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摘要：生态建筑设计是一个技术集成的设计，如能源优化问题、污水处理问题、太阳能的采用问题等，需要建筑师和其他各专业的工程师共同合作，通过运用基本的生态技术策略，使人、建筑与自然生态环境之间形成一个良性的系统，实现建筑的生态化。本文主要分析了生态建筑设计原理及设计方法，旨在为促进建筑和自然生态环境之间的良性循环提供参考。
关键词：生态建筑设计；原理；方法
前言
以建筑设计为着眼点，生态建筑设计主要表现为：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。从中可以看出，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。
1.生态建筑设计原理
1.1设计与自然相融原理
由于整体生态系统的功能远远大于其组成部分功能之和，所以在进行建筑活动时，必须首先明确或预测整体生态系统的结构和功能。建筑作为地球生态系统的组成部分，建筑活动应优先考虑建筑生态系统的结构和功能需要。保护地球生物圈的植被，合理利用地球资源，维护生物多样性，消除环境污染，维持生态平衡，是当今建筑活动必须首先考虑的问题。另外，要使建筑生态系统的结构、功能合理优化，要求在建筑活动时，不仅要关注“生物人”和“社会人”的生态需要，同时还要顾及其他生物生存和发展的需要，强调生物物种和生态系统的价值和权利，认为物种和生态系统具有道德优先性。长期以来，建筑活动忽略了建筑服务于其上层系统的功能，只考虑到人的生存发展需要，由此造成了盲目建设，滥用资源，使地球生态系统遭到严重破坏。“整体优先”的原则，要求在进行建筑设计时，局部利益必须服从整体利益，短期利益必须服从长远利益[1]。
1.2充分利用自然资源的设计原理
在目前资源匮乏的现状下，特别强调对能源的高效利用，对资材充分利用和循环利用，充分体现“4R”原则：
1）Reduce，减少对资源的消耗。例如，节能、节水、节地、节材等，减少对环境的破坏，减少对人类健康的不良影响；在设计中尽量采用本地材料，减少或避免使用制造、加工、运输和安装过程耗能较大、对环境不利影响较大的建筑材料或构件；
2）Recycle：对建筑中的各种资源，尤其是稀有资源、紧缺资源或不能自然降解的物质尽可能地加以回收、循环使用，或者通过某种方式加工提炼后进一步使用；同时，在选择建筑材料的时候，预先考虑其最终失效后的处置方式，优先选用可循环使用的材料；
3）Reuse：在建筑活动中，重新利用一切可以利用的旧材料、构配件、旧设备、旧家具等，以做到物尽其用，减少消耗。在设计中，要注重建筑空间和结构的灵活性，以利于建筑使用过程中的更新、改造和重新利用；
4）Renewable：指尽可能地利用可再生资源，例如，太阳能、风能等，它们对环境无害，且是可持续利用的。
1.3与周围环境相适应的设计原理
首先是与周围自然环境相适应。提倡采用“被动式”设计策略，提高建筑对环境气候的适应能力。研究及实践表明，与当地气候、地形、地貌、生物、材料和水资源相适应的建筑，与忽视其周围环境、完全依靠机械设备的建筑相比，具有更舒适健康且更高效的性能。很好地利用场地现有的各种免费自然资源，同时减少使用稀缺而昂贵的设备，是让使用者与其自然环境有所联系的同时减少建筑造价的最佳途径。其次是与周围人文环境相适应。体现和延续地方文化和民俗，注重历史文物和建筑的保护，发扬传统精华，并适应人文环境的新需要[2]。
1.4注意过程环节的设计原理
建筑生态系统是不断变化发展的，在进行生态建筑设计时。要充分考虑这种变动性，并找到适应这种变化的策略方法，从而延长建筑的使用寿命，减少其全生命周期的资源消耗。为此，要求在进行生态建筑设计时，注重每一个环节，预测其环境和建筑本身在未来可能发生的变化，并提出相应对策。另外，树立防患于未然的设计意识，具有实践和经济上的双重意义。例如：采用低毒或无毒建筑材料和施工方法，比通过大量通风稀释室内有毒空气成分的方法更加有效。通过设计减少供热、制冷和采光需求，比安装更多或更大型的机械/电力设备要更加经济。
2.生态建筑设计方法研究
2.1遵循自然规律的设计方法
（1）最小扰动量的场地平整与开发
土地开发往往会打乱原有的场地条件，以建立新的场地条件，这种扰动通常会导致水土流失、动植物数量骤降、水体面积缩减等。生态设计要求在场地设计中重点考虑场地原有的生态环境功能，并寻求良好的方法，以尽可能最大限度地保全和利用场地的原有地形和自然环境要素，包括土壤、植被，动物、水体等。
（2）乡土植物的运用
应用植物材料进行场地设计必须考虑植物本身的生长发育特性，及其与周围自然环境的关系。从地方气候、立地条件出发，在设计中尽量使用地方性乡土植物材料是生态设计的重要途径之一。
2.2创造适宜的建成环境
在预先研究基地既有微气候特征（包括日照、风、水，气温等）的基础上确定建筑和户外活动场地的选址，并为建筑的外部环境设计提供依据。在周围环境允许的情况下，户外活动场地的选址应尽可能地接受阳光照射，在场地布局中需要考虑太阳的季节性交动以及现状和拟建构筑物对于阳光的遮蔽。建筑布局和尺寸、外形设计应有效缓解建筑，特别是高层建筑形成的风力效应的负面影响，主要包括街角旋流、下沉气流和尾流等[3]。
2.3遮阳与天然采光设计
建筑遮阳设计可以运用屋檐、挑檐、遮阳板、窗帘、百叶窗等构造措施以及建筑周边绿化，达到调节日照、节省能源的效果。例如：百叶窗和保温窗帘具有改善室内热环境的作用，夏季可以反射阳光，减少热量的侵入，冬季则可以减少热量的散失；在低层建筑的南向栽种落叶植物，夏季可以遮挡阳光，而冬季又不太影响太阳辐射热的获得；在西向墙面栽种攀缘植物进行立体绿化，可以吸收大量的西晒热量等。
建筑设计中对自然光的利用主要有直接利用和间接利用两种：直接利用是将从采光口进入的自然光直接用于室内照明；间接利用是通过金属反光板和其他反光面的设置将入室的自然光再分配，可以给室内深处照明，这种方法可用于大进深房间和对光线均匀度要求很高的博物馆建筑中。建筑的开窗位置，窗户的朝向、面积和倾斜度，建筑进深和层高，建筑周围绿化和其他建筑等都是影响天然采光质量的重要因素[3]。
2.4自然通风设计
利用建筑迎风面和背风面的压力差进行通风是生态建筑通风常用的方法。压力差的形成与建筑的形式、建筑与风的夹角以及周围建筑布局等因索相关（图1）。在设计中，通常使用活动韵窗户或其他类型的室外空气进口，有时还会使用翼墙增加空气对流。利用风压来实现建筑自然通风，首先，要求建筑有较理想的外部风环境；其次，建筑应面向夏季主导风向，房间进深较小（一般宜小于14m），以便形成穿堂风。
2.5建造材料的有效利用
在生态设计中，对于建造材料的选择与设计主要考虑的是高效原则，包括对当地建材、废弃建材、构筑物和废物、绿色材料的有效利用。这通常可通过更新改造、减少使用，重新使用、循环使用这4种方式达成。其中，更新改造通常是指对于场地上既有的质量较好，具有一定历史文化、景观或生态价值的建筑物、构筑物进行改造，以满足新功能需要。这样可大大减少资源的消耗并降低能耗，减少扔向自然界的废弃物，还可节约因拆除而耗费的财力、物力，实现开发建设的经济性。
3.结语
总的来说，建筑生态设计需要充分考虑场地的功能、建筑物位置、设计元素组成、能源和资源制约，以及使用活动等多种因素相互关系基础之上的合理化设计，是一种多学科专家参与的，集成式设计的概念。在生态设计中，只有将每个场地、每幢建筑，每个微小的设计元素都被视为一个生命体，才能使建筑在不断变化过程中保持健康状态。
参考文献：
[1]王鹏，谭刚.生态建筑中的自然通风[J].世界建筑.2014（04）.
[2]江春法.论新形势下可持续的生态建筑设计[J].江西建材.2015（24）.
[3]朱磊.探讨生态建筑设计与建筑设计生态化趋势[J].现代装饰（理论）.2014（11）.
作者简介：
石乐萌（1988—），男（瑶族），广西南宁人，助理工程师，本科，从事建筑设计工作。