生态技术在绿色建筑中的探索与应用研究

代全茂

（武汉工程大学艺术设计学院，湖北 武汉430205）

社会主义生产力和自然科学技术的高速发展，一方面极大地加速了世界和人类文明的现代化进程；另一方面，人们也同样面临着生态和发展所带来的严峻的环境问题。高资源消耗、高排放的粗放生产经营模式给城市资源的利用和合理配置以及对城市生态环境的有效治理和保护带来了巨大的挑战和压力。环境污染使生态环境遭到严重破坏并过度消耗资源，温室效应和老龄化人口的剧增等环境问题日益威胁着整个人类的可持续发展和安全生存。

人们已经开始对与居住生态环境息息相关的绿色建筑材料、建筑物的外观以及结构等都开始有了新的理解和认识，与此同时“绿色建筑”的这个概念由然而生。从目前国际和国内的未来绿色建筑发展趋势的分析来看，绿色建筑将逐渐成为当今的建筑节能与可降耗的主要发展模式，则未来绿色建筑设计将会如何更好地呈现发展新趋势呢？在绿色建筑的设计与建造过程中，如果采用可循环利用的绿色建筑材料，这样能够为人们节约大量的建筑资源，也将大大减轻和改善人们的居住生态环境压力。

1 生态技术的研究与发展

1.1 生态技术的特征

生态技术是指既作为一种可有效满足现代人们的日常生活需要，节约资源和合理利用能源，又能有效保护环境的一切生产手段和技术方法，与环保生产技术、清洁能源生产技术等其他概念比较，更明显地具有应用的广泛性和技术的普遍性。目前生态技术的形成和发展主要技术特点是以传统生态学的原理和生态社会经济发展规律为主要理论依据，以各种可再生能源技术为主要的能源基础，以生物技术、信息电子技术等各种高新技术领域为基础和中心，以各种属于可再生型或低耗型的常规信息技术为基础和补充，形成了结构合理的整体性复合型信息技术和网络体系。

1.2 新型生态技术与材料的发展

近些年，严重的城市环境污染问题让人们产生了警惕，并发起了控诉：还我青山绿水、碧海蓝天。在可持续发展理念的影响下，节约资源和合理利用能源，保护环境和资源已成为了经济和社会发展必须严格遵循的基本理论原则。

生态学第一定律：我们任何行动都不是孤立的，对自然界的任何侵犯都具有无数效应，其中许多效应是不可逆的。

生态学第二定律：每一种事物无不与其他事务相互联系和相互交融。

生态学第三定律：我们生产的任何物质均不应该对地球上自然的生物地球化学循环有任何干扰。

目前，中国大力支持和提倡推动节能低碳减排，倡导低碳环保生活创建一个环境友好型的社会，为了更好地实现这一战略目标，逐渐引进新能源技术以及对外开放的新能源，研究新能源材料，开展工业和建筑节能减排工作，减少对能源的浪费。

1.3 生态技术的涌现

1.3.1 外墙保温技术

外墙内保温，是在外墙结构内做保温层，操作技术方便灵活，具有内保温施工的速度快、施工进度有严格保证的优势等特点，内保温施工技术广泛应用的时间长，施工技术及质量检验的标准较完善。

与内保温技术相比，外保温比内保温的使用节能效果好，虽然属于同样一种规格、尺寸和使用性能的建筑保温材料，但外保温的技术合理先进，具有明显的节能优势。先进的外保温技术能有效地减少了建筑主体结构的热桥，使得建筑增加了有效保温和利用空间，同时有效防止和消除了对建筑物的冷凝，提高了建筑物居住的使用安全性和生活的舒适度，保护了建筑主体的结构，如图1 所示。

1.3.2 绿色屋面技术

绿色建筑屋面材料和技术在国外的应用和发展有一定的基础和成熟技术，适宜不同种类绿色植物的生长和构造。在通常条件下，可以考虑种植一些观赏效果好、易生长成活、成本低、无需太多人工管理的绿色植物，使其随着环境和季节的变化可以形成不同的建筑景观和效果。在其生产和使用的建筑构造过程中，一方面该防水层技术的需要，能够最大限度地解决了其蓄水和通风的问题，满足了植物在发育和生长的不同阶段和环境的需求；另一方面，该建筑材料和防水层技术的使用，以及构造必须能够有效地保证整个绿色家居建筑顶部的防水层和根系结构不受其他植物防水层和根系的直接侵蚀和破坏，从而大大提高居住的舒适性。

图1 外墙保温截面示意图（图片来自作者自绘）

1.3.3 屋面排水系统

屋面虹吸式排水系统主要是通过利用不同高度的空气势能差，使得虹吸式管道排水系统内部局部产生大量的真空，从而通过虹吸的作用达到快速排放虹吸式雨水的目的。虹吸式燃气管道雨水排放系统至今已经发展了有20 多年，是当今和国际上较为先进的建筑屋面雨水排放系统，它被广泛应用于各种复杂的建筑屋面排水工程中。

1.3.4 地源热泵系统

利用岩层地下水的岩石和岩层土壤等岩层温度相对稳定的一些物理化学特性，有效地减少对高品位地下矿物质其他能源的能量消耗（也可利用电能），通过直接利用岩层埋葬于地下的输电线路进行供电，使该系统与地下水的岩石、土壤以及岩层地下水等其他能源系统进行快速电能热交换，以此两种方式来达到热源和能量快速传输的主要目的。地源耦合热泵的机组主要可用来为中央空调系统冬季供热，夏季供冷的冷热源传输系统，并同时输送夏季提供的生活热水。冬季把地下全部储藏的低品位热能通过热泵机组搬运传输出来，为地下建筑物供热及提供生活热水。

1.4 仿生建筑设计

仿生设计为推动全球生态建筑设计的发展开辟了一个新的发展方向。大自然的生命力告诉人们，经过亿万年的演化和筛选生产出的作品具有生命力和智慧，在社会生态学的意义上远优于人工的创作，人类建筑技术应该向自然界学习和创新，并广泛地应用于未来的人类社会发展绿色建筑所需的各种建筑技术和问题。绿色的建筑所需要覆盖的建筑技术也应该是多层次、多方位的。绿色建筑规模化、系统化和建筑产业化的发展应当被认为是未来绿色建筑技术发展的一个趋势和方向，甚至应当是未来社会建筑发展的一个重要的趋势。

2 绿色建筑的研究与未来发展趋势

2.1 绿色建筑的概念

“绿色建筑”的基本内涵：为构筑建造者和建筑人们更好地生活提供健康、舒适、安全的和适用于日常居住、工作和日常社会活动的各种休息生活空间，同时在建筑全新的生命周期中可以实现高度有效地合理利用自然资源、最大限度地减少任何影响自然资源和生态环境的各类绿色利用建筑物。

所谓“绿色建筑”的“绿色”，并不是单单地指一般意义的立体建筑绿化、屋顶花园，在现代社会中绿色建筑是一种概念或者社会价值的象征，指一种立体绿色的建筑，对于周围的环境以及生态完全无害，能够很好地保护周围的环境，充分利用周围的自然资源，并且在不需要破坏周围环境基本生态平衡的特殊条件下即可进行施工建造，又因此绿色建筑可以简称为可持续发展建筑、生态建筑、回归于大自然绿色建筑、节能环保绿色建筑等。

2.2 绿色建筑未来发展趋势

绿色建筑以可持续发展的理念为设计原则体现了绿色与平衡的设计理念。可持久的建筑设计、良好的内外建筑与环境受益的建筑用户三者之间的互动关系看起来应该是平衡的，良性的互动关系才能真正达到最优化的内外建筑与环境绿化的效果。绿色建筑的理念正是以体现此观点为主要出发点，来平衡及协调内外建筑与环境受益的建筑用户之间不同的内外建筑环境绿化的需求与不同的建筑绿化能源之间相互依赖的程度，而且是使建筑与周围环境自然融和。其绿化建设不但要和建筑与环境自然融和，更要经济实惠，让投资人可以有适当的资源回收，不但能有效提高建筑绿化的效果，更能有效增加企业投资绿化工程建设的市场吸引力。

3 生态技术在绿色建筑中的应用体现

3.1 生态技术与材料的运用

3.1.1 可持续建筑材料已经受到广泛使用

在建造中如果人们所设计和使用的绿色建筑材料可降解、可持续回收，将会大大减轻环境压力，节约大量的自然资源。这些绿色的建筑材料将在未来帮助人们考虑如何替代自然资源，尤其是耗竭型建筑材料，可减少对自然资源的浪费和消耗。

3.1.2 零能耗绿色建筑技术的发展和运用

零能耗绿色建筑技术主要依靠可再生的能源，可以完全脱离城市电网系统实现独立运行。零能耗绿色的建筑不仅可以节省能源，还可以有效减少建筑中的温室污染气体的排放。零能耗绿色建筑设计主要是利用了太阳能、风能、生物化学燃料或其他可再生的能源。

3.1.3 新型材料的大量推广运用

现在已经被建筑商业广泛应用的是智能反光玻璃，使用激光电后可以通过控制太阳离子的反射量来自动控制激光反光玻璃材料所反射光线的数量。这种太阳热反射材料本身具有很高的导热强度和抵抗太阳离子反射的能力，以及良好的散热能力，在白天它会随着太阳热反射最高峰的时间逐渐地变色，晚上则逐渐地变回透明。这种材料可以有效地使居室和建筑更加凉爽，从而大大地减少了能耗，给建筑的居住者带来舒适的居住环境和生活体验。

3.2 生态技术在建筑中的分析

3.2.1 新能源技术

多年来广州珠江城大厦一直被国内中外媒体所广泛比喻为“世界最节能环保的摩天大厦”。目前广州珠江城大厦将其对全球气候新能源技术、太阳能、风能等多领域的深入研究与其创新性的节能环保解决方案有机紧密结合，利用其风能、太阳能自行发电，可自行开发和生产其他企业所需的各种新能源，多余的电还可以直接卖给中国电网。其他建筑设计开发单位曾特别在报告中指出，该珠江城大厦空调节能热辐射效应的最大影响力和贡献之一是来自于空调的供热系统。

3.2.2 墨尔本市政厅和办公中心大厦

在可持续发展中做出了大胆的创新尝试，根据窗户的采光效果会随着建筑的高度升高而加强的原理，设计了从低到高依次减少开窗的形式，并在出挑的阳台上种植了绿色植物，既满足了建筑对自然光的要求，又可以避免过多太阳光照射引起的辐射。东立面使用了穿孔金属板，就像西立面一样组成了建筑物的可呼吸表皮。穿孔的金属板能够自然通风，提供流动的空气。南立面有喷淋塔，塔之间是可以相互移动的，夜间窗户可自动开启，冷空气进入室内，为建筑内部换气通风。受塔内的较冷水蒸气的影响而降温，然后进入各楼层的送风管道，为室内提供凉爽的空气。受热后的水分返回冷冻水板，经过冷却后能够重复利用。

4 结语

在绿色建筑的理念和设计上，人类的建筑应该始终坚持人与自然发展平衡的基本理念和建筑可持续发展的基本概念和原则来进行设计，绿色建筑的设计和理念所需要综合考虑的因素和内容多且范围广，因此，建筑师要充分结合传统和现代的建筑生态科学和技术，创造和设计出一种有利于实现人类与自然可持续的绿色发展建筑模式。随着建筑师对于生态气候和建筑设计有了更深的认识和了解，绿色的建筑在未来的建筑发展中必将逐渐成为建筑设计领域中的一种国际主流发展趋势。