淺談生態建筑理論在建筑住宅設計中的運用

王亞軍     張策

陜西省建筑設備安裝質量檢測中心

1．生態建筑概述

    根據世界衛生組織(WHO)的定義，所謂“健康”就是指人在身體上、精神上、社會上完全處于良好的狀態。據此定義，“健康住宅”不僅僅是住宅+綠化+社區醫療保健，還指在生態環境、生活衛生、立體綠化、自然景觀、噪音降低、建筑和裝飾材料、空氣流通等方面，都必須以人的健康為根本。

    1.1生態住宅定義

    健康住宅又稱“生態住宅”，生態住宅居住區的總體布局、生態住宅建筑單體的空間組合、房屋構造、自然能源的利用和節能措施、綠化系統以及生活服務配套的設計，都必須以改善及提高人的生態環境、生命質量為出發點和目標。

    1.2生態住宅原則

    生態住宅是運用生態學原理和遵循生態平衡及可持續發展的原則，即綜合系統效率最優原則，來設計、組織建筑內外空間中的各種物質因素，使物質、能源在建筑系統內有秩序地循環轉換，獲得一種高效、低耗、無廢物污染、生態平衡的建筑環境。生態住宅以可持續發展的思想為指導，意在尋求自然、建筑和人三者之間的和諧統一，即在“以人為本”的基礎上，利用自然條件和人為手段來創造一個有利于人們舒適、健康的生活環境，同時又要控制對于自然資源的使用，努力實現向自然索取與回報之間的平衡。生態住宅的特征是舒適、健康、高效和美觀。

    1.3生態住宅的技術策略

    1.3.1追求舒適和健康是生態住宅的基礎  生態住宅首先要滿足的是人體的舒適性，例如適宜的溫度和濕度。此外還應有益于人的身心健康，如有充足的日照以實現殺菌消毒，有良好的通風以獲得高品質的新鮮空氣，以及無輻射、無污染的室內裝飾材料等。在心理方面，生態住宅既要保證家庭生活所需要的居住功能——安全性和私密性，又要滿足鄰里交往、人與自然環境交融等要求。健康還有另外一層很重要的含義，即住宅與大自然的和諧關系。住宅應盡可能減少對自然環境的負面影響，如減少有害氣體、二氧化碳、固體垃圾等污染物的排放，減少對生物圈的破壞。

    1.3.2追求高效是生態住宅的核心內容  所謂高效，是指最大限度地利用資源和能源，特別是不可再生的資源和能源。

    1.3-3追求美觀是生態住宅與大自然和諧的完美境界  生態住宅與大自然的和諧不僅體現在能量、物質方面，也同時體現在精神境界方面，包括生態住宅與自然景觀相融合，與社會文化相融合。生態住宅應立足于將節約能源和保護環境這兩大課題結合起來，所關注的不僅包括節約不可再生能源和利用可再生潔凈能源，還涉及節約資源、減少廢棄物污染以及材料的可降解和循環使用等方面的內容。

2．生態住宅設計理論

    目前，世界各國新型的生態住宅可謂方興未艾，從可持續發展的角度出發，發展生態建筑在我國也必然是大勢所趨。作為國家的重要產業，城鎮住宅建設必將快速發展。所以，如果不抓住時機，及時把“生態理念”引入到住宅設計中，解決住宅節能和住區環境保護問題，將會對社會、經濟、環境產生不可挽回的后果。

    生態住宅設計，指的就是綜合運用當代建筑學、建筑技術科學、人工環境學、生態學以及其他科學技術的綜合成果，把住宅建造成一個小的生態系統，為居住者提供舒適、健康、環保、高效、美觀的居住環境的一種設計實踐活動。這里所說的“生態”絕非一般意義的綠化，而是一種對環境無害而又有利于人們工作生活的標志。

    在工程實施過程中，生態住宅涉及的技術體系極其龐大，包括能源系統(新能源與可再生能源的利用)、水環境系統、聲環境系統、光環境系統、熱環境系統、綠化系統、廢棄物管理與處置系統、游憩系統和綠色建材系統等。簡單來說，其技術策略主要體現在以下幾個方面。

    a住區物理環境(聲、光、熱環境)與能源系統設計，包括建筑規劃、建筑單體設計、建筑能源系統的設計等，同時又與綠化設計以及建材的選擇息息相關，是當前生態住宅設計中最重要而又最容易被忽視的問題；

    b智能化住區，主要包括信息管理和通訊自動化、物業管理自動化、設備自動化控制、安全防護自動化以及家庭智能化等；

    c節省土地，節約能源，做好廢棄物的回收和處理。

3．設計理論在建筑設計中的運用

    從上述思路出發，要實現住宅設計生態化，需綜合考慮3個方面的因素：住宅住區規劃、建筑單體設計(包括建筑造型、朝向、定位以及細部處理。如維護結構材料選擇、保溫方式、門窗形式等)、建筑物內的環境控制系統設計。本文將從住區風環境、自然通風綠化、水景設計和防止住區熱島現象、日照遮陽與采光外圍護結構布置、噪聲和污染的防止和控制等與建筑設計相關的幾個方面，分別闡述生態建筑理論在住宅建筑設計中的運用。

    3.1住區風環境設計

    建筑物布局不合理。會導致住區局部氣候惡化。規劃師和建筑師已經認識到風環境和再生風環境問題已不容忽視。然而，可能是對室外風環境的預測不夠重視或缺乏有效的技術手段。當建筑師們在對建筑住區進行規劃時，更為常見的做法是過多地把設計重點集中在建筑平面的功能布置、美觀設計及空間利用上，而很少或僅僅憑經驗考慮高層、高密度建筑群中氣流流動情況對人的影響。事實上，良好的室外風環境，不僅意味著在冬季風速太大時不會出現人們舉步維艱的情況，還應該在炎熱夏季保持室內自然通風。從這一點上來說，在規劃設計中僅僅考慮對盛行風簡單設置屏障的做法顯然是不夠的。在實際的規劃設計中，要獲得良好的住區風環境，了解小區內氣流流動情況，是建筑師在設計初期所必須做到的。

    3.2自然通風

    在住宅建筑中，自然通風是最經濟和有效的環境調節手段，而建筑物的平面布局、立面設計與三維空間布置等，都對自然通風的效果有重要的影響。充分考慮這一影響而進行建筑設計能有效地解決住宅中熱舒適性和空氣質量問題，而且在不增加住戶投資的情況下，就能營造一個健康、舒適的居室環境。

    3.3綠化、水景設計和防止住區“熱島”現象

    住區周圍建筑的熱環境不僅和氣流流動有關系，同時還和住區建筑周圍的輻射系統有關。受住宅設計中建筑密度、建筑材料、建筑布局、綠地率和水景設施等因素的影響，住區室外氣溫有可能出現“熱島”現象。合理的建筑設計和布局，選擇高效美觀的綠化形式(包括屋頂綠化和墻壁垂直綠化)及水景設置，可有效地降低“熱島”效應，獲得清新宜人的室內外環境。特別值得指出的是，建設生態住區不等于簡單地提高綠化面積，如果住區綠化僅僅使用大規模草地而不考慮與林地、水景設施以及自然通風等手段有效地結合起來，不僅不能充分發揮綠化在改善室內外熱環境方面的巨大作用，還會把大量的金錢浪費在草地的澆灌上，可謂得不償失。在綠化系統設計中如何改善住區室外環境，除了避免以上誤區外，還應做好以下2個方面的工作：①合理選擇和搭配綠化植物和水景設置，并與整個小區的熱環境設計協調起來，除了給人以觀賞的美感外，還應充分發揮植物、水在降低“熱島”作用、改善住區微氣候方面的作用；②設計中要以人為本，如果綠化設計的最后結果是把人和綠色隔絕開來，僅僅“可以遠觀而謝絕入內”是不可取的。

    3.4日照、遮陽與采光

    夏天陽光的直射和熱輻射是影響居室熱環境的一個重要因素，同時也是影響住戶心理感受的重要因素。遮陽是指運用建筑的外形設計、懸挑和凸凹變化而形成建筑圍護結構，使室內實際接受的陽光直射和輻射熱量減少。比較好的方法是根據當地地理與氣侯條件，通過精確計算，對住區的建筑布局以及單體住宅的相對關系，進行建筑群日照、遮陽以及自然采光分析，檢驗是否滿足日照和遮陽的要求。

    3.5外圍護結構布置

    這里主要是指外墻和外窗等圍護結構的布置，體型系數這一概念并不能充分反映外圍護結構對建筑物熱環境的復雜影響。實際上，對于不同朝向角和傾角的外墻和外窗，由于當地主導風向的不同而造成的滲透情況的不同，外表面的對流換熱系數也相差很大，日間接受的太陽輻射隨著時間變化而千差萬別，夜間背景輻射狀況也不相同。

    3.6噪聲和污染的防止和控制

    住區規劃應有效地設計防噪系統，如將住區和主要交通干線相隔絕，防止主要交通干線的噪音傳過來。污染控制問題也需重視，建筑物內部空氣質量不好，一定是與室外空氣污染有關，而通過有效的綠化、有效的組織建筑周圍氣流流動，可以改善室內空氣品質。在設計初期，技術人員就應該深入現場進行調研和測試，檢驗當地的噪聲或污染是否符合標準，如果不能滿足要求，一定要采取相應的補救措施。如果居室噪聲超標，可考慮采用錯開設計的雙層玻璃窗，既能有效降低噪聲，又不影響自然通風。

4．結束語

    總之，生態住宅是多種技術集成的結果，它需要科學技術的進步，更不能離開政府相關政策法規的鼓勵和正確引導。只有在設計過程中各專業人員的相互合作與共同努力，綜合運用當代建筑學、建筑技術科學、生態學及其他科學技術的成果，從技術、經濟、環境、能源及社會等角度出發，系統地設計與評價住區的室內外環境，才會設計出更多更好的生態住宅。

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)