可持续发展的建筑设计

可持续发展的建筑设计及策略探索摘要：本文分析了可持续建筑设计发展的背景，以及什么是可持续发展的建筑设计，从不同方面介绍了可持续建筑设计策略，总结了建筑界的发展方向。关键词：可持续建筑设计策略一、可持续发展与建筑1．可持续发展观产生的背景自从进入工业社会以来，工业革命给我们带来了重大的进步，使我们的生活发生了翻天覆地的变化，人们用上了电灯，坐上了汽车……但是与此同时，工业社会也给我们带来了沉重的灾难，人类居住环境的日益被破坏，大气逐年的变暖……于是产生了人口、能源、土地、建房、环境五大危机。1990年10月后，世界人口总量已经超过60亿，据世界人口基金会统计，平均每秒出生4.3个人，每4天近149万，每年净增8000万。现在人口增长速度很快，预计到2050年人口如果控制的好，可望控制在100亿左右，否则可能达到120亿，甚至更多。随着人口的不断膨胀，引发了一系列的问题。一个现代人的出生、成长、学习、工作等所涉及的物质生活和精神生活不断的增长，必然连锁反应地出现能源、土地、建房、环境的危机。所以，人类必须要自控，来抑制人口的增长。自然灾害不断的发生，环境的破坏，战争的发生……导致人类生活质量日益下降。在此背景下，提出了可持续发展观。2.可持续发展观可持续发展的概念来源于生态学，针对资源与环境，可以理解为保持或延长资源的生产使用性和资源基础的完整性，意味着使自然资源能够永远为人类所利用，不致于因其耗竭而影响后代人的生产和生活。比较完整的定义是：“不断提高人群生活质量和环境承载力的、满足当代人需求又不损害子孙后代满足其需求能力的、满足一个地区或一个国家的人群需求又不损害别的地区或别的国家满足其需求能力的发展。”可持续发展观追求的是人与自然的和谐，其核心思想是关注各种经济活动的生态合理性。可持续发展的观点是：1.可持续发展需要审计使用能源和原料的方式，力求减少损失、杜绝浪费并尽量不让废物进入环境，从而减少单位经济活动造成的环境压力。2.可持续发展以提高生活质量为目标，同社会进步相适应。而社会进步是以自然资源为基础，同环境承载能力相协调：减少自然资源的耗竭速率，使之低于资源再生速率。3.可持续发展承认自然环境的价值。这种价值体现在环境对经济系统的支撑和服务方面，也体现在环境对生命支持系统的不可缺少的存在方面。4．可持续发展的实施强调“综合决策”和“公众参与”。可持续发展是一种从生态系统环境和自然资源角度提出的关于人类长期发展的战略和模式。它特别指出环境和自然资源的长期承载能力对发展进程的重要性以及发展对改善生活质量的重要性。可持续发展的概念从理论上结束了长期以来把发展经济同保护环境与资源相互对立起来的错误观点，并明确指出了它们应当是相互联系和互为因果的，也是可以统一、协调的。3．生态建筑、绿色建筑和可持续建筑生态建筑、绿色建筑和可持续建筑，是现代社会建筑界发展的一个趋势。但其之间究竟有什么联系和区别呢？从定义看来，生态建筑是天、地、人和谐共生的建筑，重点是处理好人与自然、发展与保护、建筑与环境等关系，切入点是生态平衡；绿色建筑是指在建筑生命周期内，消耗最少地球资源和能源，制造最少废弃物的建筑物，切入点是绿色环保；可持续建筑是指自然资源减量循环再生、能源高效优化组合、人居环境健康安全、生态系统平衡运行的建筑，切入点是资源、能源循环再生。可持续建筑是指在建造、运营和拆除的全寿命期间,对环境的负面影响最小,经济和社会效益最佳的建筑,它是可持续发展不可分割的一个组成部分。可持续建筑应当立足于综合环境效益的提高,提供给人们一个经济、舒适,具有环感与文化感的场所。可持续建筑的核心内容主要是节能、节地、节水、节材与生态环境保护等方面。从这个意义上讲，绿色建筑、生态建筑、可持续建筑的基本内涵是相通的，具有某种一致性，是具有中国特色的可持续建筑理念。二、设计策略1993年美国国家公园出版社出版的《可持续发展设计指导原则》提出了可持续的生态建筑的设计细则：1.重视对设计地段的地方性、地域性理解,重视地方场所的文化脉络2.增强适用技术的公众意识,结合建筑功能要求,采用简单合适的技术3.树立建筑材料蕴能量和循环使用的意识,在最大范围内使用可再生的地方性建筑材料,避免使用高度能耗、破坏环境、以及带有放射性的建筑材料,争取重断利用旧的建筑材料、构件4.对当地的气候条件,采用被动式能源策略,尽量应用可再生能源5.完善建筑空间使用的灵活性,以便减少建筑体量,将建设所耗的资源降至最少6.减少建筑过程中对环境的损害,避免破坏环境、资源浪费以及建材浪费。针对这一细则，结合中国的具体实际，可以总结出以下策略来发展可持续建筑，将可持续建筑付诸实施。1.利用可再生能源，采用被动式能源随着工业社会的不断发展，不可再生能源慢慢接近枯竭，已经供不上现代社会的发展，除了高效利用石化能源外，我们还要积极开发利用可再生能源。建筑设计选择生态策略时，我们主张被动式策略（自然通风、相变蓄热体、阳光房、保温隔热墙体等）优先，主动式策略（太阳能电池板、空调系统等）优化，有利于实现生态—1.青海民和县农村被动太阳能住宅经济双赢。太阳能阳光不仅给万物带来生机,也蕴含着巨大能量。太阳能作为无污染的、同时也是人类可以利用的最丰富的能源,不仅对节能有利,对改善住宅的室内环境气氛和卫生条件也是必要的,在阳光下生活,人们会在心理和生理仁感到舒适和满足。太阳能利用主要包括热利用和光利用两个方面。太阳能热水器是太阳热能利用中最基本的也是目前经济效益比较明显的一种装置,利用屋顶太阳能热水器提供热水太阳能电池板提供动力及照明用电太阳能毗连温室除了作为一种集热设施外,还形成休息、娱乐、养花、养鱼等的多功能空间图。被动太阳能技术在我国应用很早。我国地域辽阔，大部分地区有着丰富的太阳能资源，特别是西部，年日照率达到70%。我国早在20世纪80年代就有过较为系统的被动太阳能房屋设计的尝试。比较典型的是青海省建筑建材研究所1981年在民和县进行的被动太阳房设计的实验和北京市太阳能研究所1982年在大兴县义和庄实验改建的某被动太阳能住宅。被动式太阳能利用方式有很多种，大多将墙体作为太阳能集热器，如直接得热墙、特朗伯集热墙、水墙等都属于被动式太阳能采暖系统。直接得热墙是被动采暖方式中最直接的方式。这种方式有诸多优点：升温快、构造简单；不需要特殊的集热装置；与一般建筑外形无大差异……其工作原理很简单。冬天白天让太阳从南面窗直接射入房间内部，用楼板、墙体以及家具设备等作吸热和储热器。到了夜间，这些物体通过辐射方式向室内供暖。辐射供暖比对流供暖更有效而且舒适。由于其简单方便，直接得热方式是一种最易推广使用的太阳能供暖技术。特朗伯墙是由法国太阳能实验室的特朗伯教授提出并进行试验，此墙将向阳的外表面涂以深色的选择性涂层以加强吸热，并减少辐射散热，使该墙体成为集热器，通过气孔的开2.北京大兴县义和庄实验改建被动太阳能住宅3.直接得热被动节能方式闭和可动绝热层的移动来实现室内温度的调节。冬天白天通过温室效应加热集热墙以及空气间层，打开气孔以对流方式供暖；夜间关闭气孔，玻璃和墙体将设置隔热窗帘或百叶，墙体则向室内辐射供暖，夏季情况正好相反。有研究表明，特朗伯墙在400～500mm是最适宜的厚度，此时室内温度波动最小。风能风的流动给人带来季候变化的讯息。清风拂面,呼吸自然气息曾几何时竟已渐渐远离人们。对避风、防风与通风、引风的考虑,是建筑节能措施中的重要一环。不仅考虑了穿堂风,还利用交通中厅的热压作用获得通风换气效果。室外设置的风车提供了风力发电。空气移动是太阳照射的结果。它不仅受压力差异和地球自转的影响，还受地形地貌的影响。谷地内由于太阳的照射导致温度的差异，会产生山谷风，并且一天中不同时间，风向会改变。中国川南城市攀枝花就是利用这一原理来改善城市气候，市区围绕河谷，由于金沙江、太阳。高空气流、蒸发和山顶绿化等因素的共同作用，形成了垂直于河岸、掠过坡面、昼夜方向相反的河谷风。2．针对气候条件，利用地方性适宜技术我国气候多样，在可持续设计中，应根据建筑所在气候区的特点，采取因地制宜的生态策略，构建生物气候缓冲层，伴随生态经济优化的过程凸显地方特色。中国民居建筑的实践蕴藏着丰富的可持续建筑思想和技术手法，在今天仍有相当的借鉴意4.特朗伯集热墙冬季直接换热取暖5.山谷风在一天中的变化6.攀枝花气候分析义，主要体现在以下方面：结合气候与改善室内热环境：如建筑的坐北朝南，南方地区漏空窗、天井的设置；利用自然环境和地形保持生态与水土：如窑洞与竹楼，建筑的依山就势，吊脚楼、外悬挑结构等，以弥补地形的不足；充分利用地方及自然材料：如黄土高原的夯土建筑，贵州、福建、四川等山区的石结构建筑，湘西的木、竹建筑等；综合整体的生态系统：结合风水学说，从选址到建造与自然有机融合的自给自足的人工生态建筑。一定的地方气候条件对建筑的布局也产生影响，阳光、风、温度和湿度的不同组合都对户外空间的组合方式提出不同的要求，如下图所示：西双版纳地区属亚热带气候，无霜雪，年平均气温21度，年降水量在100～170cm之间，限度湿度较大，日照强烈。当地的傣族竹楼脱胎于巢居，一般屋顶硕大，内部空间高爽，有利于室内热空气升至屋顶从瓦沟间隙排除。屋顶出檐深远，不仅排水顺畅，且有利于遮挡阳光。墙面向下内倾，减少墙面接受的辐射量，建筑一般采用木构架底层架空防潮湿，而且加强通风，楼板和墙板多采用地方的竹子为材料，缝隙多，轻薄透气，使建筑上部的热空气通过楼板缝隙传到架空下层室外。7.根据不同气候安排室外空间8.傣族竹楼3．重视建筑材料的利用，注意循环利用建筑材料是建筑的重要组成部分，科学的进步，使我们有了更多选择材料的机会。在可持续建筑的前提下，我们选择材料要注意材料的可持续性。中国幅员辽阔，材料的种类也数不胜数，我们在选择时，注意要因地制宜，因材致用，结合节能和地方性。土是中国较为丰富的建材资源。中国的黄土地带有63.5万平方公里，占全国总面积的7%。在这些地区开凿窑洞，砌筑生土建筑具有丰富的经验。即使在潮湿多雨的中国华南地区民居中也成功的使用了生土材料，福建圆形土楼为大体量生土建筑，许多已有六七百年历史而完好无损。生土材料为无污染建材，夯土墙多年以后拆旧换新，可作肥料，是完全可以自我降解的材料，取之于自然还于自然，符合可持续性的要求。石材也是易得的地方材料，在中国贵州、山东、福建沿海、四川、和西藏等多山石地区应用较广。川藏地区的居民熟练的掌握了砌筑石墙的技术，碉楼的主要承重和屋面材料为石材，分隔材料多为木材和青稞草，它是成功运用材料的典范。石材是一种天然的蓄热材料，它的热工性能可以被用于改善室内物理环境。由于石材有热延迟性，石墙白天可以吸收太阳光热量，晚上则向内辐射热量，可以补充冬季供热。9.我国以生土为材料的典型民居10.我国以石材为材料的典型民居胶东半岛沿海有一种独特的民居——海草石屋，用海草做屋顶，用乱石垒墙，极具地方特色，房屋有突出的冬暖夏凉的效果。石材是当地出产的花岗岩，海草是潮水带来的浅海海带草，它耐腐难燃，保温隔热，经久耐用，寿命可达数十年甚至上百年，就地取材且用之不竭，是一种优良的可持续发展的地方材料。戴复东教授在荣成市设计北斗山庄时创造性的使用这种材料，获得了良好的经济效益、社会效益和环境效益。在材料的利用中，还要注意旧材料的回收再利用。一些建筑被拆除后，其建筑材料的利用价值并没有减少。这种手法运用到改建项目中的较多，有时会得到意想不到的效果。4．注意保护环境利用建筑绿化无论建筑物是否建的得当，都对环境造成压力，产生负面影响，因此，建筑要对周边环境作出生态化的回应和补偿。绿色植物不仅是建筑环境中重要的生态因子,也是重要的景观要素。人工环境中绿化的渗透使人倍感亲切,仿佛与自然共呼吸,象征着人与自然之间的和谐。多层次体绿化是生态建筑设计的重要景观特色和生态可持续发展的特色。屋顶花园、观景阳台、窗台绿化、建筑墙面绿化、散水绿化则可最大程度地降低绿化损失率,同时可达到保温隔热的效果,也是保护生态、调节水分、气候、净化空气的一项重要措施图。建筑南侧种植阔叶树木,北边种植常绿灌木,利