生态建筑设计的优化策略.pdf

新材料 新装饰2023 年 11 月 第 5 卷第 21 期建筑节能与环保DOI:10.12203/j.xclxzs.1671-9344.202321027作者简介：李慧明（1987），男，工程师，学士。研究方向：建筑设计。生态建筑设计的优化策略李慧明（锡林浩特市翊仲城建设计有限公司，内蒙古自治区 锡林浩特，026000）建筑是人类生活和工作的主要场所。其设计和施工效果的好坏不仅关系到人类的生活和工作，而且影响着整个社会的发展。在建筑设计、施工和使用过程中，通常会消耗大量能源，产生大量废弃物，这会破坏生态环境，危及人类的生命和生存。为了改变这种情况，有必要改变以往在建筑领域的思维观念，认识到生态建筑设计的重要性，在建设良好的生活和工作场所的同时减少使用建筑对生态环境的破坏，为人类创造高质量的生活环境1。1 生态建筑设计概述根据相关人员的调查研究，建筑能耗占我国总能耗的30%，对现代社会的发展有一定影响。在生态建筑设计中，应更加重视建筑节能，通过相应的技术手段加强对建筑能耗的控制，以大大降低建筑能耗。无论是建筑的施工还是后续使用，都可能产生大量的污染，如施工过程中的灰尘、装修过程中的各种化学涂料、使用过程中的生活垃圾等，这些物质会对自然环境造成极大的破坏，影响人类的日常生活。在生态建筑设计中，各个方面都采用了环保材料和技术，大大减少了建筑对环境的破坏，有利于现代社会的可持续发展。在生态建筑的设计中，应注意绿色系统的建设，使建筑处于充满绿色植被的环境中。一方面，建筑物周围的空气质量可得到改善。另一方面，可以加强辐射屏障，使人们在建筑物中生活得更舒适。2 生态建筑设计的价值（1）增进人类与自然之间的关系。在进行生态建筑设计时，应该把自然作为中心，利用行之有效的设计方法达到建筑与自然的和谐统一。要将周围自然环境的自然条件进行充分利用，把建筑融入到当地的自然环境中，这样就能缩短人与自然的关系，让人们能够随时随地接近自然。所以，在选择建筑施工地点时，不仅要选择有较高绿化率的区域，还应该人工加大建筑结构内外的绿化面积。比如，在公共区域中，设计出与当地生态循环相似的园林景观，在建筑过道可以设计一些绿植。一方面，绿植能够对建筑空间进行装饰，给建筑增添色彩。另一方面，绿植还能对空气产生净化效果，从而提高建筑内部的空气质量，创造出一个良好的居住空间2。（2）有利于建筑使用者的身心健康。生态建筑设计就是使建筑具有生态属性，与自然相融合。生态建筑设计不仅要关注对居住空间进行有效设计，满足人们的多样化居住需求，还要关注建筑与周围的自然生态环境和谐统一，通过增强建筑物的生态性，为建筑使用者创造一个良好的空间，使其得到身心的双重放松。与此同时，一切的建筑设计都要以人的需求为中心，使建筑具有生态性，在设计中灵活地利用建筑生态学观点，营造人与自然和谐共存的建筑空间。（3）推动建筑业的长远发展。生态建筑从根本上着眼于人们的根本需求，注重经济和生态的可持续发展。过去的建筑设计往往只注重经济效益，忽略了对建筑的生态要求和人的使用要求，造成一些建筑设计不科学。比如，有些建筑没有明厨明卫，室内没有足够的光照。随着经济和社会的发展，人们对居住环境的要求不断提升，建筑物的功能也从最初的用于遮风挡雨，逐步向人们的娱乐、休闲、工作等方面转变，生态建筑设计始终秉承“以人为本”的理念，以人们的需求为导向，确保建筑物的使用舒适性，增强建筑物的功能和环保，推动建筑业发展。3 生态建筑设计的原则（1）系统性原则。在开展建筑设计工作的过程中，要遵循系统性原则，不可分割开单独设计3。在这样的摘要院生态建筑设计，不仅是以自然生态为出发点，为人们构建一个舒适且环保的居住环境，还能实现资源的可持续利用，促进我国长效持久发展，所以当务之急就是积极进行生态建筑设计，促进建筑设计不断创新，在未来发展中获得更大突破。文章对生态建筑设计进行了概述，阐述了生态建筑设计的价值、原则以及具体内容，提出了生态建筑设计的优化策略。关键词院生态建筑；建筑设计；自然环境中图分类号院TU984.12文献标志码院A文章编号院1671-9344(2023)21-0095-0495-新材料 新装饰2023 年 11 月 第 5 卷第 21 期建筑节能与环保设计原则基础上，设计人员不能再运用传统的设计思想开展建筑设计工作，而是要将整个建筑周围环境都看作一个整体，保证建筑与周围环境相得益彰，这样的设计才能达到生态性要求，促进社会与自然的和谐发展。在遵循总体性原则的过程中，需要对自然资源进行充分利用，但是不可过度利用，必须要考虑到自然环境的承受度，在适度的范围内进行利用。（2）尊重自然原则。尊重自然是生态建筑设计原则之一，该原则要求建筑工程项目在设计阶段做好环境保护措施，在设计工作开展之前要深入建筑现场对水文条件、自然条件、地理地质条件、气候条件进行勘察，保证开发力度的合理性。在设计阶段要加强节能、绿色、环保材料和工艺的应用。在建筑项目实施阶段，有些情况下需要进行就地取材，保证开采的合理性，在尊重自然环境规律的基础上实现生态化建筑设计，促进人与自然的和谐发展。（3）以人为本原则。居住者对建筑场所环境生态方面的要求是十分关键的，要把握人对美好环境的认知和审视、对安全的关注、对健康的追求，使人的生活和精神上的双重需要都得到满足。在尊重自然、保护自然的前提下，“以人为本”的理念是城市建设与规划的重点。一个能让使用者感受到轻松舒适的建筑，就是一个完美的建筑。另外，在建筑中融入自然环境，可以实现综合性和可持续的建筑。（4）地域性原则。在建筑工程的设计过程中，有关设计人员应注意地域特征，综合考虑地质、水文、气候、资源等因素，从多个方面进行合理的设计，以保证该地区适合人民居住生活，提高工程设计方案的可行性、合理性与适用性。由于我国幅员辽阔，各区域具有不同的地理特征，例如环境气候特征、地址水文特征等方面存在显著的差别。因此，在施工项目的规划中，要充分做好施工前的准备工作，深入调查，对土壤质量、水文、气候、环境的特性进行全面的认识和掌握，并根据区域特点合理进行施工。4 生态建筑设计的具体内容4.1 外墙设计房屋建筑外墙设计主要是针对装饰幕墙，并且应用于高层住宅建筑中，通常是在房屋建筑外墙表面上，可以安装太阳能电池板和集热板，满足建筑物的供电需求，实现建筑节能减排的目标。高层建筑的外立面设计以装饰幕墙为主，在高层住宅中也有广泛的运用。一般采用在建筑的外墙上设置太阳能板和集热器，从而满足建筑的能源需要，同时达到建筑的节能和减排目的。在进行高层住宅的生态建筑设计时，必须对其进行优化，以保证其内部的通风与采光，以及建筑的室内回用。采用生态学方法进行建筑节能改造，不仅可以使其更好地发挥太阳能、自然风的作用，而且还可以减少建筑能耗。在节能减排的同时，建筑设计要更多地关注幕墙和屋顶墙体的节能，减少建筑物的能耗，减少热量的损失。然而，由于建筑物过分依赖空调，所以采用了更多的能源，对环境的保护也不能保证。为此，建筑设计人员必须对其自然通风性能进行优化。在房屋建筑生态设计过程中，需要进一步完善建筑生态系统，保障室内空气流通效果和室内采光效果，同时保障建筑物内部循环效果。针对房屋建筑外墙开展生态设计工作，有利于充分利用太阳能和自然风，优化房屋建筑物的运营效果，降低建筑物能源消耗。利用新颖的屋顶采光技术，可使光线通过中庭进入到房屋建筑，再利用阳光收集装置向建筑内引入光线，不仅可以减少热量流失，同时可以降低制冷能耗。为了提高能源利用效率，房屋建筑设计人员主要是设计幕墙和顶部墙，节省建筑能源消耗，降低热辐射。但是这种设计方式需要利用较多的电力资源，同时不利于保障空气质量，这是因为建筑过于依赖空调。为了解决这一问题，房屋建筑设计人员需要优化建筑物的自然通风效果。4.2 平面设计在生态建筑设计中，平面设计起着举足轻重的作用，需要通过对建筑体型系数、散热比等参数进行全面分析，估算室内热损失速率。譬如，建筑体积所占比例越大，室内热损失的速率越快，这一点在未来的建筑设计中必须加以考虑4-5。为了减少室内热量的流失，在进行建筑外观设计时，生态建筑工作者也要融入生态思想，抛弃抽象的花哨的设计，采用简单、大气的设计。同时，生态型建筑的设计人员也要保证每一种室内设施的布局都是合理的。比如，对一些不能充分利用自然光的地方改为升降机和计算机室，这样就能大大提高其他地方的阳光利用率。在此基础上，提出一种适合于生态型建筑的天井式建筑，借此提升建筑的整体通风效能，并可借由天井式建筑的设计，提升建筑整体的通风效能。4.3 气候适应性设计对建筑工程开展设计过程中要始终运用具有环保性的施工材料。而且在实际施工期间要运用生态材料，如生态水泥等，这种生态材料除了有健康环保等优势以外，还能更好地适应施工区域自然环境，降低气候对工程项目施工所造成的影响。此外，生态建筑设计要根据施工现场气候环境开展设计工作，留够充足的保护性空间，全方面考虑房屋建筑的绿化率、水96-新材料 新装饰2023 年 11 月 第 5 卷第 21 期建筑节能与环保温和环境等，合理地开展设计工作。比如，对人工湿地、水文景观等进行建设，对室内外的温湿度以及气候情况进行有效调整，以满足节能减排、气候舒适的目的，降低环境污染，确保建筑设计中能够有效运用和体现出生态建筑技术。4.4 通风设计城市空间形态直接影响通风方面相关的效果，为了提高自然方面相关的通风水平，可以分析房屋建筑设计中的风流过程，使用软件模拟和详细分析，调整风口和布局方向，从而准确定位建筑物进气口。建筑物的密度和高度也会影响室内空气循环，因此在建筑物的设计和规划过程中，必须严格控制进气口，并使用开口加强环境气流。此外，由于自然通风条件，风能被用来调节和优化建筑物的温度和湿度因素，提高空气循环效率，产生室内和室外空气对流，但在没有自然通风条件的情况下，可以使用适当的设备和人的设计提高室内通风性能。对此，可以通过设计用于提高室内空气流动性的廊道或设计用于实现室内和室外空气旋转的新风系统来提高自然通风能力。在房屋建设项目中，采用环保节能技术，满足通风需求，采用新型分散式空气系统分散集中供气口，在此基础上使新鲜空气从室外流向室内各个方向，同时实现室内外空气循环6-7。5 生态建筑设计的优化策略5.1 优化建筑方案规划生态理念在新时代背景下要渗透到建筑设计的各个阶段，在设计过程中，要强调建筑与生态环境融为一体，合理控制空间规划和建筑形体，减少建筑能源消耗。在建筑工程的设计环节中，相关设计单位需注重地域性特点，充分考虑施工区域的地质条件、水文条件、气候条件、资源条件等，从多角度出发，深入贯彻自然性原则，遵循自然规律，有的放矢地规划工程设计，从而促进建筑工程的绿色发展，确保其实用性的同时实现与自然的协调发展8。同时，要从建筑结构的整体地理环境出发，了解建筑结构用途并进行全面性分析，充分考虑房屋的朝向、采光、通风等自然条件，通过对建筑场地、构件的合理使用，加强对于各个建筑功能模块之间的系统性研究，统筹规划空间设计，从建筑空间的合理组织中实现低碳理念。在空间设计过程中，设计人员要考虑不同空间的不同需求，注重人们的安全性、舒适性，在人口密集的地区灵活设计不同的建筑空间，从而提高建筑空间利用率。最后，全面系统的设计可以从建筑的空间结构、设备系统和建材选择的角度考虑，从而实现优化整个建筑生态系统的性能。例如，在建筑设计中，应采用节能、环保型设备和系统，同时考虑到空气污染排放、水资源和环境噪声等问题，确保整个建筑生态系统在各方面的性能都能得到充分的发挥。5.2 强调利用自然环境在建筑设计中应用生态建筑设计理念和技术时，要因地制宜利用当地的自然环境，强调建筑物和自然环境的协调，最终设计出能够与自然环境共生的建筑。我国南北方的自然环境有较大的差异，单一化的生态建筑模式势必无法获得良好发展，所以应该综合分析当地的自然环境，让建筑可以成为生态系统的一部分。无论是生态建筑的设计还是施工，均要最大限度减少对自然环境的破坏，确保生态建筑与自然环境有效融合。在将建筑和自然环境有效结合时，可以采用两种设计方式。第一，强调人与自然、建筑和自然的共生，达到生态建筑设计的目标。第二，应用适宜有效的技术手段，将自然引入到建筑设计中，提高建筑的生态化，最终实现生态建筑设计。在利用自然环境时，要坚持因地制宜的原则，充分利用当地现有的自然环境，对生态建筑设计理念进行革新和优化，确保能够很好地利用自然环境。以广西黑衣壮传统民居为例，其充分利用当地现有的石头、木材和泥土，同时借助柱子将建筑物架高，与地面有合理的高度，能够适应当地潮湿的生活环境。除此之外，在生态建筑设计中，如果自然环境存在缺陷，则可以尝试用建筑技术、设计手段进行优化，发挥出自然环境的最佳优势，这也是充分利用自然环境进行生态建筑设计的重要思路。总之，生态建筑设计中，要考虑和利用好自然环境，不能破坏自然环境。5.3 采用新能源根据太阳能资源的分布情况，太阳能资源主要集中在我国西部、中部和南部。因此，从区域角度看，这些地区具有发展太阳能的优势。目前，我国正处于经济发展的快速增长时期，对能源的需求日益增加。随着能源问题和环境问题日益突出，对新型可再生能源产生了迫切需求。在这种情况下，太阳能具有很大的发展潜力和良好的发展前景。对于用户而言，使用新能源具有较多的优势，可以进一步提高建筑性能和环境舒适度，提高生活质量。使用太阳能时，需要注意正确的使用方法。第一，在安装太阳能热水器时必须进行正确的安装。第二，注意安装太阳能热水器要与建筑主体结构相结合，注意太阳能热水器的位置。第三，太阳能系统在运行过程中应该尽量保持稳定，防止意外情况发生。第四，要注意防水问题，防止漏水和其他问题发生。第五，在使用97-新材料 新装饰2023 年 11 月 第 5 卷第 21 期建筑节能与环保过程中注意节约能源。为最大限度地利用太阳能，可将其与建筑围护结构融为一体，充分利用采暖功能。太阳能热水器与建筑主体结构相结合，不仅能节省能源，还可以提高建筑的节能效果。太阳能技术主要是利用太阳辐射的能量。如果太阳光照充足，那么太阳能就可以转化为热能，通过加热周围水温来使室内达到温度要求。例如，可以使用真空管、平板、双平板或多层真空管等热水器或太阳能热水器来加热生活用水和其他生活用水。同时，太阳能的利用也能够提高室内的舒适度。太阳能热水器是建筑的重要组成部分，使用太阳能热水器可以节约能源，降低成本。目前，太阳能热水器行业竞争激烈，为了赢得市场和客户的信任，企业应该采用高科技创新技术，保证产品质量和安全，提高建筑的节能效果。同时，其还可以降低成本。只有不断开发新技术、提高产品质量、创新产品才能满足市场和客户的需求。5.4 使用具有环保效果的绿色建筑材料各种绿色环保材料是贯彻实施低碳设计理念的物质基础。在生态理念下进行建筑设计过程中，要注重对节能环保材料的应用。在建筑设计和施工过程中都会涉及各种各样的建筑材料、建筑设备，因此要做好材料、设备类型的选择，满足施工要求的同时，坚持绿色环保健康的低碳标准，选择低碳环保材料。在材料选择以及使用过程中，还需综合考虑各种因素，落实环保材料的科学使用。比如考虑材料的物理性能、力学强度、适用范围等综合指标，结合低碳理念，总体考虑采用的环保材料类型和使用部位9-10。同时，在进行材料选择的过程中需要提高对环境保护理念的重视程度，选择环境负荷较小的施工材料进行应用，以此降低对周边环境的不利影响。比如当前市场中最为流行的各种复合材料以及生态建材，这种类型的建筑材料在性能方面相对较强，能够降低对周边环境的危害程度，同时有效提升建筑的整体质量。此外，建筑单位需要注重对相关材料的知识普及，并对材料进行较为明确的归类与分析，充分考虑材料在生产、施工过程中所产生的消耗，对于运输距离的远近、污染产出状况、储存的便捷性等环节进行考虑。在材料应用过程中会不可避免地产生余料，因此要加强对于材料的回收处理，避免产生大量的有害垃圾，避免材料的浪费，这也有助于建筑企业进一步实现成本的控制。5.5 合理利用地方特色我国是一个多民族的国度，各个民族有着各自独特的文化特征，其建筑形式也不尽相同。要落实好生态建筑设计，必须认识到本地的民风，并对其所具有的民族信仰进行充分的认识，再将其与当地的建筑理念相结合，融入本土的文化，将其融入到具有民族风格的建筑之中，让现代科技与民族性相融，为生态建筑的施工创造出新的元素，让居住环境与自然环境相协调。在生态型建筑的设计中，以自然资源为中心，将所有的自然元素都合理地加以利用，从而达到建筑的生态性。例如，日常使用的风力、水力、太阳能发电等，这些都是与大自然结合的，通过运用自然的方式，让整个建筑物与自然相协调，达到视觉上的愉悦感，创造一个绿色的生态空间。在这种条件下，太阳能可以实现生活用水和电能的使用，节约能源，节约生活用水，实现建筑的绿色管理。综上所述，随着建筑行业的不断发展以及人们环境保护意识的逐渐提高，实现建筑与生态的完美统一成为未来发展的方向。生态发展需要涵盖多方面多角度，如经济生态化、科技辅助生态化等，而建筑生态化发展同样也是城市绿色经济发展的关键。在生态建筑设计中，需坚持因地制宜原则、能源循环转换原则，生态经济平衡原则，并在建筑设计中创新设计理念，完善设计规划、有机结合环境与建筑、融入新能源新技术等。总的来说，注重生态设计不论是对建筑业还是社会都起到了积极的作用，让人们回归自然，更加注重绿色环保，逐渐探索出一条人与自然和谐共存的道路，然而生态设计目前还并没有完全成熟，许多地方有待完善，等着人们继续开发探索。参考文献院1 申纪创.生态建筑设计理念在房屋建筑中的运用研究J.产业创新研究,2022(20):121-123.2 施媛婷.生态建筑设计在城市规划设计中的应用研究J.城市建筑,2021,18(17):17-19.3 刘威.高层建筑设计中生态建筑设计分析J.居舍,2021(10):82-83,87.4 徐含成.生态建筑设计分析J.房地产世界,2021(23):28-30.5 徐肖雪.建筑设计中的生态建筑设计分析J.大众标准化,2022(14):48-50.6 郑锐填.生态建筑理念在高层建筑设计中的运用分析J.四川水泥,2022(11):116-118.7 涂鸿鸣.绿色生态建筑设计及其案例分析研究J.建筑技术开发,2020,47(17):128-129.8 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