张波 ZHANG Bo
（天津大学建筑设计研究院，天津 300073）
（Tianjin University Research Institute of Architectural Design & Urban Planning，Tianjin 300073，China）
摘要：为了降低高层建筑的能耗并减少其对环境造成的影响，生态建筑学的概念被提出，并逐渐被应用到高层建筑的设计当中。本文对生态建筑学在高层建筑中的运用进行了探讨，希望对建筑设计工作者们能够起到参考借鉴的作用。
Abstract: In order to reduce the energy consumption of the high-rise building and reduce its impact on the environment, the concept of the ecological architecture is put forward, and IS gradually applied to the design of high-rise buildings. In this paper, the application of ecological architecture in high-rise building is discussed, to provide reference for architectural design workers.
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关键词 ：生态建筑学；高层建筑；设计
Key words: ecological architecture；high-rise building；design
中图分类号：TU208.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）21-0215-02
0 引言
随着城市化进程的逐渐加快，我国高层建筑的数量也呈现出爆炸性增长的趋势，这一方面反映了我国社会经济发展水平的提高，但同时也带来了一些消极影响，如高层建筑会带来对能源的大量消耗，同时在使用过程中可能还会对周边环境造成一定的不利影响。为了降低高层建筑的能耗并减少其对环境造成的影响，生态建筑学的概念被提出，并逐渐被应用到高层建筑的设计当中。本文对生态建筑学在高层建筑中的运用进行了探讨，希望对建筑设计工作者们能够起到参考借鉴的作用。
1 生态高层建筑设计的基本原则和目标
所谓生态高层建筑是指将建筑生态学运用到建筑设计当中，能够实现建筑产品与周边自然环境的和谐相处，而且能够对建筑的使用和维护产生积极效应的一种设计。在当前我国能源紧缺问题日益严重的今天，将建筑生态学运用到高层建筑的设计当中，强调高层建筑的节能效应和环保效应，可以被认为是当下生态高层建筑设计的基本原则，具体可被概况为5R原则，即Revalue（再评价）、Renew （更新改造）、Reuse（重复利用）、（Reduce减少消耗）、Recycle（循环利用）。
Revalue是指运用生态环保的视角对高层建筑的设计工作进行再评价、再审视。经过工业革命的发展，人类在经济和物质生产方面取得了极大的成就，这反映在当代社会的各种物质产品较以往而言极大丰富，这一方面促使了人类经济社会的发展，但同时也给自然环境造成了严重的污染。因为工业生产会消耗大量的资源，同时在生产过程中会产生大量的废弃物，这造成了当今世界面临的能源紧缺问题和环境污染问题日益严重，并且已经严重威胁到了人类的生存和发展。为了解决能源危机和环境污染问题，当前人们已经开始用生态环保的眼光对过去的行为进行再审视和再评价，建筑设计领域自然也不例外。以往高层建筑设计重点强调的是建筑的使用功能和外在艺术表现形式，对建筑使用过程中可能对环境造成的污染以及能耗问题却缺乏足够的重视。现在随着观念的更新，越来越多的人开始用生态环保的视角来看待建筑设计活动，评判一个高层建筑设计质量的标准融入了越来越多的生态环保要素，高层建筑的可持续发展能力受到了越来越多人的重视。
Renew是指对一些老旧的高层建筑进行更新改造，以使其能够重新被加以利用。对于一些不符合节能环保要求的老旧高层建筑，如果仅仅是简单的采取拆除措施，则不仅会产生大量的建筑垃圾和噪音污染，并且还会对自然环境的承受力造成一定的不利影响。同时，拆除老旧高层建筑还意味着必须开始新一轮的建筑建造，这同样会消耗大量的人力、物力和财力，并且也会产生大量的建筑垃圾和噪音污染。事实上，如果老旧高层建筑通过一定的更新改造可以被重复利用的话，那么实施拆除与重建的活动就是对资源的一种严重浪费，是与生态高层建筑的设计理念相悖的。反之，如果尽可能地利用现有建筑，通过应用一些节能环保技术对现有建筑实施改造，使其能够达到生态高层建筑的标准，那么不仅可以节省大量的资源，而且还可以起到保护环境的作用。以某老旧高层建筑的节能改造为例，针对该建筑原中央空调运行在固定功率下造成能耗较大的问题，利用变频器、PLC以及温度传感器等先进元器件对中央空调进行了节能改造（如图1所示），改造后的系统利用温差进行闭环控制，可以根据传感器检测到的室内温度自适应地调节水泵的输出流量，从而实现了降低空调能耗的目的。经过实践检验，改造后比改造前整个中央空调系统节能近20%，节能环保效益显著。
Reduce是指在高层建筑的设计过程中，通过采取一定的技术措施来降低建筑使用的能耗。在确保建筑正常使用功能不被影响的前提下，应通过在设计规划阶段尽可能合理的应用节能环保技术，以达到降低建筑能耗、减少对自然环境污染的目的。
Reuse是指在进行高层建筑的设计建造过程中，应尽可能地利用以前剩余的一些资源，如可将从废弃建筑中揭下来的地砖应用到新建筑当中，将从废弃建筑中拆除下来的一些电气设备、家具以及旧零件等进行重新利用，这样可以减少对大自然的索取，进而起到保护生态环境的作用。
Recycle是指在进行高层建筑的设计过程中，应加强对能源和资源的回收利用，尤其是加强对稀有资源、紧缺资源以及自然不可降解物质的回收利用。例如现在高层建筑对水资源的消耗都比较大，如果所有污水都一次性排放掉的话，则不仅会污染环境，还是对水资源的一种严重浪费。在高层建筑的给排水系统设计中，就可以加入对水资源的回收利用设计，如可以对雨水和一般生活用水进行收集，在经过一定的处理后可以作为厕所冲水和景观水体使用。如图2所示的某小区建设的分质排水系统，将优质杂排水与黑水进行分流，黑水经过粪池预处理后直接排入市政污水管道，而优质灰水经过接触氧化处理后可以送人小区的高位水柜，作为道路冲洗、洗车以及景观水体等方面被循环利用。
除了以上5R原则外，生态高层建筑的设计还应该反映在对建设设计的预见性上。高层建筑物所在地的自然气候环境、人文条件、经济发展水平以及建筑产品未来的发展趋势都应该在设计过程中被充分考虑，只有充分把握区域环境的变化和发展，并在建筑设计过程中有所体现，才能确保设计出的建筑物就像是当地土生土长的植物一样树立在大地上，进而也才能谈得上满足建筑物的可持续发展要求。
2 生态建筑学在高层建筑设计中的具体运用思路
2.1 注重生态型高层建筑空间组合设计 在进行高层建筑设计的过程中，要注重对空间的组合进行生态设计，如可以建筑空间进行功能分区，针对不同分区对温度、自然光以及景观的不同要求，采用不同的生态设计，在确保建筑舒适度的同时满足建筑生态性的设计要求。如在进行交通核位置设计时，除了需要考虑经济性和结构均匀性外，还要重点考虑热工效应和环境舒适性；在进行建筑内平面空间的设计时，以尽量确保南北朝向，从而使平面空间布置达到最有效。最后，在确保建筑内主要空间生态性的同时，还要尽量使电梯房、楼梯等重要辅助空间满足自然采光以及通风良好等方面的要求。
2.2 强调建筑物结构体系的生态化 自然环境的能量流动和物质循环，为人类的生存和发展提供了必要的物质基础。人类的建筑产品伫立于自然环境当中，它同样也应该与自然环境协调发展，进而构建出一个良好的生态系统。这就要求我们在进行高层建筑设计时，必须对建筑所在地的土地、环境、植被以及气候等特点进行全面考虑，采用与周边环境相适应的结构形式，以实现建筑产品与自然环境的和谐共存。
2.3 做好建筑物的“表皮”生态设计 所谓建筑“表皮”，是指能够改变建筑室内外物理环境的外围护结构，具体则包括外墙、屋面、底层架空的楼板以及一些附属构件等。生态建筑设计除了关注“表皮”对高层建筑的装饰功能外，还更加强调对“表皮”的控制与支撑功能，如关注太阳的辐射热、自然光、风、人的生理舒适度、烟雾和有机化合物气体污染等要素，更多方位的为使用者提供了健康舒适的建筑环境。
2.4 在建筑形态设计时应着重考虑生态与节能 在进行高层建筑的设计过程中，应尽可能多地利用自然环境中的资源和要素，如通过对建筑的采光进行优化设计，使建筑尽可能多地利用自然光照，以减少对电灯照明的依赖；又例如还可以对建筑的朝向以及空间布局进行优化设计，以尽可能加大建筑的自然通风，从而减小夏季对空调的依赖等等。此外，高层建筑还可以通过加大对太阳能等可再生资源的利用（如图3所示），以达到降低建筑能耗的目的。
3 结束语
随着能源紧缺和环境污染问题的日益严重，打造生态高层建筑已经成为了一种发展趋势，而这就要求我们在进行高层建筑设计时，必须加大对生态建筑学的运用，以尽量的减少建筑对自然环境的影响，节约能源并维护生态平衡，走可持续发展道路。
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