生态建筑设计原理与设计方法探究

前言

生态建筑是用生态学原理和方法来解决建筑与环境的关系问题，把建筑与环境之间的相互作用看作是一个生态系统。在设计的过程中既要考虑建筑所处环境大系统的能量流动与物质循环，又要考虑建筑自身系统的生态平衡。在节能减排的大环境下，使得建筑业必须要抛弃高能耗、高污染的生产模式，转向节约资源、降低能耗、提高室内环境质量的生态方向发展，这在一定意义上就要求深入研究生态建筑设计原理和方法。

1.生态建筑设计理念

生态建筑设计理念主要包括以下几部分内容：

1）建筑选址应遵循以下原则：①避开生态敏感区域，即污染区、地热区、自然保护区等；②选择生态安全区，满足生存需要的生态环境，无环境、地质灾害等；③符合城市规划、容量规模、限高等要求；④远离辐射建筑与人为辐射，留有足够的防护足巨离区；⑤远离水、气、声、固体废物等污染源。

2）场地规划阶段应考虑建筑群体及植物布局影响的热工环境，考虑小区内的风环境、住宅群体间日照间距、外部地面的热岛效应，铺面材料尽可能使用草皮而少用沥青混凝土等表面材料。

3）单体设计阶段包括建筑布局，满足不同区域的最佳朝向与间距，建筑围护结构满足现规范要求的体型系数、窗墙比要求，使用明度较高的表面材料（白色材料有90%的反射率，红砖、混凝土只有10%～50%），使用吸热或金属涂膜反射玻璃。屋面采用空气隔热层或设铝箔高反射材料，屋顶绿化等。

4）绿色空调植物系统可遮挡夏季太阳直射光，减少辐射，通过蒸发吸热、过滤冷却自然风等手段，成为自然环境和室内环境的调节器。植物是构成景观不可缺少的要素，在闹市区树木能起到声音屏障、净化空气等作用。

5）水环境设计是生态设计的重要内容之一。生活中给水系统要考虑分质供水，可采用三条不同管道：一条洁净的饮用水管道，即直饮水系统：一条以输送为目的的自来水管道，用于洗涤；一条为中水管道，用于绿化灌溉、环境卫生清洗、冲厕等。同时还要考虑雨水的收集与再利用，雨水管直接排入下水管道，通

过储存净化后利用，其次洗浴废水、洗涤污水、厨厕污水通过处理达到生活杂用水标准，供给室外绿化、景观、洗车、浇洒路面等最大限度利用水资源。

另外，建筑风环境、光环境、声环境设计也是生态建筑设计的重要环节。 2.节能建筑设计基本原理分析 2.1建筑传热的方式

建筑物内外热流的传递状况是随发热体（热源）的种类、受热体（房屋）的部位及其媒介（介质）围护结构的不同情况而变化的。热流的传递称为传热，传热的方式可分为以下三种：

1）辐射传热。它是指以电磁波的形式把热能由一个物体（发热体）传递给另一个物体（受热体）的现象。

2）对流传热。它是指具有热能的气体或液体在移动过程中进行热交换的传热现象。

3）导热。它是指物体内部的热量由一高温物体直接向另一低温物体转移的现象。这种传热现象是两直接接触的物体质点的热运动所引起的热能传递。一般来说密实的重质材料，导热性能好而保温性能差；反之，松散的轻质材料导热性能差而保温性能好[2]。

2.2建筑得热与失热的途径

冬季，采暖地区建筑的正常温度是依靠采暖设备的供暖和围护结构的保温，以及建筑的得热量与失热量的平衡得以实现的，可用下式表示：

建筑物总得热=采暖设备散热+建筑物内部得热+太阳辐射得热

非采暖區的房屋建筑，当采暖房屋有采暖设备时，总得热同上式；当没有采暖设备时，总得热为建筑物内部得热加太阳辐射得热两项，一般仍能保持比室外日平均温度高3～5℃。

2.3建筑气密性

建筑气密性是指建筑外围护结构阻止空气流通的严密程度。由于受到外界空气流动及建筑物内外温差的作用，开启的门窗及各种孔洞、缝隙的存在，则产生内外空气流通，即外界冷空气进人房间，并迫使室内热空气外流，引起换气转移和建筑物的通风换气。建筑气密性指标主要由室内换气次数确定。

2.4空气间层的传热

将“空气”作为隔热材料的特殊作法，由于空气具有良好的隔热性能，在隔热设计中常采用。其隔热原理是通过降低传热达到隔热的目的。空气间层内，导热、对流、辐射三种传热方式并存，但主要是内部的对流换热，以及间层两侧界面间的辐射换热。

3.生态建筑设计方法 3.1整体环境的设计 整体环境设计的方法有：

（1）引入绿色建筑理论。对于已确定的基地，应遵循一个重要的原则——尽可能尊重和保留有价值的生态要素，维持其完整性，使建筑环境与自然环境融合和共生。建造活动应与当地自然环境、资源、社会、人文等背景相结合，应尽量少地干扰和破坏自然环境，并力图通过建造活动弥补生态环境中已遭破坏或失衡的地方，一方面，改变不合理的布局模式、区域划分、空间结构和资源配置；另一方面，让城市的历史文脉、自然地理特征得以沿袭。

（2）加强环境绿化。随着社会的发展，人们已经深深地感受到环境对人的身心健康的重要性，绿化不单是可以创造空间，还可以美化环境，创造良好的生活氛围。用绿化覆盖地面，由于大量水分蒸发，往往可以造成比较凉爽、舒适的环境；高大的乔木在地面上形成了较大树荫，减少路面吸热，同时可以净化空气，提高空间的氧含量。因此，在人居环境住宅区的设计中，一定要注意绿化环境设计，创造出良好的微气候，应该将绿化量化标准引入设计规范。当前，环境绿化主要包括小区周围环境绿化和建筑立体绿化[3]。

3.2建筑单体的设计方法

（1）建筑的体型系数即建筑物表面积与建筑的体积比，它与建筑的热工性能密不可分。曲面建筑的热耗小于直面建筑，在相同体积时分散的布局模式要比集中布局的建筑热耗大，具体设计时减少建筑外墙面积、控制层高，减少体形凹凸变化，尽量采用规则平面形式。

（2）外墙设计要满足自然采光、自然通风要求，减少对电器设备的依赖，设计时采用明厅、明卧、明卫、明厨的设计，外墙设计要努力提高室内环境的热稳定。

（3）建筑节能设计。要节约利用不可再生能源，如煤、石油、天然气等，积极开发可再生的新能源，如太阳能、风能、水能等无污染能源。建筑材料尽可能利用可降解、可再生的材料，严格做到建材无污染、无辐射。

（4）建筑智能设计。目前，大量电子通信和自动化技术在建筑中得以运用，出现了智能化建筑，可以根据温度、湿度、风力的情况自动调节“智能壳体”的开闭和空调量，保证了智能化大楼中智能化生产和脑力劳动的高生产率，智能化的发展可以促进绿色建筑在“高标准、低能耗、高效能、低污染”状态下持续发展。

4.结语

总的来说，生态建筑设计理念不仅体现在使用过程中最大程度地减少对环境的影响，其首先所体现的应该是建筑设计所具备的前瞻性。任何建筑的设计都是源自于对其所在地的环境要素的反映，必须通过理智思考和反复推敲，创造性的灵感发挥和对环境因素的权衡，才能使建筑物具备可持续性和节能特性，这也是生态建筑设计的中心内容。此外对环境设施的评价、分析和组织与场地规划、结构选型、辅助设施设计、外观形态等在生态建筑设计中占有同样重要的地位，设计人员要不断丰富自己的专业知识，充分掌握设计方法和原理，这样才能确保生态建筑设计质量符合工程要求，实现社会效益。

参考文献：

【1】周晓艳，程磊.原生态建筑的现代化设计探寻——以胶东海草房为例[J].生态经济，2013，（6）：192-195.

【2】刘强.生态建筑设计原理及设计方法研究[J].现代园艺.2012，（10）：149-149.