浅谈基于环境保护理念的建筑设计思想

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　　 摘要：对于以环境和资源为基础的建筑，在不断进步和发展的人类文明、科学技术和经济的影响下，人们的认识程度也越来越深刻。作为人类行为发生的主要场所，在生物圈中，建筑系统成为一个重要的能量与物质材料的流动环节。地球总能源的1/2，水资源的1/2，原材料的2/5都消耗在建筑极其相关产业之中，同时超过2/5的温室气体，1/2的税务人，将近1/2的固体废弃物，1/2的氟氯化合物等废弃物都是产生在这一体系之中（数据来自中国工程建设网）。从以上数据中，我们可以看出对于资源和环境，在建筑系统的全部生命过程中所产生的消极影响是不可忽视的。在这种状况下，基于环境保护理念的建筑设计思想应运而生。在本文中，笔者首先对环境保护思想进行了简要阐述，然后对以环境保护理念为基础的建筑设计的必然趋势进行了分析，接着研究了当前环境保护理念与建筑设计思想二者结合的状况，再次探讨了国际上如何以环境保护理念来设计建筑，最后从宏观和微观两个方面提出了如何在建筑设计中贯彻环境保护理念。
　　 关键字：环境保护；建筑设计；要求；现状；政策；策略
　　 目前，环境问题已经成为一个全球关注的焦点问题，是影响人类进步的关键问题，而我国正处于高速发展的社会转型期，同时基本建设也进入到一个跨越式的发展时期，而由此带来的环境问题便成为我们前进到庐山需要解决的首要问题。因此，为了实现生态环境与经济建设的协调发展，以及自然环境的可持续发展，建筑设计者们应当清楚的认识到自己的责任从而将环境保护理念与建筑设计思想进行充分的融合交汇，为建筑的未来增添一抹绿色。
　　 一、环境保护思想溯源
　　 在上下五千年的历史发展过程中，人与自然及其关系的思想与实践在我国博大精神的传统文化中不断进化着，发展着，然而，我们依然没有深刻地领会和透彻地理解先辈对于自然的尊重、对环境的保护、对可持续发展的思想的认识。
　　 自然、社会以及存在于自然和社会之中的变化规律，是儒家六经之首《周易》思想体系的重要组成部分。众所周知，仁、义、礼、智、信、恕、忠、孝、悌是儒家思想的核心，天人合一、天人感应、天人合德是儒家思想的主张，在这样的思想核心和主张之下，儒家思想认为，以人的积极能动性为主要手段，通过将天、地、人三者置于同等的地位之上，从而使人与自然和谐共生，相互促进。也就是说，利用自然、改造自然，要以对自然的保护为前提。
　　 顺应天道、自然无为，也就是说自然是人产生的缘由并是人最终的归宿，因而，以自然发展规律为规律是人行为活动的主要准则，这是道家思想的主张。道家思想认为，宇宙演化过程的内在动力是阴阳，阴与阳对自然的循环共同推进，只有在这种动态的平衡之中，世间万物才能得以维持生存。当今科学技术和可持续发展的理论基础便是道家的哲学思想的延续。
　　 在国际的建筑形式中，无论是新哥特复兴还是新艺术运动或者是有机建筑，都是将环境保护理念贯穿到建筑设计的思想之中的，并较为深层的体现出环境生态学设计的思想和原则之中，拉斯金、勒杜、莫里斯、赖特等，都是这一思想的代表人物。例如在《自然的住宅》（赖特）中，对建筑设计整体概念的重要性进行了强调。并认为，作为一个有机体，建筑是有生命的，因而，在进行建筑设计时必须使建筑与环境二者相融合。在《走向新建筑》（柯布西埃）中，提出了新建筑五点，其中的要架空建筑的底层、对地面绿地和屋顶花园进行建筑，并将其作为建筑的一个必要组成部分、恢复被房屋展区的地面的设计思想着重强调了建筑设计必须尊重自然的发展，等等。从上文叙述中，我们可以这些建筑设计大师的设计思想都以环境保护为理念。
　　 二、在新时期建筑发展的影响下设计以环境保护理念为基础的建筑是必然趋势
　　 建筑是人类进行社会活动的主要场所，因此作为建造建筑的主要参与者，建筑设计师肩负着更大的环保责任。建造建筑的活动是人类改造自然环境的重要活动之一，从建筑材料的生产、加工、运输，到建造前期的划地、平整，再到主要的建造工程环节，最后验收合格投入使用，这个过程所使用和依赖的，无一不是源于对自然环境中资源与能源的改造和利用，并且往往随着人类改造能力的增强，其对自然环境的破坏力也随之增强。目前，人们对自己行为对环境产生的影响已经有了充分的认识，自然环境是人类生存的唯一空间，更是人类生产生活的唯一资源来源，尊重自然环境并适当合理的利用自然资源，才是维持社会稳定持续发展的正确办法。基于这样的立场，建筑设计师必须认识到自己的责任，充分理解建筑与自然环境的关系，将环境保护的理念融入到建筑设计的思想中来，以实现建筑的可持续发展。
　　 （一）应强烈的生态意识和环保意识的要求
　　 建筑设计师为人类创造了更安全、美观、舒适的生活环境，但同时也应当是自然环境和生态环境的保护着者。这并不是说要建筑设计师秉承极端的环境保护主义观点，自然环境是有特定的承受能力和恢复能力的，只要改造自然的活动不要超出其特定承受能力和恢复能力的范围，就能够达成建筑环境与自然环境的协调、持续发展。
　　 （二）应强烈的社会责任感及人文主义观念的要求
　　 对众多矛盾分析的逻辑过程是建筑设计的基础，建筑创作的永恒理念是“尊重自然、以人为本”，想要对人类有所贡献，建筑师必须担当对社会的责任。作为一种大众文化，人们在对建筑进行欣赏的同时也将建筑传承了下来，同时沉淀了建筑的思想。
　　 尽人皆知，建筑文化根源于特色与内涵、民族与个性，对于那些不但没有艺术美学，还没有教育启迪功效的石柱搭建起来的盒子，不是建筑文化，也不能形成建筑文化。只有在鲜明的民族特色和深刻的文化内涵下的建筑，才是建筑文化，并且在建筑的欣赏和使用过程中使建筑文化得以发扬光大。
　　 （三）应日新月异的环境科学技术发展的要求
　　 技术、艺术、历史等等各种学科都是建筑学发展的基础，也就是说建筑学是一门高度综合的学科，建筑发展必须以科学和技术作为永恒的动力。纵观世界各国各时期的建筑，不仅是在浏览建筑发展史也是在浏览科学技术发展的历程。为了创造出与时代特征和要求相符合的建筑作品，以先进的环境科学技术来武装自己是建筑设计师必须首要完成的任务，这是快速发展的科学技术的要求，也是时代的要求。
　　 三、当前环境保护理念与建筑设计思想结合的现状
　　 应用某种环境保护设计的技术方法与否不是界定以环境保护理念为基础的建筑体系的原则。界定基于环境保护理念的建筑设计必须界定在时间上和空间上贯彻可持续发展与否。
　　 第一、在时间上，以建筑全寿命周期为时限，考虑在环境和资源上，建筑的影响的好坏以及影响的程度；
　　 第二、在空间上，以建筑的室内、室外为出发点，界定对建筑、建筑周边区域甚至全球环境和资源建筑材料和建筑的使用功能是否有影响，影响的好坏以及影响的程度。
　　 综上所述，与生态调控规律相符合，是基于环境保护理念的建筑体系的基础准则。为了设计出高节能、低消耗的低资源占用率，少排放、低无人能的小环境负荷，高重复利用率、高再生性的高可循环率的建筑，在设计建筑时，必须使建筑在时间上和空间上达到一定的、定量化的标准。需要注意的是，此标准必须以当前技术水平为依据，并以技术的发展为基础而不断提高和完善。
　　 环境保护建筑的发展，可以大大减少或消除建筑系统对环境的影响。现在世界上已经有了一些公认的生态型建筑典范高成本的摩天大楼，被冠以“生态之塔”的法兰克福商业银行总部大厦，低成本的荷兰林业与自然研究院办公楼（IBN-DLO）。我国首栋生态办公样板楼已在上海莘庄建成。对于一些生态建筑的认可是有科学根据，并不能一味的商业炒作。国际上十余年的探讨与实践，对环境保护建筑体系建立了各种评估标准。各国的评估体系原则上是一致的，但强调的重点，以及评估的方法各有特色。评估体系的制定必须要考虑到本国国情，包括气候、资源，以及经济技术水平等方面的特点。国际绿色建筑的主要评价体系有：英国的BREEAM，美国的LEED，加拿大的GB Tool，法国的ESCALE，挪威的Eco Profile以及荷兰的Eco-Quantum等。评价目标一般包括环境、健康、经济三个方面，其中环境主要考虑对自然资源的“消耗”和对自然环境的“破坏”两个方面。具体涉及能源、水、材料、土地，生物多样性等方面，健康主要涉及与人类健康密切相关的室内环境质量等因素，经济考虑建筑全生命周期的投资和回报等。评价项目对不同的阶段设定不同的重点内容。我国目前现有的评估标准有两种一个是《生态住宅技术评估手册》，另一个是《奥运绿色建筑评估标准》，应该说还是刚刚开始，也有了一些评估实践，并逐步为开发商所关注。可以说，评估的建立与发展反映了对绿色建筑的理性认识。

　　 四、国外以环境保护思想为理念的建筑设计
　　 （一）美国的生态房
　　 美国诺次大学设计并建造了一种生态房。这个四居室的生态房，隔热性能特别优良，它的热能来源于人工散热、阳光及使用家电设备所产生的热量。
　　 家庭用电依靠安装在凉亭上的风力发电机和太阳能电池来提供。用水是从屋檐流下来的雨水，蓄存在地下室，使用前用沙床过滤，粪便和污水则流入一个堆肥肮里，经发酵后供花园施肥用。
　　 （二）德国的生态楼
　　 德国柏林建筑了第一座生态办公楼。大楼的正面安装了一个面积为64m2的太阳能电池来代替玻璃幕墙，且其造价不比玻璃幕墙高。屋顶的太阳能电池负责供应热水。大楼的屋顶设储水设备，用于收集和储存雨水，储存的雨水用来浇灌屋顶上的草地，从草地渗透下去的水又回到储存器，然后流到大楼的各个厕所冲洗马桶。楼顶的草地和储水器能局部改善大楼周围的气候，减少楼内温度的波动。
　　 （三）荷兰的环保屋
　　 近几年来，荷兰在推行“环保屋”方面取得了显著的成果。这种“环保屋”屋顶铺草皮，使原来光秃秃的屋顶成为绿色屋顶；四壁装有太阳能电池板，可将太阳能转化为电能；排水管用陶瓷代替塑胶管，并增加使用多种“循环再造材料”，避免混凝土及乙烯基等化学材料的过多使用。引雨水冲洗厕所，以节约用水；在室内设置了温度、灰尘、化学品、放射性毒素等测量计，以监视室内的空气污染。这种“环保屋”是由加拿大阿尔柏达的一家名为“SLAR-DRI”的公司设计成功的。目前，在荷兰建“环保屋”成本约比建普通房子高10%左右。
　　 （四）日本的生态高层住宅
　　 日本在九州市新建了一幢环境生态高层住宅，这种生态住宅，其电力由风车提供，温热水由太阳能供给。即住宅内的居民所用温热水不用煤加热，而是用装在大楼南侧的太阳能集热器提供。这种太阳能收集器，在晴天可使储水箱中的水加热到沸腾，即使下雨天也能使水加热到约55℃。每户家庭的阳台上，都装有垃圾处理机，将各家的生活垃圾进行处理变成植物的肥料。公寓外停车场的地面混凝土具有良好的透水性能，使雨水存留于地下，与停车场地内的树林形成一种供水循环系统。分隔房间的墙壁上留有通风口，并配置有通风设备，使每个住房形成良好的通风效果。在大楼前装有风车，由风车发电为公共场所照明提供辅助电源。据测算，每住户一年用于空调的电费和煤气费可节约57000日元。
　　 五、基于环境保护理念的建筑设计的宏观思路
　　 （一）基于保护自然和利用自然的建筑设计策略
　　 从物质用量和能量用量来讲，建筑活动是一个广泛而大型的人与自然作用过程，建筑的营建与使用，在获得局部小环境的同时，如果没有保护利用自然资源和整体系统的生态持续观，就会造成自然环境的退化与恶化。因此，从保护生态环境、改善环境质量、防止机体在环境影响下产生变异与退化、合理利用自然资源、减少或消除有害物质进入环境、利于人类生命活动等方面的核心内容来讲，基于环境保护的建筑设计，应主要在保护自然和利用自然两个层面上采取灵活多样、系统综合的方法策略，进行集成性设计。
　　 （二）基于利用可再生资源的建筑设计策略
　　 建筑的全寿命过程是能量和物质支配的过程，自然界的物质和能流具有循环性和有限性。建筑是材料、能量和环境系统的合成，建筑环境中的材料应为循环状态，建筑师应通过自己的智慧和劳动，在充分考虑建筑系统全寿命过程与周围环境的关系及其相互作用后将物质与能量等资源重组，合理审慎地使用自然资源，并最大限度地利用可再生的自然资源，以减少建筑活动对自然生态系统的压迫与影响。
　　 （三）基于环境保护思想的生态建筑设计内涵
　　 生态学强调人与自然共生和资源再生的人与环境之间的和谐关系，建筑与环境是有机的结合体，在创造建筑空间小环境的同时，应处理好整体与局部、建筑与自然要素之间的内在联系，更要保护建筑周围的自然大环境。生态建筑依赖于许多相关技术及其组合，是综合性的系统工程和更高层次上的回归自然，然而无论使用何种技术，总是要立足于环境的保护、资源的节约、再利用和循环生产等几个方面，因此，其设计策略具有与上述两点相同的本质性内容和内涵要求。
　　 六、实施环境保护建筑设计的具体措施
　　 （一）充分利用太阳能
　　 太阳能是绿色能源中最重要的能源，是取之不尽、用之不竭、广泛存在的天然能源，其优点是极为丰富、洁净、安全和廉价。目前，住宅区中太阳能的利用主要在三个方面：太阳能热水器、太阳能空调和太阳能电池。据资料介绍，安装一套供300人全年用热水洗浴的太阳能中央热水系统需投资约15万元，全年的节能费约为8万元，2年就可收回全部投资，而太阳能热水系统的使用寿命为15~20年，那么这套设备的节能费就高达100~140万元。许多国家都在积极研究、开发、利用太阳能，取得了可喜的成果。其中以澳大利亚和以色列最为显著，其太阳能热水器的普及率分别是30%和50%。我国研制开发太阳能起步较晚，取得了一定成效，但普及率仅为6%左右，且发展很不平衡，西部地区较集中，云南省普及率最高，达10%。
　　 我国的太阳能资源十分丰富，年日照时数为2500 h的地区占国土面积的2/3以上，有的地区高达3000 h。这为我国开发利用太阳能提供了良好的条件。随着科学技术的进步，太阳能利用的范围将会更广，能量转换效率将会更高。
　　 （二）合理利用水资源
　　 我国是个水资源缺乏的国家，一些地方，一方面缺水严重，另一方面浪费严重。节水的关键措施还是“开源节流”。居民对水的消费主要是饮和用，其中饮食用水量约占总消费量的5%，其余95%用于洗涤、排污等。在设计基于环境保护理念的建筑时，可以采用以下几种方法，使水资源得到合理利用：
　　 第一、中水系统的建立
　　 主要包括雨水及污水收集、雨水存贮、处理、冷却、再利用几个步骤。相对应的设计内容通常包括：雨水系统、车道、花池、水池等。雨水收集的相关设计主要包括屋面及地面雨水口和管沟的系统化。最重要的水质处理步骤，可以利用花池进行沉淀和过滤；利用地下室车库坡道的下部空间进行雨水存贮；通过景观水池提供中水冷却的过程。
　　 第二、保水
　　 把宝贵的不可再生的雨水资源循环利用，平衡整个地面生态系统。总平面中通过设计提供尽量多的土质加绿化，是保水的基本做法。德国人甚至采用透水砖作为马路的材料。透水砖可以尽量降低地面积水、有效抑制“城市热岛”效应，甚至能够起到吸音减噪的作用。
　　 第三水质的维护
　　 目前园区的水质景观常采用硬质池体来围合成形，好处是干湿分明，图案有设计感，缺点是水质易腐化，即浪费水资源又恶化环境。自然土质的地面，应该首选采用叠石之类的手法形成水岸，尽量维护水体的原生态和自然流通。地下室上面和室内的水景除了水循环系统以外，还应该做好防潮层，阻断水汽向建筑物其他部分渗透，同时周边的墙面、地面选用潮湿环境的构造做法，以应付可能的霉变。此外，为了提高水质的稳定性，投放微生物菌种进行生态水处理，配置放养各种水生动植物是形成优质水景的较好手段，建筑则可以通过开窗以疏散湿气、遮阳以减少藻类繁殖等等。
　　 （三）规划用地
　　 随着经济的高速发展，土地资源逐年减少。关于住宅小区的节地问题，应从三方面着手：
　　 第一、容积率控制在合理的水平，并非越低越好；
　　 第二、停车场架空或入地，即建造立体化的多层停车场或地下、半地下停车场；
　　 第三、从节地与节能两个因素综合考虑，宜建造多层和小高层公寓，控制建设单门独户的别墅，尤其是依山傍水、景观优美的“风水宝地”更不应建造高档别墅和私家花园供极少数人享用，而应建造小区公园等公共设施，供大众享用。
　　 建筑的绿化设计可以空间化：花池、花盆、墙面、屋面。屋面的轻质绿化系统已经很成熟，建筑专业主要是在设计过程中向结构专业提供相应的构造做法和荷载指标；并为屋面绿化的排水做好防、排水设计。但墙面绿化由于绿化的生长周期、花池的设置和墙面材料的选用等较多不确定因素运用较少，可利用总平面对绿化指标进行补充，包括：停车场采用植草砖，除了采用灌木分隔区间以外，以车位为单位种植乔木。由此出现的环形停车场的设计，其出发点即在于停车位对绿化资源的充分共享。但绿化充分的环形停车需要直径不小于20m的平面位置，对于占地开阔的园区建筑较为适宜。以地下停车为主的城区建筑，大量存在的是地下室屋面的绿化，包含道路、硬质铺地、草地、灌木、乔木的地下室屋面系统，需要解决更复杂的标高和防、排水问题。
　　 （四）强力整治促进环保
　　 房屋的建设和使用都存在着对环境污染的问题。环境被污染，直接危害人类健康，这是人所共知的道理。关于环境污染问题，过去只是提“三废”（废水、废气、废渣）污染，现在增加了防治声污染和光污染的内容。这是切合现实情况的。还有个问题，就是电磁污染的问题。随着人们生活水平的提高，家用电器的普及率和使用率也在日益提高，电磁污染已经出现，并有不断增长之势。电磁污染已纳入治污计划和措施之内。
　　 七、总结
　　 目前，对生态建筑的研究还处于初始阶段，世界各国都在积极探索。瑞典的“生态循环城”计划、日本提出的“大生态回廊都市”构想、意大利主持欧洲各国专家共同参与设计的“全球第一家生态村”等，虽然对改善发达国家能源和自然资源消费结构具有示范意义，但其高投入、高成本的现状，在全球范围内特别是在发展中国家还难以推广。近年来，我国在黄土高原生态居住区模式、人工湿地和北方严寒地带节能等方面进行了积极而卓有成效的研究探索和工程实践。由于我国地域辽阔，基于环境保护思想的生态建筑设计，在不同地区有着不同的含义和对策，因此，建设可持续发展的生态建筑之路还任重道远。

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