生态建筑设计在建筑设计中的应用

2023-11-07刘军

城市建设理论研究（电子版） 2023年30期

刘军

天津市政工程设计研究总院有限公司天津 300392

目前，随着我国社会经济的快速发展，生态环境问题越来越严重。人们不再仅仅追求物质生活的满足，开始更加注重健康以及绿色的生活环境。为了减少对生态环境的影响，应全面落实“以人为本”的可持续发展思想，把“以人为本”的生态化建筑设计应用在城镇化建设中。生态建筑设计是指在建筑设计中考虑环境和生态的因素，包括利用可再生能源、减少能源消耗、优化建筑材料、提高建筑的通风性和采光性、减少建筑对环境的影响等。不同的社会产业在其产品开发和生产过程中，都要贯彻生态建设理念，以适应社会可持续发展的需要。与此同时，在可持续发展思想的作用下，建筑工程项目要积极改变传统的发展观念，将现代化节能技术合理应用于建筑设计中，提高建筑设计的节能性与环保性。

1 生态建筑设计在建筑设计中的应用价值

生态建筑设计是指在建筑设计中考虑环境和生态的因素，包括利用可再生能源、减少能源消耗、优化建筑材料、提高建筑的通风性和采光性、减少建筑对环境的影响等，将其应用到建筑设计活动中，具有以下应用价值：（1）在建筑设计中应用生态建筑设计理念，能够有效地推动人与自然和谐发展，促使建筑与环境相互影响、相互融合，从而给人们创造出良好的生活环境，并对推动人们身体、心理的健康发展起到很大的作用。（2）在生态建筑设计中应选用无污染、绿色环保、可再生的建筑材料，最大限度的减少工程建设对环境的污染，有效提高资源的利用率，减少对资源的浪费。同时可以降低在建筑中的能耗，提升建筑物的舒适性，为人类创造良好的居住条件，进而提升人类的生活品质。（3）通过生态建筑设计理念的融入，可以提升建筑企业的自身创新能力，提高建筑业的总体发展水平，促进社会经济和生态环境的可持续发展，进而整体提升我国的经济发展水平。由此可见，在建筑设计中应用生态建筑设计理念，可以有效促进环境与经济、社会的协调发展，并推动建筑业的绿色发展[1]。

2 生态建筑设计理念在建筑设计中的应用原则

2.1 生态和谐

将生态建筑设计理念应用到建筑设计中时，首要遵循的原则为生态和谐原则。即将建筑与环境视为一个有机的整体，在尽可能不破坏生态环境的前提下，强调建筑与周围环境的和谐。进行建筑物外观设计时，应充分考虑所在地的地域特点、人文环境、自然环境，在凸显建筑生态美的同时要保证与环境相契合。另外，可以充分结合建筑用地及周边的自然地形、河流湖泊、植物绿地等自然因素，合理统筹设计，共同构建起一个和谐完整的生态环境[2]。

2.2 合理利用自然资源

合理利用自然资源，是建筑工程中降低资源消耗的主要措施。因此，在进行生态建筑设计的过程中，设计者必须结合项目勘察资料，因地制宜，科学规划，最大限度的保留原有生态环境。施工过程中，应合理组织施工顺序，做好原有植被的保护工作，避免对环境造成破坏。在环境资源严重短缺的今天，应重视对自然资源的利用效率，可以通过建造高层建筑和地下空间来实现空间的扩展，提高对土地资源的利用率。例如，对于地上、地下的空间进行合理配置、规划，既要确保建筑空间的稳定性，又要实现空间的高效扩展利用，达到最优的生态建筑设计[3]。

2.3 节能环保

在生态建筑总体规划设计的基础上，要在细节设计方面体现出节约能源、保护环境的观念。建筑设计的节能，既包括设计、建造阶段的节能，也包括使用阶段的节能。进行方案设计时，要充分运用自然风和自然光，使建筑物在使用过程中，不会有过多的热量消耗，也不会有光照耗能过多等问题。在工程建设过程中，尽量采用绿色的建筑技术，以降低对周围环境的影响。同时施工过程中应使用绿色节能环保材料，通过合理的施工组织减少材料资源浪费，以便在建筑后期的使用中，可以满足节约能源的要求。

2.4 以人为本

生态建筑的重要理念是“以人为本”。在进行建筑设计时，应将人们的工作、生活、审美等都考虑在内，不仅要凸显出建筑的生态美，还要满足人们各类功能需求。比如，可以根据周边环境基础情况，进行建筑物景观设计，使之成为集休闲、娱乐、观景于一体的活动场所。这不仅可以增加建筑美观度，还可以凸显建筑设计的生态特征[4]。

3 生态建筑设计在建筑工程中的应用策略

3.1 合理进行规划选址

生态建筑设计在建筑工程中的应用，首要任务便是做好规划选址工作，这也是实现周围环境与建筑设计目标和谐一致的重要保障。选址设计中应注意以下内容：（1）在进行规划选址的时候，设计者要对项目施工场地的周边环境展开研究，并对其进行动态监控，制定合理的生态建筑设计方案，这样可以有效地降低资源消耗，提升生态建筑设计的科学性[5]。并且在进行建筑设计的时候，可以将一些自然元素纳入建筑设计之中，这样既可以在一定程度上减少对现状自然环境的破坏，又可以为建筑物与周围环境的统一与协调发展奠定基础[6]。（2）对于一些要进行新建、改建或扩建的建筑物，需要对新建建筑与原有建筑物、周围环境的相互影响进行综合分析，进而设计出合理的设计方案，在凸显出新建筑特色的同时，实现新建建筑与周边环境的有效融合，避免对周边建筑及环境造成不利影响，达到建筑与周边环境和谐共处的目标[7-8]。

3.2 科学选择节能建筑材料

在建筑设计过程中，要以“生态型”理念为指导，选用符合“生态型”理念的建材，以达到“生态型”建筑的建设目标。为了在后期建筑工程施工建设过程中，更好地体现“生态”的理念，设计者应该全方位地扩大对可再生、可降解的绿色环保建材的选择和使用。例如，在对建筑门窗部分的建材进行选取时，要尽可能地选择具有良好隔热、密闭效果的门窗材质，如断桥铝合金LOW-E门窗，此类材质的门窗可以有效减少室内和户外的热量交换，从而减少传统能源消耗，提升建筑本身的节能性。还可以结合建筑性质和使用功能，选用预制构件，进行装配式建筑设计。如外墙采用保温装饰一体板，既可以保证建筑节能效果，又可以节省施工工期，减少施工过程中对环境的污染。另外，在进行建筑方案设计的时候，可以增加新型玻璃、光伏等材料的使用，以此达到降低建筑物能耗的作用。新型环保材料在应用中有着非常强大的节能和环境友好特性，满足当今的生态建筑设计思想和需求。基于此，要想更好地将生态设计思想运用到建筑设计当中，提高对新型材料重要性的认知，加大对新型材料的运用力度，对我国生态建筑发展具有至关重要的作用。

3.3 提高建筑的通风性和采光性

要将生态建筑设计思想运用到建筑设计中，必须对区域内的空气环境进行综合分析，对建筑内的空气流通进行科学规划与设计。根据勘察基础资料来进行建筑通风与采光设计，提高建筑的生态性与节能性。在具体设计中需要注意以下几点：（1）在建筑通风设计阶段，需要整理建筑工程所在区域不同季节的风向、风载荷、最大风力强度等参数，以此来确定建筑平面布局及门窗相对位置，使其可以形成有效通路，在夏季时通过打开门窗便可实现室内空气循环，减少了空调、风扇等设备的使用量，起到减少传统能源消耗的作用。（2）在建筑采光设计阶段，需要整理建筑工程所在区域光照强度、光照时间、光照角度等设计参数，结合通风设计需求，确定门窗尺寸。若是当地光照强度不足，那么可以在墙面、地面上增设反光板，利用折射与漫反射来保证白天室内亮度。若当地光照强度过高，热辐射值较大，那么可以选择漫反射玻璃，在保证室内亮度的同时，降低热辐射带来的温度影响，从而减少照明系统、空调系统的损耗。

3.4 注重生态能源技术的使用

（1）保温设计

进行生态建筑节能设计时，应着重考虑建筑围护结构的保温设计。在实际的建筑节能设计中，应根据区域气候特征，针对建筑外墙、屋面以及门窗结构采取适当的保温措施。在气温较冷的地区，可以选用具有良好保温隔热效果的苯板作为墙体保温材料，此类材料可降低室内外热交换，达到良好的保温隔热效果。房间朝向应尽量设计成南北朝向，减少夏季暴晒带来的直接影响。对于东西朝向的建筑，在墙体保温设计时，可通过涂刷颜色较浅的装饰涂层、增设隔热层等方式，来减少夏季阳光的热辐射传导，避免夏季室内温度过高，出现过度使用空调系统的情况，起到良好的节能效果[9]。另外，在气温较热的地区，可以通过屋顶绿化、墙体绿化等方式降低建筑室内温度，进而降低城市空间温度，减少“热岛效应”。有资料证明，通过合理有效布置屋顶、外墙绿化，在夏季季节，绿化地区内气温较非绿化地区低3～5度的温度；而在冬季，有植被覆盖地域，相比无植被区域温度可增加2～4度。

（2）节水设计

节水设计是生态建筑设计中非常重要的环节。近年来，“海绵城市”这种新型节约水资源的设计思路被广泛提出和运用。“海绵城市”是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化与应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水释放并加以利用。对建筑工程而言是指建筑设计过程中，要采用“海绵城市”的设计理念，建立与之相适应的绿化系统，将降雨后的雨水进行蓄积后循环利用，作为绿地浇灌和清洗所需用水。同时在节水设计中需要注意以下内容：（1）合理选择节水用具，结合建筑功能及使用性质，做好节水器具的选择，包括节水阀门、节水型便器、节水型淋浴器等，以此来提高建筑节水效率，减少水资源损耗。（2）建筑给排水设计中，应采取污废分流排放，利于优质废水的回收利用。做好洗涤废水和雨雪水的收集，经过中水处理设备处理后，进入中水系统进行循环利用。

（3）太阳能技术

太阳能是一种可再生的清洁能源，对于太阳能技术的开发利用是世界各国能源研究工作中的重要课题。在生态建筑设计中，太阳能的主要利用方向是光伏发电技术和光热转换技术。太阳能技术是在建筑物、构筑物的外墙或顶部大面积布置太阳能集热板或光伏发电板，通过转换产生热能或电能。目前我国建筑设计中对太阳能的利用主要有以下几种方式：（1）我国太阳能资源分布比较丰富，大部分地区，居住建筑普遍采用太阳能热水器，通过收集太阳能直接加热水源，解决生活用热水，减少电热水器的使用。（2）通过光伏发电产生电能，使建筑能够为自己供电，实现错峰用电，通常可用于夜间道路、地下室以及车库等地方的照明，有效减少对电网能源的消耗，降低生活成本及建筑总投资。

3.5 有效利用自然植被

除上述提到的设计内容外，在生态建筑设计中还要有效利用周边的自然植被，使建筑空间与周边环境相互协调、相互完善、相互作用，促进人与自然的和谐共生，进而改善人们的生活居住环境。生态建筑设计中对于自然植被的选择，要结合当地的气候特征，选取与当地气候特征相适应的自然植被（如南方可以选用亚热带的植物，在北方可以选用温带的植物），在美化建筑环境的同时可以降低对植物的养护成本。提高建筑用地内的绿地率，尽可能多的种植自然植被，不但能更好的优化生态环境，还可以给人们带来良好的视觉审美。在实际应用中，自然植被可以通过吸收热量降低建筑室内温度，通过吸收噪音降低环境对建筑物内部的干扰，同时自然植被对于防风、防止水土流失、防止眩光及雨水的汇流等也有很大作用，有效利用自然植被是生态理念在生态建筑设计中的重要体现[10-12]。