人性化的生態建筑設計

　　“生態”一詞源于希臘文Oikos，原意為“家”和“住所”，后來衍生成生態學(Ecology)。到20世紀60年代建筑師保羅.索勒瑞提出“生態建筑”這一概念至今，其內涵在不斷擴展和延伸。現在，普遍認為，生態建筑的基本原則就是運用生態學原理和方法,有節制地利用和改造自然。尋求最適合人類生存和發展的可持續支撐環境；把建筑環境作為一個有機的，具有結構和功能的整體系統來維護。
1．“原生的”與“適宜技術的”生態建筑設計
1.1“原生的”生態建筑設計
　　在形成之初,建筑就是人類活動的內在機制同自然環境相互聯系、相互作用的邏輯結果，因此，其本身就包含了內在的“生態精神”。這些建筑通過直接的、單純的與自然的接觸，有著樸素生態概念。人們通常不自覺地運用著當地的材料、技術，并考慮當地的氣候、風向等，建筑的創造出于人類征服自然、適于自身的需要，同時也受制于自然。在“人是短暫的，而自然是永恒的”這樣的中國傳統思想下，中國的傳統建筑不論從材料的使用上還是選址和布局上都體現著現代所謂的生態精神。這樣的建筑從建設、使用和毀滅三個階段都不會對生態環境有所破壞，值得現代建筑學習。當然原生的生態建筑也有局限性，它們通常內部功能組織簡單，難以適應現代生活。尤其在我國，目前生產力水平和經濟水平還處于發展階段的大背景下，除了個別實驗性質的生態建筑之外，大部分對生態建筑的摸索也處于“原生的”狀態。
　　簡單說，原生的生態建筑設計是在節約經濟和低技術的條件下，不用或者很少用現代的技術手段來達到生態化的目的。然而，此類建筑的節能效率和可持續性都不甚理想，缺乏普適性。同時，停滯不前的生態技術，并不是可持續的生態觀。因此，考慮將現代的生態技術運用到普通的建筑設計中去，即本文提到的“適宜技術”生態建筑。
1.2“適宜技術”的生態建筑設計
　　適宜技術(Appropriate Technology)最早由諾貝爾經濟學獎獲得者Atkinson和Stiglitz在1969年提出，其原意是“Localized lea rning by doing”，也就是地方性的邊干邊學。從建筑設計的角度，它提出發展中國家和地區不能一味照搬和模仿發達國家已經用過的技術，從而滿足自身發展的需要。同樣的，“適宜技術”的生態建筑，主要指的是根據當地實際情況，側重建筑技術的適宜性、高效性，通過普遍的建筑設計手法，精心設計建筑細部，提高對能源和資源的利用效率，減少不可再生資源的耗費，保護生態環境；同時有選擇地借鑒當地建筑文化傳統和技術，使建筑具有一定的地方特色,實現技術的人文提升。
　　具有一定適宜性、普遍性的技術，又能根據環境的不同而有一定地域特色的生態建筑應該成為研究的重點。也就是說，從滿足基本的人居環境的要求出發，通過漸進的方式，通過“適宜技術”這個設計手段，運用當地的資源，結合適宜的經濟的技術，進行生態建筑設計來達到可持續發展的目的。
2.生態建筑設計從“原生的”向“適宜技術”轉變的必要性
2.1生態技術與經濟性的互動
 　　建筑技術隨著時代與科技的進步而進步，同時也根據經濟的發展而發展。到如今，我們所面對的是資源環境問題的全球性和地區經濟發展的不平衡性之間的矛盾。“中國作為發展中國家的代表，以整體上低水平的、快速的發展，擁有低素質的龐大的人口群體，以及對西方生活方式的迷戀和追求，正在形成一種高度浪費和污染型的生產和生活方式。”目前中國建筑業物質消耗占全部消耗總量的15％左右，建筑能耗約占全部能耗的28％，建材生產、建筑活動造成的污染約占全部污染的34％，意識到這種可怕的現象的危害，不得不提倡可持續發展的建筑方式。 
　　經濟的落后導致技術的落后，建筑設計在某種程度上也反映著當地的經濟狀況。“原生的”生態建筑在經濟上是足夠節省的，卻不足以體現當代的發展。在現代化、城市化的進程和全球化的浪潮中，很難廣泛展開；而在中國真正有著較高技術含量的生態建筑鳳毛麟角，經濟上的因素也是很大一方面，要追求可持續發展，盲目建設大量的高技術的生態建筑也是不合國情的。因此，提倡“適宜技術的”生態建筑設計迫在眉睫。
2.2生態建筑設計與社會需求的互動
　　在歷史的長河中，我們可以看到，建筑反映著人類的需求，同時它反作用于社會，通過對生活方式和環境的對比與分析，喚起人們的行為。早在古希臘，神廟的建設加強并支持了當時社會民主化的思想。巴洛克建筑以其豐富的三維空間喚醒了社會對自由的意念，日本住宅的小尺度也是對日本社會的模仿與反映等等。這些實例說明建筑有助于人們適應日常生活的需求和環境的改善，同時，建筑也能對社會的可適應性要求做出形式的反映。在當今“可持續發展”的全球大主題下，建筑的回應就是進行生態建筑設計，原生的生態建筑設計顯然落后于人們的社會的需求，而適宜技術的生態建筑設計的提出更加恰當。
2.3人性化的生態建筑設計
　　眾所周知，現代建筑產生的思想根源在于“以人為本”。如果偏頗地來看，如今對自然的破壞歸結為“以人為本”這種自私的理念。于是有人提出生態建筑的出發點是“以自然為本”。這樣看來，生態建筑與現代建筑成了對立的概念，其實不然。建筑的產生以來就是為人服務的。 “人一建筑一自然”是構成建筑世界的三個要素，其中人是第一位的。生態建筑將三者融合，重視人與自然的和諧關系，是人們征服自然、改造自然過程的一部分。它盡可能利用建筑物當地的環境特色與相關自然因素(比如陽光、空氣等)，使之符合人類居住，并且降低各種不利于人類身心的任何環境因素作用，同時，盡可能不破壞當地環境因子循環，并盡可能確保當地生態體系健全運作，目的還是為了人類擁有更好的生存環境。
　　“原生的”建筑設計由于技術的落后性，有時也會有違背生態設計的問題。例如在對當地材料的使用上，就如同我們過去常用的粘土磚，粘土磚一直以來都是傳統的、使用廣泛的建筑材料，與混凝土比起來，它的人工性能要好得多。然而，燒制粘土磚破壞的大量的良田，原本肥沃的土地變成荒涼。這樣看來，對地方材料的使用也許正在破壞著當地的環境。這一點使我們不得不反思，并且要去探尋新的手段、新的技術來把這些樸素的、原生的生態建筑思想加以進化。適宜技術的生態建筑設計強調技術和社會、經濟、藝術的整體平衡，在關注建筑設計和施工的同時，去關心社會、考慮當地社會發展的本土性和當代性，體察大多數人的需求，為普通大眾構筑可持續的生態環境。
3.生態建筑設計從“原生的”向“適宜技術”轉變的可行性
　　實現適宜技術的生態建筑通常有三種手法：一是將傳統技術進行改造；二是將先進的技術改革、調整以滿足適宜技術的需要；三是進行實驗研究，直接效力于適宜技術，在此以上海生態建筑示范樓為例，分析適宜技術的生態建筑在上海的可行性和發展。
　　上海生態建筑示范樓位于上海市建筑科學研究院莘莊科技發展園區內，建筑面積1 900平方米。鋼混主體結構，南面兩層、北面三層。一樓東半部約350平方米大斤用于生態建筑集成技術展示，并成為生態建筑關鍵技術和產品研發的實驗平臺。從經濟性的角度來看，該示范樓每平方米的建筑造價(不含土地費)4000多元，遠低于普通寫字樓的造價；從能源的角度來看，該樓的綜合能耗為普通建筑的1／4；再生能源利用率占建筑使用能耗的20％；室內綜合環境達到健康、舒適指標；再生資源利用率達到60％。
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3.1對“原生的”技術手段加以改造利用
3.1.1從天井到中庭
　　1)原生的技術手段
　　上海地區傳統民居最典型的平面布局是以內院為中心，這當然是和中國人的生活方式一脈相承的。由于用地的有限，住宅由原來的三開間退化為一開間，內院也隨之越來越小，形成了天井。合院的形制已經不復存在了，天井卻因為能有效改善整個住宅的小氣候而延用下來。房屋的進深過大時，利用天井，既有了適當的采光面，又能減少夏日的日照；通過天井能將建筑底部的風拔上來，有利于建筑內部的空氣流動。
　　2)改造后的適宜技術手段
　　從狹小的天井到寬敞明亮的中庭，頂上蓋有透明的玻璃天窗。不僅保留了其通風的效果，而且改善了原來天井陰暗的狀況，使這幢辦公樓能達到天然采光。為了讓南北兩樓共享陽光，設計布局上，整座樓南低北高，冬天，陽光從中庭的天窗射入，能夠照到北面辦公室。通過玻璃天窗開啟角度的隨意調整，只要天氣晴好．白天幾乎用不著開燈，有效地節省了能耗。
3.1.2從老虎窗到煙囪效應
　　1)原生的技術手段
　　人們很早就發現門窗對開的形式能夠造成“穿堂風”。一套住房內不同方位的房屋之間有流暢的氣流，就能形成穿堂風。穿堂風對于夏季散熱是比較有效的。另有一個比較有特色的就是“老虎窗”了。 “老虎窗”是英語roof window的音譯，顧名思義，是開在屋頂上的窗，其目的是為了增加閣樓的采光和通風，充分利用天然采光；其通風的效果類似于“煙囪效應”。
　　2)改造后的適宜技術手段
　　從室內熱壓拔風分析圖中可以看出，該生態樓從南面樓前的水面導風到背面“煙囪”的拔風，都是對傳統技術的改造。有所突破的地方在于，在建筑的地下2m左右深處，間隔埋設著若干根數十米長的小管道，管道出口一頭在中庭，另一頭在數十米外的曠地。一方面，熱空氣從下往上，從屋頂通風口散逸而出，并形成煙囪效應，從地面管道中拔風；另一方面，從地面抽取的熱風經過數十米長的地下管道時，管道外濕冷的泥土和恒溫的地下水會給風不斷降溫，再經過濾處理，進入辦公樓是清新空氣。每小時換氣可多達20次。
3.1.3從坡屋頂到雙層屋頂
　　1)原生的技術手段
　　坡屋頂較普通的平屋頂能更有效地保溫隔熱。對于雨水較多的上海，坡屋頂還能有效組織雨水的排放。因此，在這里，理想的建筑布局形式往往是：有一個長行的平面和帶坡頂的剖面，所有房間都有直接的通風采光；建筑四周都有陽臺、百葉遮陽板或外廊。
　　2)改造后的適宜技術手段
　　該生態樓使用了雙層屋頂。第一層是太陽能儲熱板，它將利用太陽能為大樓供冷；第二層是敷在屋頂的高密度泡沫板保溫層，能有效阻擋紫外線的入侵。
3.2將先進的技術改革、調整以滿足適宜技術的需要
3.2 .1太陽能熱利用
　　根據上海地區利用太陽能存在的問題，該樓創新地實驗了與建筑結構集成的一體化太陽能集熱器件和新的太陽能能量利用系統。辦公樓設置了150平方米太陽能集熱器，可供充足熱水，并部分用于冬季約300平方米地板采暖，以及夏季15kW的干盤管空調制冷。制冷通過太陽能熱水型吸附制冷機組實現，其需要80—85℃熱水驅動。在示范辦公樓應用中，吸附制冷機和干盤管技術結合用于處理空氣顯熱負荷，制冷機組完全由太陽能集熱器加熱。除濕熱泵的低溫端可以在夏天做制冷用。空調、采暖、熱水供應及地熱的應用在該太陽能系統內都能和建筑結構很好地結合，實現了一體化。
3.2.2高效健康空調
　　由于上文提到的遮陽板和利用“煙囪效應”使辦公樓涼爽，該樓全年空調使用期將比普通辦公樓少兩至三個月。當然，其空調系統也是經過新的研究開發的，能把夏季空調的除濕與降溫相分離實現系統高效空調效果。空調系統利用辦公樓散熱循環制冷，降低能耗約20％；而新型制冷劑的加入，更不會破壞人類共有的臭氧層。空調還具備除濕功能，采用液體除濕處理空氣潛熱負荷，除濕液體的再生通過高溫熱泵(80～85℃)來實現，這一創新的結構使樓內杜絕了一般中央空調常患的霉菌等細菌。全年溫度將保持在18～25℃，濕度在55％～60％。屋頂上的太陽能電池板，將作為空調主要能源。
3.3實驗新技術、新材料直接效力于“適宜技術”的生態建筑
　　該生態樓使用的是3R材料，最大限度地實現廢物利用和資源循環(所謂3 R，是指節約資源Reduce、可再生利用Reuse和可循環Recycle)。用廢骨料、礦渣粉、粉煤灰，甚至栽培花草的小陶粒來代替水泥。單是混凝土就用了3種，有的是用老房子拆除后的混凝土為主的新老混合型，有的是用七成替代成分摻入的低成分水泥，還有大量舊木地板的回用，全樓的再生資源利用率達60％。
　　在圍護結構墻面的構筑上，在加厚的內外墻之間是一道5～8cm厚的空氣層，里面裝有保溫防水材料，這樣一層復合墻體可節能25％。窗玻璃的使用上，該生態樓采用的是低輻射玻璃，可有效阻斷紅外光。經過特殊處理的窗玻璃能把陽光折射到室內需要的角度。此外，窗外還將懸掛自動遮陽的電子百葉窗，不僅開合隨意。其遮板上的細孔能讓微風和光線暢通無阻。
4結語
　　“適宜技術”是當代建筑技術發展的成果和傳統地域適應性技術的結合，它“不是一種修補性的折衷態度，它是辨證和智慧的抉擇。適宜技術將當代的先進技術有選擇地與地域條件的特殊性相結合；同時提倡改進和完善現有技術，充分發掘傳統技術的潛力，實現建筑技術的本質。”由于個人水平有限，目前僅能對適宜技術的生態建筑做一些定性分析，還不足對其進行定量的分析，只能說是個人的希望。在經濟條件允許的情況下，將生態建筑設計從“原生的”狀態轉向“適宜技術的”，使生態建筑能普及到普通人的生活，使大部分的人都能享受到高質量的可持續的生活環境。