基于生态理念的居民建筑改造设计研究

梁 楠，俞梦璇

(安徽工程大学建筑工程学院，安徽 芜湖 241000)

0 引言

随着我国城镇化发展的不断普及，绿色生态建设已经成为当前居民建筑改造转型的重要指标和举措。在“十二五”期间，我国城镇居民的建筑已经由传统的单一节能模式向丰富多维式绿色生态建筑模式发展，由单体建筑转变为了规模化的综合体建筑，根据国家发展规划，明确了在对居民建筑改造的过程中加入绿色生态建筑的理念和内容，提升城镇建筑的生态化和绿色化水平，加快国家整体绿色生态建筑的转型步伐。因此，在基于绿色生态理念下，对我国居民建筑进行设计和改造可以有效实现城镇建筑的低碳环保，满足城镇的内涵式发展。

1 居民建筑绿色生态设计理念

居民建筑的绿色生态化设计是指在建筑的内、外部进行针对性的设计，在满足美学安全的前提下，满足环境和生态的需求。

首先，对居民建筑进行绿化改造。根据当地的气候以及地质特性，选择具有针对性的植物类型和绿化配置，形成各种类型绿化的整合，同时避免对建筑环境的破坏又提升建筑的绿化生态面积。在对居民建筑进行绿色改造中，通常采取的方式有：水平式，即在建筑的屋顶、中庭等平面进行建筑绿化；垂直式，即建筑的墙面等；相间式，即建筑物之间绿化以及围墙绿化等。

其次，对居民建筑进行生态改造。通过研究发现，建筑的绿色生态改造不仅可以提升建筑的内涵层次，同时还可以对附近的空气、水资源等进行调节和优化，具有净化空气、固碳的效果，从而维护周边的生态环境。在经济方面，建筑材料的生态化、建筑工艺的升级使得城镇居民在建筑改造过程中实现了经济效益；在社会方面，生态建筑可以有效提高居民的健康，并为城镇带来一定的附加产品，促进就业和居民教育等。

最后，对居民建筑进行和谐。这种基于生态理念的建筑改造，其本质上是结合人类生存的法则，从最基本的生态出发，将居民和自然当作一个整体，协调人和自然的共存，通过科技、法律以及教育等手段，实现城镇建筑、居民以及自然资源的协调统一和和谐共生。

居民建筑绿色生态设计理念下的模型如图1所示。

2 生态理念在居民建筑改造中的应用

2.1 生态理念在居民建筑改造中的设计原则

2.1.1 资源高效利用原则

在居民建筑改造中，遵循资源高效利用原则，即限制对不再生资源的过度使用和浪费。因此，在最初的设计阶段，选用可再生材料，实现就地取材，提高资源的利用效率；选用无公害材料，减少建筑垃圾的污染以及对人体的伤害。同时，加大对建筑资源的循环利用，减少能耗，提高土地资源以及水资源等能源的使用效率，减少造价成本，节省建筑改造的费用。

图1 居民建筑绿色生态设计模型

2.1.2 环境优先保护原则

一方面，在进行居民建筑改造时要结合当地气候进行环境的保护。按照绿色生态设计的理念，在传统居民建筑的基础上，结合当地的气候环境，选择与气候相适应的植物，设计与气候相符的建筑结构，合理有效地利用自然资源。

另一方面，居民建筑改造中要结合自然景观进行环境的保护。根据改造建筑的类型以及形态，同时结合外部地形地貌，选用与土壤、地形以及地下水等因素相适合的植物，维护建筑和外部景观的整体性，实现建筑和自然的一体化和统一化。

2.1.3 人道主义设计原则

居民建筑改造的本质就是为人类服务，在对其进行改造的过程中，不能仅仅满足居民的物质需求，更重要的是满足居民精神层面的需要，在人们追求环境带来的享乐时，要遵守人道主义原则，减少对环境的损害，减少对森林、水资源的使用，发展清洁能源，营造一个和谐的居住环境。

2.2 生态理念在居民建筑改造中的设计要素

2.2.1 多维利用要素

绿色生态居民建筑的多维利用，具体表现为建筑以及外部设施的多样化和多用途化，有效提高改造后建筑以及外部设施的利用效率，打造具有多维度的建筑群或者社区。例如，在建筑改造后，可以实现建筑商、民两用，外部设施满足其多功能性，以广场的形式满足居民的业余生活需求。

2.2.2 和谐相处要素

在对居民建筑进行改造的过程中，最大限度地确保原有生态链以及地形地貌的保护，尽可能减少对周边环境的破坏，实现居民建筑和自然环境的和谐相处。建筑的绿色生态是居民之间以及居民与环境之间的桥梁，在对建筑绿色改造中，充分展现绿色植物生态作用，实现居民、建筑以及自然的和谐发展。

2.2.3 自我供给要素

绿色生态建筑群是一个有机的完整体，可以进行自我更新、循环以及实现自我修复和生存，因此，在居民建筑改造中，要保持该地的地域特色，确保周边环境的健康、可持续发展，降低对自然资源的利用，多采用可再生资源，降低废水、废物的排放，保障生态建筑群自我供给链的完整性，同时加大对绿色生态建筑改造技术的开发力度，由传统的单一生产模式转变为多元化的综合生产模式。

2.3 生态理念在居民建筑改造中的应用案例

在宁波江北区的居民建筑改造项目中，改造的设计方案打破了传统的理念，很好地结合了绿色生态理念完成了居民建筑改造的框架，打造了平民化的生态建筑，为生态理念下居民建筑改造指明了新的方向。其定位是以绿色为背景，实现休闲娱乐、居住健身等功能一体化的建筑群，引导了后期绿色生态建筑理念的发展。如图2所示。

图2 宁波江北区的居民建筑改造项目

该项目采用的绿色生态设计策略为：

首先，以星级标准为建筑改造目标，打造具有实用性和环保性的绿色建筑小区，成本低，具备可以复制和推广的功能，引领生态建筑的潮流；

其次，改造后的居民高层建筑中，11层以下的楼层都加装了集中、集热的热水供给系统，减少了低楼层能源的消耗；

再次，根据江北区当地的气候、资源特色，植物绿化以及建筑外围的洒水系统都采用了周边江水供给系统，实现就地取材，利用江水资源满足自然需求，实现资源的循环利用；

最后，改造的建筑墙体选用了25 mm的保温砂浆进行温度的调节，而在屋顶保温中，选用了25 mm新型保温材料，提高了建筑内房间的保温效果。

3 基于绿色生态理念的居民建筑改造措施

3.1 居民建筑布局设计的生态化改造

在对居民建筑进行布局设计的过程中，主要体现在平面设计和剖面设计两部分，具体改造策略为：

首先，居民建筑的平面布局设计的采光方面。一方面需要解决的就是建筑的朝向问题，实现最大限度地吸收太阳能；另一方面在对建筑内房间布局时，根据各个房间功能的不同对其进行采光面的划分，根据房间的使用条件，借助太阳能实现房间温度的自控和调节。另外，在建筑设计布局中，在建筑的南向选择种植有落叶植物，这样，冬天植物落叶后可以保证有足够的阳光照射，夏天又可以起到遮阳蔽日的效果，实现建筑设计的生态化。

其次，在居民建筑平面布局设计的通风方面。在对建筑进行改造设计中，即保证外部阳台穿堂风的穿过，又有内部风井交叉风的流通，将建筑设计在垂直于主导风的地带，如果是坡道建筑，将建筑设计为与斜面平行的长立面，有效地借助上升空气的清爽效果，实现建筑内部的自然通风，从而最大限度地减少室内空调等电器的使用率。

最后，居民建筑的剖面布局设计方面。借助于物流效应实现室内采光和通风的自然性，对建筑的内部剖面进行有效设计，实现夏天时内部剖面图形状为“金字塔”形，实现顶部拔气，降低室内温度，冬天时内部剖面图形状为“倒三角”形，实现顶部口大，接受更多阳光照射。

3.2 居民建筑生产工艺的生态化改造

在居民建筑物改造中，建筑企业根据绿色生态建设的理念对建筑生产的工艺进行有效的改造，一方面有效满足了绿色生态建筑的建设需要，另一方面还可以让改造后的建筑符合现代生态环境的要求。在保障建筑质量的前提下，将过去传统的改造工艺进行升级和转变，以最快、最环保、最优的标准完成对居民建筑的改造。

3.3 居民建筑使用材料的生态化改造

传统的建筑材料已经很难适应当前绿色生态建筑的设计要求，在对居民建筑进行生态改造中，需要从根本上入手，即采用绿色生态化的材料。随着当前科学技术的不断发展，新型材料、绿色环保型的建筑材料已经得到了有效的普及和应用，这为绿色生态化建筑提供了有力的保障，不仅达到了居民的生活需求，同时还巩固了居民、建筑和自然的和谐发展。

在建筑材料的选择方面，一方面尽可能选用本地的建筑材料，减低建筑材料运输的成本消耗，减少对环境的污染。同时，选用本地材料还可以实现材料的二次利用，在城镇居民建筑改造中，先用本地的施工队伍，减少工人费用的同时，还有效地保障了原来的建筑特色，实现了建筑材料的循环利用，降低了建筑垃圾的产生。另一方面，尽可能选用可再生或者自然材料，这样的材料加工流程比较简单，减少了加工处理过程对环境的影响，例如，建筑材料可选用竹子、竹地板等材料，这不仅加工简单，而且竹子的可再生能力较强，突出了改造后建筑的可持续性。如图3所示。

3.4 居民建筑自然资源的应用改造

在建筑改造过程中融入绿色生态理念后，建筑在结构方面也随之发生了相应的变化，居民建筑的结构更加合理和完善，每栋建筑都以最佳的力度进行改造，加大了对自然资源的利用效果，充分利用大自然赋予人类的自然资源。

图3 竹子在建筑中的应用

3.4.1 太阳能资源的应用改造

在对城镇居民建筑进行生态改造中，对建筑进行精准计算，不借助于任何机械手段实现对太阳能的最大利用。可以将阳台作为“阳光室”，实现对阳光的采集，因此在对建筑各房间阳台设计时，采用错开的形式，减少对下层房间阳光的遮挡，除此之外，借助于特殊材料在阳台上采用“集热墙”设计或者“日光间”设计，在白天将太阳能进行储存，到夜间进行热能的释放，实现室内温度的自调节，例如雅各布居民建筑形式等，从而减少居民对温控电器的依赖。如图4所示。

3.4.2 自然通风资源的应用改造

根据物理特性，在建筑内部形成自然的压力差，从而产生空气的流动，带来自然风的流通。在对居民建筑改造中，可以通过以下措施提高室内通风效果：在房间中设置进风和出风两个分开的风口，做到进气高度高于排气口高度，加大空气压力差，实现穿堂风效果；还可以在屋顶开设天窗或出风口，增强空气的吸拔效果，加强空气的流动；最后在风口朝向的设计改造中，根据当地的主导风向，减少居民建筑前方挡风物的设立，将主导风引入到建筑内，可以借助挡风板的自动调整，加大空气差，合理有效地利用风资源。如图5所示。

图4 太阳能资源应用建筑设计

图5 自然通风资源应用建筑设计

3.5 居民建筑节能技术的应用改造

居民建筑的外部围护结构是实现建筑内外间隔的主要方式，在居民建筑生态化改造中，可以借助围护结构的节能手段，充分发挥其生态化技能效果，具体措施如下。

3.5.1 居民建筑的墙体节能改造

在传统的乡村居民建筑中，外墙多采用实心砖结构，这不仅极大地破坏了土地资源，而且对室内保温效果不理想，因此，在改造过程中，可采用统一的保温墙体，提高居民建筑墙体的节能效果，加大外墙的隔热效果，提升外墙的保温效果。

3.5.2 居民建筑的屋顶节能改造

在居民建筑绿色生态改造中，屋顶的节能设计起到了关键性的作用，并在建筑节能中占据较大的比例，比如在屋顶进行绿化，不仅可以借助于植被土壤增大屋顶隔热效果，同时还可以提升绿化建筑的效果，夏天降低建筑物对太阳能的吸收，增强其生态性。

3.5.3 居民建筑的门窗节能改造

门窗的位置对于室内通风的效果有着直接的影响，当前城镇建筑中大多采用落地窗形式，但是由于落地窗底部不能开启，从而使得自然风不能吹及全身。因此，在对居民建筑改造中，应加大低窗的设置，让更多的自然风吹及全身，减少对空调的使用频率，起到节能的效果。

4 结语

综上所述，居民建筑在改造过程中融入绿色生态理念，不仅可以提升居民建筑的多功能性，同时还实现了与自然的和谐共存，满足了居民对精神的追求。因此，在基于生态理念下，居民建筑改造一定要根据实际环境进行合理布局，在生产工艺以及材料选择方面都要倾向于生态化，实现建筑的节能环保以及对自然资源的利用效率，推动我国整体生态建筑的长远发展。

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