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摘要：新時代，人們不得不重新審視人、建筑和環境的關系，建筑師開始思考從根源上解決建筑對能源和環境的影響，生態建筑應運而生。鄂爾多斯地區在經濟建設飛速發展的同時，尊重對自然環境及人文環境的保護。文章從分析地理狀況、氣候特點、資源能源及人文特征入手，希望找到適合鄂爾多斯地區發展生態建筑的策略，為實踐提供一定的指導意義。

關鍵詞：生態建筑；建筑設計；應用策略

1人、建筑、環境的相互依存關系

c建設，每一個建筑都消耗著各種資源，如何平衡這一關系，已成為人類不得不面對問題。另一方面，環境不同，對建筑也產生了極大影響。如在我國緯度較高的東北地區，太陽入射角很小，冬季漫長，建筑朝向注重爭取更多的太陽輻射，避免相互遮擋，形成了東北大院；華南亞熱帶地區，夏季在副熱帶高壓控制下，空氣濕度大，熱量不易散發，因此，該地區的宅院的主要目的為遮陰、避陽，建筑物間距盡可能縮小，借助建筑間互相遮擋獲得較大的陰影區，因此這一地區的合院就演變成了明堂；而熱帶地區合院民居的院落演變為小小的采光天井。除了采暖、遮陽、通風等基本功能外，即使在同一氣候區其他條件的變化，也使得建筑的構造形式或功能處理也存在一定的差異，如水文、地質、人文等條件的不同。因此人類既不能無休止地因建筑而消耗其他資源，也不能用一種建筑和構造形式去適應所有地區，因而這就需要從具體情況出發，根據不同地區的地理狀況、氣候溫度、資源環境、生產力水平、人文特質等因素來考慮建筑的空間布局、能量轉換、材料結構、建造技術手段等要素。

2生態建筑要點

通過對鄂爾多斯地區環境的分析，得出其以高原、山地結合等地形地貌為特點，具有風大沙多，雨雪較少而集中，空氣干燥，冬季漫長夏季短促，夏季陽光充足的氣候特點，經濟發展速度快，能源豐富且儲備量大，游牧與定居的雙重人文特征。在設計過程中盡可能尊重和保護留有原生態要素，維護其完整性，使建筑環境與自然環境融合共生；建筑設計應遵循整體有序、平衡、循環再生的原則，實現低能耗，從而降低自然生態系統的物質與能量輸出；環境氣候的變化也對地方文化的發展有深刻影響，甚至地域文化是在千百年來環境氣候的影響下形成的。

3鄂爾多斯地區生態建筑設計應對策略

3.1風對建筑形體的影響和利用。環境氣候的變化也對地方文化的發展有深刻影響，甚至地域文化是在千百年來環境氣候的影響下形成的。草原蒙古包就是反映建筑形體與風環境關系最生動的例子。蒙古包的形體是智慧的蒙古族人在長期的游牧生活中創造出的一種獨特的建筑形式，被稱為哈那墻的木龍骨，它可以輕松打開與合攏，便于移動安裝的同時保持了極輕的結構狀態，在受到風荷載的時候，依靠自身的彈性抵抗風力，整體性的支撐結構及曲線的表現隨風力的變化而出現彎曲，可以較好地化解風對建筑的影響。蒙古包圓形的平面與類錐形的屋頂在獲得最大空間的同時圍合成較少的外表面積，多曲率的形體也減弱或化解了風的不利影響，是輕質結構利用整體結構和形體選擇適應環境的完美建筑，多年來一直是國內外建筑學界熱衷的研究對象。此外建筑還可以利用特殊的地形、植被等減少風對建筑的不利影響，如遮擋、覆土、設置風障等。總的來說，鄂爾多斯地區寒冷，受開窗面積不宜過大、建筑平面盡量規整的節能要求影響，建筑的形式受到較大的制約，如此一來，利用更為有效的通風方式不僅可以使建筑從形式中解放出來，如設置可調節的通風口、利用風井、中庭等空間來組織通風，高效的同時使建筑產生豐富多樣的建筑形式，也有效控制了風大、沙多等不利因素的困擾，并且風井、中庭等空間與其他外在條件的組合也可為建筑帶來眾多的附加效益，如除沙、過濾、加濕、加熱或冷卻空氣等，起到了“自然空調”的效果。多數情況下，建筑通風是比較復雜的，由于風是受溫度差及氣壓差所產生，研究建筑通風的前提就必須了解風流動的特點及規律，這其中主要有熱壓通風、風壓通風、混合通風等。（1）熱壓通風：理論上建筑物的通風口滿足進風口低于出風口時就會形成熱壓通風。利用熱空氣上升的原理，在建筑較低地方設通風口可將上升的熱空氣從室內排出，而室外新鮮的冷空氣則從建筑底部較低的通風口被吸入。通風的效果與進、出風口的高差和室內外的溫差有關，室內外溫差和進、出風口的高差越大，則熱壓作用越明顯，這種的通風方式常用于有足夠高的室內空間，如廠房、體育館等。（2）風壓通風：風壓通風是指風在吹向建筑時，建筑的迎風面會承受正壓力，受建筑的遮擋風會在繞過建筑的同時在各個側面及背面產生負壓。如果利用建筑設計在不同方向的表面設置不同的通風口，或利用形體設計控制通風的形式，就會放大或減小這種通風的效果。在鄂爾多斯地區，冬季漫長寒冷，傳統民居建筑中往往會在南向開較大的窗戶以獲得冬季的日照，北側的窗戶非常小，以減少冬季散熱，而夏季則有涼爽的“穿堂風”，就是利用了不同迎風面與背風面的壓差，設置不同的大小洞口，很好地滿足了冬季的保溫與夏季的通風需求。（3）混合通風：在日常的生活中，建筑熱壓通風與風壓通風常常是一起出現的，兩種作用相互疊加，相互影響，有時會放大通風的效應，有時則會相互抵消。由于風壓受季節、風向、環境、建筑物外形等影響，風壓與熱壓的通風作用會呈現千變萬化的效果，并不是簡單的線性關系。如夏季在利用“穿堂風”形成通風效果時，要注意建筑的迎風面要與夏季主導風向形成一定的角度且不宜小于45度，群體建筑的布局也應優先考慮錯列式、斜列式等布置方式。在鄂爾多斯這樣的寒冷地區還應該考慮冬季通風口的保溫措施。3.2“煙囪”效應的利用。傳統的煙囪是利用氣壓在空間中產生“抽拔”效應的典范，這在鄂爾多斯地區乃至北方都極為普遍。同時這一形式的意義也包括氣井、風井、通風塔等多種建筑元素。在鄂爾多斯地區受氣候和地區習慣的影響，夏季室內空氣干燥，冬季則很少開窗通風，很難保證室內空氣的舒適性。如果將氣井、風井等要素引入建筑中，不僅可保證室內的新鮮空氣流通，在釆取一定的控制措施下，還可解決室內舒適性的問題，如在一些公共建筑中利用形體設計將風引入地下，冷卻的風帶著地下潮濕的空氣通過風井進入室內，起到室內通風及加濕的效果；冬季如果在建筑外墻設置有氣流控制閥的通風口，經過風井將新鮮空氣導入地下室升溫后再進入室內，即使在冬季保證門窗氣密性的情況下也可保持室內自然通風。可將風井分為進風井和出風井兩種類型（見圖1）。3.3建筑中庭設計。（1）中庭的產生。受地區氣候的影響（冬季漫長、氣溫低），這就對建筑內部空間環境的舒適性提出較高的要求。中庭空間的引入，一方面，增加了室內、外空間的多樣性，減少了外部空間舒適度較低的遺憾；另一方面，在節約城市用地及節能的要求下，建筑的進深不斷加大，而建筑的外界面的量與空間的量存在著一定的對應關系，外界面過剩則產生資源與能源的浪費，尤其是對于寒冷地區；外界面不足時，受經濟技術手段的制約（如采光、通風與建筑結構之間的矛盾）就會提出為改善內部環境而進行的人工補償。這樣中庭就成為建筑內部空間體量擴大后，舒適度降低和外界面不足而進行協調的結果。中庭的形式主要有圍合型與周邊型（見圖2）。（2）中庭對外界環境的冷熱緩沖作用。建筑中中庭的引入起到了對外界環境的冷熱緩沖作用，中庭相當于建筑的溫度調節器，夏季，頂部開有天窗的中庭由于煙囪效應加強了室內通風的效果，帶走室內熱量；冬季封閉中庭的“溫室效應”又可以降低建筑的能耗。但鄂爾多斯地區由于晝夜溫差較大，夏季的中庭室內的通風效果得到了加強，冬季的夜晚中庭會由于較高空間會將室內熱量向屋頂聚集，消耗更多的熱量，所以該地區的中庭設計體量不應過大。（3）促進自然通風。中庭的存在相當于減少了建筑的進深，恰當的形式可有效促進自然通風，同時結合局部的水體，有利于調整內部環境的舒適性，但中庭設計時要充分考慮中和面效應的不利影響。在壓差的作用下，空氣經過中和面以下的洞口從室外流入中庭，再從中和面以上的洞口流到室外。在某些情況下利用中庭煙囪效應只能對建筑的一部分房間實現自然通風，為避免污濁空氣的回灌，上層房間與中庭相鄰的窗口應關閉，或者將通風窗像煙囪一樣高高地頂出屋面，通過提高出風口的高度來提升中和面高度，從而強化中庭的通風效果。（4）中庭中的水。中庭中水的引入，一方面，活化了空間，使其更具趣味性，另一方面，處于氣候較干燥地區，水可以為建筑內部增加一定濕度，從而提高了建筑內部的舒適性。3.4建筑能耗的高效性。受鄂爾多斯地區氣候特點的影響，建筑的圍護體系包括墻體、門窗、屋頂與地面等，對此可釆取以下生態策略。（1）墻體保溫技術。建筑外圍護結構中，墻體所占比重最大，冬季通過墻體流失的熱量，研究表明約為建筑總散熱量的20%，這樣單一的材料很難滿足室內環境舒適的要求，需要通過與其他材料結合起來實現保溫的目的。復合墻體保溫主要有三種形式：內保溫、夾心保溫和外保溫三種。在圍護結構中，應采用輕質高效的玻璃棉、巖棉、聚苯板等作為保溫材料。而加氣混凝土既可作為承重墻體結構，也可兼作保溫結構。在一般墻體材料中，加氣混凝土是可以滿足50%節能要求的外墻保溫材料，但大多外墻材料還需要結合保溫材料來達到節能目的。目前，該地區比較成熟的做法是在空心磚、混凝土空心砌塊或鋼筋混凝土外做聚苯板薄抹灰系統（見圖3）在特殊的構造部位采用保溫砂漿處理，來達到保溫隔熱的目的。雙層墻，這種墻體由內外雙層墻和中間的可調節百葉組成。夏季內層可開啟，允許自然通風；春季由在兩層之間的百葉墻面調節；到了冬季，百葉窗關閉阻擋寒風的進入。兩層通氣幕墻系統具有非常大的節能能力，對提高幕墻的保暖、降噪等功能起很大的作用。（2）門窗技術策略。門窗是建筑圍護結構中影響室內熱環境和建筑耗能的重要因素，研究表明門窗的耗能占建筑圍護結構總能耗的40%～50%。這一地區的門窗設計策略中應主要考慮窗墻比設計和窗的材料選用。建筑物開窗過小不能滿足采光與通風的要求，過大則造成能源的浪費，經研究，我國的建筑規范中給出了不同類型建筑不同朝向的窗墻比（見表1）。門窗材料選擇方面采用保溫玻璃，如雙層玻璃、中空玻璃、鍍膜玻璃、熱反射玻璃、Low-E玻璃等。（3）屋面技術策略。屋面既承受各種荷載的作用，還要抵御各種環境變化對建筑內部空間熱環境的不利影響，主要體現在屋面的熱工性能上。屋面保溫應選擇密度大、傳熱系數較低的保溫材料，應優先考慮就地取材，減少運輸的能耗。從傳統民居可看出，長短坡屋頂這一形式有利于防水、防裂、防滲，同時由于南向屋頂面積較大能接收較多的太陽輻射，能更好地調節室內溫度；而北向的屋頂面積較小，從而減少了冬季的熱損失。屋頂綠化可以起到保溫保濕、減噪消毒、凈化空氣，吸附周圍的顆粒和懸浮塵的作用。屋頂綠化還有保護建筑物的作用，植被覆滿的屋頂能吸收夏季陽光的輻射所帶來的熱量，可以阻擋屋頂面層溫度攀升，免去輻射強烈所引發的熱脹冷縮和風沙侵蝕，從而保護頂面而得以延長建筑物壽命。在我國北方冬天花草樹木枯死，氣候干燥，保溫性能顯現；而夏季經過綠化后的屋頂可明顯降低建筑物周圍環境溫度。3.5太陽能技術太陽墻被美國機械工程師協會（ASME）評為與蒸汽機、電燈、汽車、電腦等過去兩個世紀最有意義的八十件發明之一，是一項用于提供經濟適用的采暖通風解決方案的太陽能高科。技新技術（見圖4）。太陽墻全新通風供暖系統核心組件是太陽墻板。太陽墻板表面鍍有一層熱轉換效率達80%的高科技涂層，并在板上穿有許多微小孔縫，經過特殊設計和加工處理制成的，能最大限度地將太陽能轉換成熱能。太陽墻板是太陽墻系統的外表皮，安裝后與傳統的金屬幕墻相似，并且有多種色彩選擇，可與建筑形成較好的協調效果。太陽墻系統的工作原理：將室外新鮮空氣經太陽墻系統加熱后由風機泵入室內，置換室內污濁空氣，起到供暖和通風的雙重效果。在德國，政府為了體現在可再生能源利用中的表率作用，德國政府大力提倡在政府項目中使用太陽墻系統為建筑提供采暖，并把建筑的節能和減少運行費用作為考慮的頭等大事之一。建筑設計關注的問題不僅僅是如何在建筑中使用可再生能源，還是要更多地考慮如何能將太陽能系統與建筑立面有機結合。太陽墻系統作為建筑的可再生能源系統，除了具有供熱量大、二氧化碳減排量大的優點，還具有無需維護和無運動部件等特點。太陽墻系統在夏季可以為建筑起到遮陰的作用，相比沒有太陽墻覆蓋的墻面低5℃左右，間接地為空調節約了能源。由于太陽墻系統增加了墻面的隔熱系數，可使室內冬暖夏涼，這是其他采暖設施無法比擬的。太陽墻技術目前已廣泛使用于加拿大、美國、歐洲及日本的住宅、廠房、學校、辦公樓等不同用途的建筑上。它已榮獲多項國際大獎，并被美國能源部評為先進節能供暖技術發明。鄂爾多斯地區作為先行先試推動內蒙古生態文明建設經濟的示范區，建筑項目利用獨特的綠色能源，有著極為重要的示范意義及社會經濟效益。據測算，安裝1m2太陽墻板需要1600元，安裝1m2玻璃幕墻需要800元左右（高檔的玻璃幕墻造價可達1000元/m2以上），用太陽墻板代替玻璃幕墻只需要多花800元。而太陽墻板在冬季會以每天3.9元的回報速度來回饋用戶，以此速度來計算只需要205d便能收回太陽墻板的投資。太陽墻板的使用壽命在30年以上，無須維護，按每年能源價格上漲幅度為3%、通貨膨脹率為2.5%、銀行折現率(長期)為9%來計算，太陽墻系統在30年內給業主帶來的平均投資回報率為17.5%。同時每百平方米太陽墻會減少二氧化碳排放約40t，對環保和社會的效益貢獻巨大。

4結束語

文章針對鄂爾多斯地區的環境特征，從風對建筑形體的影響和，“煙囪”效應的利用，建筑中庭設計，建筑能耗的高效性，太陽能技術利用這五個方面綜合分析了在特定的環境下，建筑設計對環境的回應。呼吁在設計過程中盡可能尊重和保護留有原生態要素，維護其完整性，使建筑環境與自然環境融合共生，并遵循整體有序、平衡、循環再生的原則，實現低能耗，降低自然生態系統的物質與能量輸出，增加社會效益。

參考文獻：

[1]張占江.城鄉規劃設計中的生態建筑設計[J].住宅與房地產,2019(25):235.

[2]呂愛民.應變建筑——大陸性氣候的生態策略[M].上海:同濟大學出版社,2003

.[3]徐昉.計算流體力學(CFD)在可持續設計中的應用[J].建筑學報,2004(8):65-67.

[4]余莊,張輝.夏熱冬冷地區辦公建筑節能的數字分析和設計策略[J].建筑學報,2007(7):42-45.

[5]戴松波.生態建筑設計與建筑設計生態化趨勢[J].工程技術研究,2018(11):150-151.

作者:朱青松 鄭玉彬 單位:1.內蒙古集智建設項目管理有限公司 2.鄂爾多斯市城市地理信息中心