人類為生存而依附的建築及其建成環境是自然的再生裝置,也是生態系統的壹個組成部分。生態環境的惡化無疑與現代文明的發展有壹定的關系。於是布萊恩·愛德華茲主張:“我們面對的是壹個不太確定的未來,因此,我們應當遵循的壹個最重要的原則,便是向過去學習——重視和理解鄉土建築的結構和風格,使用當地采購的材料,當地供應的能源和當地的傳統工藝。” 從生態學角度看,人類對自身生存環境的適應表現在生活的各個方面,人類的居住生活和建造活動對這種“適應”也有充分的表現。這些保留至今的傳統建築的大多數做法和形式都是經過長時間對當地氣候、資源等條件適應後的產物,它們在最大程度上創造了實用合理的生活條件。傳統建築因地制宜,就地取材,與環境和諧的方法,尊重基地環境,節約使用資源和能源的設計原則有***同的契合點。因此,效仿傳統建築,重新挖掘、評價與發展傳統建築的生態設計經驗和做法,成為生態建築的設計途徑之壹。 1建築與自然和諧***生,合理利用空間 隨著城市化進程的加快,對土地資源掠奪性的開發和攫取,已顯現出供應的危機。怎樣合理經營生存空間——既保證生態平衡又可獲得必需的物資和能源;既要擴充生存空間,又要保證必要的生態環境,解決這壹問題,極富生命力的傳統建築——窯居和幹欄民居,為我們作出了提示——為解放土地和還原生態,向地下和空中發展。合理開發和利用地上地下空間是解決有限土地資源和改善生態環境的有效途徑。 1.1窯居——向地下要空間 20世紀80年代國際隧道協會(ITA)提出“大力開發地下空間,開始人類新的穴居時代”的口號。始於黃土高原的傳統窯居(圖1a)從整體環境到單體建築,都是順應特定地區的自然、社會和經濟狀況的限定,依靠營建過程中的智慧,在土地資源匱乏的條件下,壹方面向土層索取有效空間,不占用良田;同時,將空間進行立體利用,保證生產與生活互不妨礙。窯頂覆土可種植適宜的經濟作物,增加了植被、固化了塵土和調節了氣候,使得窯居的營建達到了零土地支出,並與庭院經濟有機結合,達到了節地與經濟的雙贏效果。 在當代,建築、街道乃至城市轉入地下,從而解放土地、讓出生態與農耕作業空間,已成為現代大都市的建設發展趨勢。在現代技術條件下,東京已建成的八重州地下街(圖1b)、開封的相國寺地下商場(圖1c),已成功表明了這壹可能性。 1.2幹欄建築——向空中發展 上古傳說中,有巢氏為避免族人遭野獸侵襲,教民構木為巢,從此就有了房屋。雖然有巢氏其人不壹定存在,但幹欄式民居(圖2)確實是從原始的巢居發展而來的。巢居—幹欄,它從壹開始就與自然相結合,始終都保持著讓出土地、尊重自然的原則。幹欄式房屋的特點是擡高房屋地板,以適應南方地區特殊的生存環境(潮濕,多蟲),同時亦可利用下部空間。這對於後來吊腳樓、樓閣的發明,並最終導致架空底層樓房的形成有直接的啟示。 2采取生態的設計方法及措施,降低建築耗能 建築處在消費的前沿。保羅·索萊裏在其生態建築學中指出:任何建築或都市設計如果強加破壞自然結構都是不明智的,號召將富勒的“More with less”原則應用到建築中去,對有限的物資資源進行最充分、最適宜的設計和利用;反對使用高耗能,提倡在建築中充分利用可再生資源。在歷史的長河中,人們在地球上修建了許多尊重自然,利用可再生資源的耗能極低的建築,如海德拉巴的風鬥、吊腳樓、黃土窯居等等。 2.1通風 作為建築環境改善的重要手段之壹的建築自然通風是生態建築設計的重要問題。著名的皖南民居就是通過結合當地自然、氣候、地理因素解決自然通風的很好例子。盡管皖南地區夏季室外溫度達到37℃~38℃,夜間也有25℃左右,但這些民居可以日間室內溫度基本控制在31℃左右,夜間也能接近室外溫度。其奧妙在於民居是通過特有的天井來達到日間抑制風壓自然通風,夜間促進熱壓自然通風迅速降溫。自然通風的原理概括起來有風壓通風與熱壓通風。 2.1.1 風壓通風 利用水平風壓來推動氣流。最能體現這種通風方法的建築形式,就是四面無窗、無墻的“亭臺建築”,例如太平洋薩摩亞的民居就是典型的“亭臺建築”。日本的活動“隔間”,也是壹種在需要時能夠完全開放通風的“亭臺建築”。另外以底層懸空的“幹欄建築”,當然是這種通風方法的極致之作。(見圖3) 2.1.2 熱壓通風 位於英國Leicester的De Mountfort大學工程與制造學院的機械工程大樓(Queens Building)(圖4),就是壹件利用中庭熱壓通風設計的經典之作。大樓的中央演講廳由於進深較大,且只有壹面開窗,利用大樓的高室內發熱量,在英國首創以自然熱壓通風設計來取代冷氣空調設備的實例,是壹棟低能耗、低環境沖擊的生態型建築。
2.1.3 熱壓導風 在巴基斯坦Sind省小鎮(圖5),全鎮各式各樣,參差不齊的捕風塔,均面對相同的常年風向,以導引氣流進入各戶起居空間。在伊朗的Yazd鎮(圖6),人們利用附有通風塔的水井中水分的蒸發冷卻作用,然後通過的氣流變成濕潤的涼風,以改善當地的幹熱氣候。1973年,英國倫敦建築協會,曾針對埃及壹棟附有通風塔與中庭噴泉的民居(圖7)進行通風實測,發現即使在幹熱強風的氣候中,經過通風塔與水池調解後,起居空間之風速與溫濕度均十分宜人。 2. 2 保溫 在寒冷、幹熱氣候有良好效益。傳統窯居的厚重被覆蓋結構(圖1a)形成了穩定的室內熱環境,當室外溫度變化劇烈時,其與被覆蓋結構間的熱傳遞減慢而產生了時間延遲,且天然材料的運用避免了生產、加工和運輸的耗能,使窯居成為天然的節能建築。在幹熱地區,如中東、撒哈拉沙漠,室外溫度最高可達50℃,亦即室內外最大溫差高大25℃,因此在幹熱氣候的建築多采用小窗與厚重的泥墻(圖8),以保溫的手法來抗拒溫差與日輻射所帶來的熱浪侵襲。阿拉斯加的愛斯基摩人於攝氏零下數十度的天寒地凍氣候下,在冰屋內只要燃燒壹盞海象油的油燈,就可以保持20°C的室內溫度,這表示冰塊也是壹種超級保溫節能的建材。 2.3遮陽 遮陽對於減低熱輻射有絕對功效,因此熱帶傳統民居多具有大大的屋頂、深深的遮陽,甚至可以沒有墻面,但不能沒有屋頂。事實上,現代高樓建築不可能再強調大屋頂造型,過去的“屋頂”文化在現代建築的營建中,應積極轉化成為陽臺及遮陽板的遮陽方法,深深地遮陽,美麗的陰影,無疑才是熱帶建築美學的特征(圖9b)。而在炎熱幹旱的沙漠氣候中,印度拉賈斯坦邦的傑伊瑟爾梅爾市(圖9a)四通八達的街道網、合理布局的彼此遮陽的設計策略,創造了壹個整體舒適的都市環境,每所住宅都有院落並在入口設有積熱設施,對考慮太陽位置的街道設計研究說明了街寬、建築物高度之間通過相互這樣形成壹個涼爽環境的復雜關系。 2.4采暖 “南人習床,北人習炕”,作為冬季取暖的壹種主要設施,火炕式取暖方式是壹種非常符合養生學的生態技術措施。傳統火炕(圖10)壹般將火炕與竈臺相連,火炕以植物稭稈、茅草及少量的煤為燃料,通過將與炕相連的竈炊事產生的高溫煙氣引導到炕體煙道中來,加熱炕體,使炕表面溫度升高,以整個炕面作為散熱面,均勻地向室內輻射熱量而達到取暖效果,隨後,煙氣從炕體另壹端的煙囪排出。但是,此種采暖方式,燃料燃燒不充分,熱效率低,高溫煙氣攜帶的大量熱量未經充分換熱便排出室外,造成能源浪費和環境汙染。如果使用清潔能源或可再生能源代替傳統燃料,利用新技術改造傳統火炕(如太陽能火炕),克服傳統火炕的弊端,賦予其新內涵,這種方式將是最合理、有效的生態采暖方式。
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