鄭銳填

（揭陽(yáng)市建筑設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 揭陽(yáng) 522000）

0 引言

生態(tài)建筑是一種新型的建筑形式，即是將建筑作為一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)，通過(guò)恰當(dāng)?shù)慕M織和協(xié)調(diào)建筑內(nèi)外的物態(tài)因素，確保建筑生態(tài)系統(tǒng)的有效循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到高效節(jié)能以及抗污染的建筑生態(tài)平衡。生態(tài)建筑設(shè)計(jì)是以提供健康生態(tài)的建筑環(huán)境以及高質(zhì)量的生存活動(dòng)空間為原則，以降低能源消耗和保護(hù)生態(tài)環(huán)境為手段，確保建筑和自然協(xié)調(diào)統(tǒng)一的實(shí)現(xiàn)。積極展開(kāi)生態(tài)建筑設(shè)計(jì)，才能更好地節(jié)省資源和減少污染，讓建筑行業(yè)走上生態(tài)化發(fā)展之路。本文就生態(tài)建筑理念在高層建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用進(jìn)行論述。

1 生態(tài)建筑設(shè)計(jì)的原則

生態(tài)建筑的設(shè)計(jì)必須將節(jié)約能源作為核心理念貫徹落實(shí)到設(shè)計(jì)的全過(guò)程，通過(guò)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法和技術(shù)等降低能耗，確保生態(tài)建筑設(shè)計(jì)在滿足建筑需求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，最終確保生態(tài)建筑設(shè)計(jì)的生態(tài)價(jià)值。在具體的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)要廣泛應(yīng)用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，加強(qiáng)對(duì)能源資源的重復(fù)性應(yīng)用，最大化地減少?gòu)U棄物排放。具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)把握以下原則：

（1）從全局角度整體性地分析建筑區(qū)域內(nèi)外部環(huán)境之間的關(guān)系。

（2）強(qiáng)調(diào)人與自然和諧相處與共存，把握二者不可分割的關(guān)系。

（3）建設(shè)當(dāng)中盡可能地應(yīng)用天然材料能源以及可再生能源，并采用節(jié)能抗污染的相關(guān)措施。

（4）建筑位置的確定盡可能地遠(yuǎn)離污染源，尊重特定地區(qū)的生態(tài)特征，因地制宜。

2 高層建筑的生態(tài)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 節(jié)能、環(huán)保設(shè)計(jì)

基于能源問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重的背景，為貫徹落實(shí)生態(tài)建筑理念，建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)選用能耗較低且能夠再生的能源。在日照時(shí)間較長(zhǎng)的地區(qū)，有效使用太陽(yáng)能可以大幅降低電力資源的用量，并且太陽(yáng)能作為一種無(wú)償資源，既潔凈又可再生，將太陽(yáng)能設(shè)備應(yīng)用于高層建筑中，能夠節(jié)約大量能源，充分發(fā)揮環(huán)保作用[3]?，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)諸多地區(qū)均已應(yīng)用太陽(yáng)能與地?zé)崮苈?lián)合系統(tǒng)，并且取得良好的成效。太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

圖1 太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)

在高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，除了科學(xué)合理地利用各種可再生能源，還要做好自身的保溫工作，選用合適的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，包括雙層通風(fēng)玻璃幕墻、保溫材料等，使高層建筑達(dá)到自然降低溫度以及保暖的目的，同時(shí)，結(jié)合風(fēng)力與風(fēng)向特征，在建筑物通風(fēng)時(shí)減小其對(duì)電力機(jī)械的依靠，從而從設(shè)計(jì)之初就滿足節(jié)能環(huán)保的生態(tài)型建筑的建設(shè)要求。

2.2 舒適化設(shè)計(jì)

隨著生活水平的不斷提升，人們?cè)絹?lái)越注重高層建筑舒適化設(shè)計(jì)，這已經(jīng)成為生態(tài)建筑的一項(xiàng)關(guān)鍵設(shè)計(jì)內(nèi)容。當(dāng)開(kāi)展生態(tài)化建筑設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮和分析建筑空間多樣化組合方式，通過(guò)綜合布局，增強(qiáng)人們的視覺(jué)美感。另外，對(duì)于建筑布局，需要注重自然光和周邊景觀的設(shè)計(jì)，在室內(nèi)科學(xué)合理地利用光感裝置，以實(shí)時(shí)有效調(diào)整光線強(qiáng)度，一方面能夠增強(qiáng)感官舒適性，另一方面能夠節(jié)約能源。合理創(chuàng)設(shè)通風(fēng)對(duì)流環(huán)境，構(gòu)建完善的自然空氣循環(huán)系統(tǒng)。所以，在利用生態(tài)建筑學(xué)進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要逐步拓展功能分區(qū)與動(dòng)靜分區(qū)，使其延伸至光照、空氣良好且舒適度較高的環(huán)境分區(qū)。除此之外，大部分高層建筑在設(shè)計(jì)平面空間時(shí)，首要選擇南北向布置。

在高層建筑設(shè)計(jì)中，需要嚴(yán)格選用各種生態(tài)環(huán)保材料，在室內(nèi)創(chuàng)設(shè)潔凈無(wú)害的空氣環(huán)境，為人們的身體健康、舒適居住提供重要保障。

2.3 環(huán)境友好化設(shè)計(jì)

在開(kāi)展生態(tài)建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要全面、深入地分析建筑與周邊環(huán)境形成的依存關(guān)系。人類任何的生存活動(dòng)都與自然環(huán)境密不可分，在高層建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程中，同樣需要在自然環(huán)境和生態(tài)環(huán)境之間形成和諧共處的關(guān)系[4-5]。所以，在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)外部生態(tài)環(huán)境的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以空間層次與布局為切入點(diǎn)，合理設(shè)計(jì)，構(gòu)建立體、完善的多層次綠化系統(tǒng)，降低小環(huán)境污染，優(yōu)化小氣候。另外，在高層建筑內(nèi)部做好景觀設(shè)計(jì)，科學(xué)地構(gòu)建綠色生態(tài)系統(tǒng)，從而產(chǎn)生身臨其境的效果，讓人們感受大自然的清新。

3 生態(tài)設(shè)計(jì)在高層建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用案例

3.1 項(xiàng)目概況

某辦公大樓建筑面積18170m2，地下建筑面積4283.57m2，地上建筑面積 13886.19m2，地下 2 層、地上12 層，總高度57.9m。辦公大樓建成后，可供單位進(jìn)行日常辦公，亦可用于打造實(shí)驗(yàn)基地，作為新型材料設(shè)備、技術(shù)等的研究場(chǎng)所。

3.2 周邊環(huán)境的生態(tài)設(shè)計(jì)

室外場(chǎng)地主要用于綠化、水體景觀和透水地面，秉承雨水資源集約化利用的原則，高效回收屋面雨水，經(jīng)初步處理后，用于植物澆灌等對(duì)用水要求不高的場(chǎng)景中，充分踐行生態(tài)化的設(shè)計(jì)理念。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)場(chǎng)環(huán)境模擬，建筑結(jié)構(gòu)平面呈“呂”字形布置，活動(dòng)范圍內(nèi)的風(fēng)速需在5m/s以內(nèi)，風(fēng)力放大系數(shù)得到有效控制，對(duì)人們室外活動(dòng)的影響有限，也有利于營(yíng)造良好的室內(nèi)通風(fēng)環(huán)境，因此，該設(shè)計(jì)方案具有可行性。

3.3 建筑體型（空間）的生態(tài)設(shè)計(jì)

踐行開(kāi)放式空間設(shè)計(jì)理念，其基本思路是聯(lián)合應(yīng)用“凹”布局、架空層和綠化層的設(shè)計(jì)手法，建立共享公共空間，可根據(jù)需求用作娛樂(lè)、休閑等場(chǎng)所，建筑的公共環(huán)境得到有效改善，使用水平大幅提高。外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的綠化給辦公人員提供了與自然和諧共處的舒適感受（見(jiàn)圖2）。

圖2 外圍護(hù)結(jié)構(gòu)綠化

建筑體型和布局的設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)光和風(fēng)環(huán)境的仿真分析后，認(rèn)為“凹”字形的建筑結(jié)構(gòu)較為合適。凹口的面向是夏季主導(dǎo)風(fēng)向的東南向，設(shè)計(jì)時(shí)，調(diào)整好開(kāi)間和進(jìn)深，在此建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式下，營(yíng)造良好的采光和自然通風(fēng)條件。前后空間錯(cuò)開(kāi)加強(qiáng)通風(fēng)，使東南風(fēng)吹進(jìn)建筑內(nèi)，通過(guò)外界新鮮空氣的引入來(lái)改善建筑內(nèi)部的空氣環(huán)境，此外，前后空間錯(cuò)開(kāi)的方法還可減小室內(nèi)進(jìn)深，向室內(nèi)提供更加充足的自然光線，減輕對(duì)照明燈具的依賴。

平面布局設(shè)計(jì)中，對(duì)風(fēng)向和建筑朝向進(jìn)行平面布局，同時(shí)獲得隔熱、采光等多項(xiàng)效果。樓房東側(cè)和南側(cè)向陽(yáng)，作為辦公用房；諸如洗手間等輔助房間以樓房西側(cè)為宜，吸煙區(qū)域規(guī)劃在下風(fēng)向的西北處。

3.4 建筑生態(tài)相關(guān)技術(shù)的運(yùn)用

3.4.1 自然通風(fēng)技術(shù)的運(yùn)用

通過(guò)格柵圍護(hù)、開(kāi)窗開(kāi)墻的方法營(yíng)造自然通風(fēng)效果。根據(jù)建筑各空間環(huán)境的要求選擇適宜的開(kāi)窗方式，要求開(kāi)窗的位置、面積均合理。

多開(kāi)敞面設(shè)計(jì)是建筑生態(tài)學(xué)理念下的常見(jiàn)自然通風(fēng)設(shè)計(jì)方式，在建筑工程中廣泛應(yīng)用。例如，樓梯間是格柵圍護(hù)，會(huì)議廳是開(kāi)外墻，經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)調(diào)整后，使開(kāi)啟的外墻與西側(cè)開(kāi)敞樓梯間之間形成良好的風(fēng)力流通渠道，即穿堂風(fēng)。此外，可靈活地調(diào)整開(kāi)啟角度，以此來(lái)改善通風(fēng)效果，例如，涼爽天氣時(shí)，可加大開(kāi)啟角度，保證室外舒爽的自然風(fēng)可吹入室內(nèi)；冷天和熱天時(shí)，可關(guān)小，減小冷空氣或熱空氣的流入。

3.4.2 自然采光技術(shù)的運(yùn)用

建筑用立面窗戶形式、反光遮陽(yáng)板等，提高自然采光水平，提高舒適感的同時(shí)，降低照明設(shè)備的用電量。經(jīng)過(guò)對(duì)房屋進(jìn)深的優(yōu)化設(shè)計(jì)后，有效控制自然光的比例，獲得良好的自然采光效果。

（1）窗洞設(shè)計(jì)。根據(jù)各功能區(qū)的需求，富有針對(duì)性地開(kāi)展窗洞設(shè)計(jì)工作。以展區(qū)、實(shí)驗(yàn)區(qū)為例，考慮到此類區(qū)域功能性較強(qiáng)的特點(diǎn)，宜采用窗墻比小的設(shè)計(jì)手法，其中，以深凹窗洞的設(shè)計(jì)最為適宜，其能夠有效控制溫控能耗；窗墻比大時(shí)，優(yōu)先考慮的是帶形連續(xù)窗的設(shè)計(jì)方法（帶形連續(xù)窗在可用自然條件的辦公空間中具有較好的應(yīng)用效果）。

（2）內(nèi)遮陽(yáng)及遮陽(yáng)反光板。條件允許時(shí)，增加反光板的用量，以便將多余的陽(yáng)光反射至建筑內(nèi)部，提供自然光照。

（3）光導(dǎo)管及采光井。通過(guò)光導(dǎo)管的配套或建設(shè)玻璃采光井，實(shí)現(xiàn)對(duì)自然光的延伸，使其能夠到達(dá)更多的建筑內(nèi)部空間中。

（4）設(shè)置光電幕墻遮陽(yáng)。對(duì)于光照較強(qiáng)烈的區(qū)域，可設(shè)計(jì)光電幕墻用于發(fā)電和遮陽(yáng)或散熱。在該辦公大樓的設(shè)計(jì)中，我們考慮到大樓的西側(cè)和南側(cè)立面夏天日照較強(qiáng)，就在大樓的西側(cè)和南側(cè)立面設(shè)置了光電幕墻，不僅用于發(fā)電和遮陽(yáng)，還能利用通道的熱壓力將墻體多余的熱量排向空中。

3.5 綠色技術(shù)的運(yùn)用

（1）屋頂綠化。在不影響屋頂結(jié)構(gòu)完整性和穩(wěn)定性的前提下，將屋頂改為無(wú)需澆水花園，配套太陽(yáng)能花架，一方面遮陽(yáng)，另一方面用于光伏發(fā)電。

（2）垂直綠化。中間的樓梯采用豎直壁陽(yáng)格柵，建筑北面的平臺(tái)和樓梯采用綠化式的垂吊，此類垂直綠化的方法可提高建筑的避陽(yáng)隔熱水平，同時(shí)，通過(guò)綠色元素的點(diǎn)綴，提升建筑的景觀價(jià)值（如圖2）。

（3）架空層綠化。圍繞大樓的第一層、第六層、頂層做針對(duì)性的設(shè)計(jì)，形成高度在6m 以上的架空綠化層，此方法有利于改善鄰近熱環(huán)境，并實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域的生態(tài)彌補(bǔ)。

（4）水資源的高效利用。高效收集生活污水，經(jīng)過(guò)處理后獲得上清液，再進(jìn)入生態(tài)人工濕地處理環(huán)節(jié)，獲得可滿足樓層澆灑所需的中水?？紤]到室外綠化的要求，收集場(chǎng)地和屋頂?shù)挠晁?，?duì)其做過(guò)濾處理，然后安排濕地處理，直至得到滿足特定場(chǎng)景用水需求的水為止。

（5）節(jié)水灌溉。澆水可以考慮微噴灌、滴灌等方法，具體根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件做合理的選擇。若為面積較大的綠地，優(yōu)先考慮微噴灌的方法；對(duì)于較小的綠地，可選用滴灌的方法。建筑周邊的鋪裝路面材料有較好的透水性，能夠改善室外的熱環(huán)境。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，建筑設(shè)計(jì)將生態(tài)建筑理念作為核心理念貫徹落實(shí)到設(shè)計(jì)的全過(guò)程中，就是要實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，最終確保生態(tài)建筑設(shè)計(jì)的生態(tài)價(jià)值。本文結(jié)合某辦公大樓建筑項(xiàng)目，從生態(tài)建筑節(jié)能環(huán)保、生態(tài)建筑舒適化、生態(tài)建筑環(huán)境友好化等幾個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，將生態(tài)建筑理念用于高層建筑的建設(shè)，實(shí)踐證明，生態(tài)建筑理念的貫徹落實(shí)能夠更好地實(shí)現(xiàn)降低能源消耗和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的目的。