周围的环境条件。方法论杨经文认为在建筑师的业务中起决定作用的是“研究、设计和开发”的方法论。他详细叙述了关于建筑物及环境的生态设计的目标和控制方法( 时代建筑3/ 1999 第6165 页) , 而在实践中, 他以精确化、数量化、严密化的设计将节能设计落到实处; 将建筑设计与建筑物理、建筑构造、建筑材料等紧密联系; 全面分析各项数据, 论证可行, 选择最优。对比之下, 我们往往纸上谈兵, 面对具体问题时不能将理论很好的落实; 或是急于求成, 还未理解理论就先学形式, 导致盲目追随。我们应该学习杨经文,在设
8、计中将理论认真的实施, 通过每一点的实践, 履行好应尽的环境职责。展望与思考21 世纪是生态文明时代。建筑是全球能源的巨大消耗体,如何合理利用资源, 为人类创造更为健康、充满阳光和绿色的建筑环境, 具有重要的意义。生态设计是一种整体建筑观。如何节约利用能源、有效利用能源, 以满足生态的要求是建筑师工作的核心内容; 这是对环境危机的实际回应, 而不是出于对形式和风格等问题的考虑。新信息、高科技正势不可当地渗透到人们的一切生活领域。建筑艺术只有在新的物质基础上进行创新才有生命力。高新科技为我们探寻人类生产和生活环境空间可持续发展的新模式提供了依据。对于生态设计来说, 无论是低技术, 还是高技术,
9、最重要的是因地制宜, 充分发挥潜力, 偏重或忽视任何一方面都是不合适的, 而目前我们的建筑创新却被困扰在建筑形式中, 设计中科技含量低, 缺乏适应新社会需求的智能化、高科技、高效益。所以面对新世纪, 建筑师应当扩大知识面, 加深理论认识, 从建筑策划、建筑设计、环境设计到材料选择、施工、运营管理等各方面, 推广新的生活方式和设计科学, 合理而充分地利用新技术,与再利用有价值的传统技术相结合, 以创造出新的建筑文化。杨经文主要作品建筑初期的直接利润往往得到充分重视, 而远期的经济、生效益却被忽略, 这是“生态建筑”难于实践的原因之一。这时为推动新生事物发展, 政府可以在一定程度上实行有效的干预。
10、最具代表性的是丹麦、瑞典等北欧国家、北美加拿大以及新加坡和香港, 它们通过政府法规明确限定包括利用太阳能、风能、维护结构的构造、垃圾处理方式以及节水节电措施等方面的技术规范。日本、英国、德国等国家在这方面也都制定了相应的政策并予以奖励。我们期待着在信息与生态时代, 人类共有一个“诗意的家”。 图1Edit t Tow er 图2Hitechniaga T ow er 图3Um no Tow er 图4M enara M esiniaga 图5Bishopsgat e Tow ers 图6Arm oury Tow er设计与实施策略1、绿色生态建筑的内涵所谓绿色生态建筑，是指充分利用现有的环境、
11、自然资源，有益于生态、健康、节能为目的，确保与建筑相关的生态系统的良性循环，确保绿色建筑的居住者在身体上、精神上、社会上完全处于最佳状态，进而实现人与自然的完美融合，达到人与自然的双赢。按照国际的惯例，通常把能体现“以人为本，呵护健康，资源的节约与再利用”3 个主题的建筑称为生态建筑；生态建筑能够做到与周围环境的协调与融合，进而能够做到人与自然，人与建筑的相互融合。所谓“绿色建筑”的“绿色”，并不是指一般意义的立体绿化、屋顶花园，而是代表一种概念或象征，指建筑对环境无害，能充分利用环境自然资源，并且在不破坏环境基本生态平衡条件下建造的一种建筑，又可称为可持续发展建筑、生态建筑、回归大自然建筑、
12、节能环保建筑等。概括的说：绿色建筑遵循可持续发展原则，体现绿色平衡理念，通过科学的整体设计，集成绿化配置、自然通风、自然采光、低能耗围护结构、太阳能利用、地热利用、中水利用、绿色建材和智能控制等高新技术充分展示人文与建筑、环境及科技的和谐统一。2、绿色生态建筑设计的要点2.1 全面考虑与整体设计。整体设计的优劣将直接影响绿色建筑的性能及成本。建筑设计必须结合气候、文化、经济等诸多因素进行综合分析、整体设计，切勿盲目照搬所谓的先进绿色技术，也不能仅仅着眼于一个局部而不顾整体。如热带地区使用保温材料和蓄热墙体就毫无意义，而对于寒冷地区，如果窗户的热工性能很差，使用再昂贵的墙体保温材料也不会达到节能
13、的效果。在经济拮据的情况下，将有限的保温材料安置在关键部位，而不是均匀分布，会起到事半功倍的效果。2.2 因地制宜适应当地环境。绿色建筑非常强调的一点是因地制宜，绝不能照搬盲从。气候的差异也使得不同地区的绿色设计策略大相径庭。建筑设计应充分结合当地的气候特点及其它地域条件，最大限度的利用自然采光、自然通风、被动式集热和制冷，从而减少因采光、通风、供暖、空调所导致的能耗和污染。在保证建筑安全性、便利性、舒适性、经济性基础上，在建筑规划、设计的各个环节引入环境概念，是一个涉及多学科的复杂的系统工程。规划、设计时须结合当地生态、地理、人文环境特性，收集有关气候、水资源、土地使用、交通、基础设施、能源
14、系统、人文环境等资料，力求做到建筑与周围的生态、人文环境的有机结合，增加舒适度和健康性，最大限度提高能源和材料的使用效率。2.3 创造健康舒适的室内环境。健康、舒适的生活环境，包括：使用对人体健康无害的材料，抑制危害人体健康的有害辐射、电波、气体等，符合人体工程学的设计；室内具有优良的空气质量，优良的温、湿度环境，优良的光、视线环境，优良的声环境。2.4 应用减轻环境负荷的建筑节能新技术。在绿色建筑设计中节约能源的最有效办法是减少供暖（冷）热量的损失。这里，建筑的密度、单元的组合、建筑的朝向、建筑的结构和体量的安排，建筑外墙的保温隔热都是要考虑的因素，此外，材料的类型、墙体的厚度、窗户的面积、
15、门窗节点的构造也同样不能忽视。现代主义的国际风格表现在建筑上的一大特征就是大面积的玻璃窗。这种设计是建立在便宜能源的基础上的。浪费的能源十分惊人。夏季，它须耗费大量额外的空调制冷的能量；冬季，它又大量消耗暖气的热量。因此，我们设计时不能盲目追求时尚，大面积开窗，而应根据实际情况开窗。在需要保温隔热的地方，建筑的门窗还要做密封设计和处理。对建筑物外围护结构的精心设计历来是建筑师十分重视的问题，但把节能放在第一位，则是绿色建筑提倡的。建筑的外围护由墙、屋顶、门窗三部分组成。严把外围护关，对防止能量散失十分重要。3、绿色生态建筑实施的策略3.1 严格选择节能设备。在绿色建筑设计中，能源是建筑师考虑的
16、重点。门窗这类产品对建筑物的能耗影响很大，因为很多能量都是从门窗中散失的，所以设计时要选择保温隔热性能好的门窗。“世纪城”小区门窗采用湖南康达公司生产的断桥隔热铝合金窗框，LOW-E 低辐射保温玻璃，改善了玻璃的热阻性能和对光谱的选择性，内外双向均可隔热，外设德国ALULUX铝合金外遮阳窗帘，夏季遮挡80%热辐射，大大减少了能源损耗。节水装置是绿色建筑产品的另一大类，现在已经有了设计的很好的节水龙头、节水抽水马桶、节水淋浴器和其它节水设备。使用这些设备可以大大节约水资源。此外，设计时还应选择低能耗、高效率的设备。3.2 循环利用与中水处理。在适宜的范围内进行雨水收集、中水处理、水的循环利用和梯
17、级利用，节约水资源。“世纪城”小区中设中水处理系统，洗浴洗脸水回收至社区内的中水处理系统进行处理，然后将其用于浇灌绿地、冲洗园区道路、洗车和补充人工湖蒸发掉的水分等。通过这些手段，节省了物业浇灌绿地费用，洗车费用和人工湖水置换费用。3.3 垃圾分类处理。化肥残余、工业三废、人类生活垃圾等统统不处理的进入大自然，已经给人们带来了无穷的灾难，因此，垃圾要进行分类处理。“世纪城”小区独有的中央吸尘系统，杜绝了普通家用吸尘器二次扬尘污染，食物垃圾处理和集装式垃圾箱的垃圾处理系统，可以不再需要大量的保洁员，既方便居住者，又降低了垃圾在小区中的二次污染与保洁费用。4、结论与建议目前我国社会的可持续发展战略
18、意味着绿色设计必然成为将来建筑工业设计的一个发展趋势。绿色建筑理论设计将为我们带来更多的挑战与机遇，这就需要建筑设计者们在做建筑设计的同时更要具有环境保护的观念。我们必须遵循资源经济和较低费用原则，全寿命设计原则，宜人性设计原则，灵活性原则，传统特色与现代技术相统一的原则，建筑理论与环境科学相融合的原则。生态建筑设计的基本原则是基于建筑在人类与自然界之间的中介地位，主要体现在四个方面：对自然生态环境的保护，尽量减少对生物圈的破坏；对使用者的关心；对于沟通人类与自然环境创造条件；面向未来发展的足够弹性。传统的建筑设计往往注重建筑的位置、功能、形态，而忽略他们与设计元素、能源、资源、使用过程中的能耗、废弃物的回收利用等关系。总之，从可持续发展的方针出发，绿色生态建筑是建筑与环境保护的完美结合，会愈来愈受到世人的青睐，而且势必成为建筑设计的主流。未来，绿色建筑的发展前景会更加广阔，各种绿色建材的出现，科技、信息产业的发展定会带动绿色建筑的发展，未来的建筑随着绿色建筑的理念深入人心，建筑事业的前景将会更加的理想。