植物在绿色生态建筑设计中的应用

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摘 要：绿色生态建筑是城市建筑行业的重要组成部分,对促进我国生态环境的可持续发展具有重要的意义.本文通过介绍绿色生态建筑设计的特点,着重分析了植物在绿色生态建筑设计中的应用,并阐述了植物在建筑环境中的优缺点及利用方法,以供类似研究借鉴.

关 键 词：植物；绿色生态；建筑设计；优缺点

1绿色建筑设计的趋势和意义

绿色产业不仅是新的全球性机遇,也将成为一个国家新的竞争优势.绿色建筑体系与传统的建筑体系是截然不同的,绿色建筑体系是在尊重自然规律的前提下,人、自然、建筑三者之间相互作用的互动关系.它强调人们在决策和营造活动中必须遵循自然界的生态规律,以当地的生态环境和社会经济环境为依据,综合各种绿色技术达到人与自然、建筑的和谐统一即“天人合一”的效果.

2绿色建筑与绿色建筑设计

对绿色建筑的定义为：“在建筑的全寿命周期内,最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）,保护环境和减少污染,为人们提供健康、适用和高效的适用空间,与自然和谐共生的建筑.”绿色建筑由于其对节能、减碳、改善人居环境和振兴经济的巨大价值,得到世界范围的空前重视,成为世界建筑业发展的总趋势.

所谓绿色建筑设计,是指紧密结合当地情况及用户需求,采用一系列先进材料、机械和控制技术,使楼宇系统最佳化,在为用户提供健康和舒适的生活环境的基础上,大大减少能耗、水耗以及废水处理等运营成本.绿色建筑设计是一项系统工程,需要考虑到各个方面,从对环境影响、建筑物内环境和全寿命周期投资等角度综合做出决策.

3植物在绿色建筑设计中的作用

未来建筑设计都会朝着绿色建筑的方向发展,特别是建筑中植物的引入,更加拉近了人与自然的距离.人、建筑本身就是自然的一部分,让植物融入建筑,融入到人们的日常生活中,也让建筑成为自然.植物在绿色建筑设计中的作用主要有以下几个方面.

3.1调节小气候

绿色植物对风的影响主要体现在风速和湍流度两个方面,其中又以风速最为重要.以树木为例,对风环境的作用主要是通过树冠实现的,一部分风会穿过树冠,由于摩擦力的作用,风速有所衰减,同时由于树枝与树叶的扰动,使得湍流增强,使风速进一步降低,另一部分风则会绕过树冠,从上方、下方以及侧面通过,使得这部分区域的风速增加.灵活运用这两方面的作用,可以兼顾调节冬季和夏季风环境的需求.

3.2修复城市环境污染

运用在绿色建筑中,不仅仅对整个城市的环境污染起到修复作用,同时可以使建筑体免于受到外部城市环境污染的影响.通过植物合理的配置,可以起到阻挡外部环境的粉尘、有害化学气体污染以及净化水体、土壤的作用.

3.3提高城市绿地率

在绿色建筑设计中,植物的利用使得城市的绿化面积增大,起到了保持空气湿度、固定二氧化碳的作用,为生态环境带来积极的影响.

3.4植物对人的身心作用

建筑的是人的建筑,建筑的活动主体是人.而绿色建筑更加提倡在建筑中活动的人的舒适度,例如植物可以吸附空气中的粉尘,净化空气,对人的呼吸系统健康起到积极的影响.而且,这种舒适度不仅仅是生理上,同时也是心理上的舒适.

4植物在建筑环境中利用的优点与不足

植物在绿色建筑中的具体应用,可以大致分为与建筑体整合的应用方法和在建筑环境中的应用方法.与建筑体整合的应用方法是通过一些技术手段,使植物成为建筑的某些构件,从而达到相应的效果,屋顶花园和垂直绿化就属于这种方法的类型.

在建筑环境中的应用方法,主要是指在建筑环境中种植乔木、灌木,铺设绿地等方法,来改善建筑环境而达到“绿色”的效果.这种方法和与建筑整合的方法相比,存在着一些优点和不足.

4.1植物在建筑环境中利用的优点

植物在外环境中利用,它的植物种植手段和应用方式都与植物和建筑体整合的方法有所不同,这使得它相较于屋顶花园和垂直绿化,有着以下几方面的优点.

4.1.1不受建筑自身条件限制

无论是屋顶花园还是垂直绿化,都存在着一系列结构、构造和经济性的问题,例如屋顶花园需要考虑建筑的荷载能力,垂直绿化有着较为复杂的构造方法,并且两者大多需要专门设置养护设备,这些使得植物与建筑体整合的方法相对存在一些设计施工和造价上的问题.

而植物与建筑环境整合的方法,就体现出其明显的实施简单的优点.尤其是在旧建筑改造项目中,由于既有的建筑结构荷载不足等原因,无法设置屋顶和垂直绿化.对于这种情况,在建筑环境中通过合理的选择、设计、栽种植物,就显得更加具有可操作性.

4.1.2养护方便

植物作为有机体,不同于普通的建筑构件.建筑构件处于常年的固定状态之中,在使用年限到来之前都能发挥其作用.而植物一旦死亡,将立即失去其在绿色建筑中所承当的功能.并且,以带有垂直绿化的建筑为例,垂直绿化受到生长环境的限制较大,浇灌系统至关重要,特别是在建筑西墙,绿化中如果盛夏不能及时浇水,绿化植物容易枯萎甚至死亡.由于这种建筑通常都不再设置保温隔热层,当承当保温隔热功能的植物死亡,建筑将暴露在恶劣的外环境之中,严重影响建筑的能源消耗和使用功能,甚至影响使用年限.因此,绿色建筑中的植物养护是一个不容忽视的关键.

在植物与建筑体整合的应用方法中,养护是通过许多构造和机械设备来实施的.通常都需要在建筑上设置灌溉、施肥、排水等设施,例如在垂直绿化中,需要设置由水管、水泵、程序控制器、施肥器、过滤器、电子阀、抗阻塞微灌溉滴管等部分组成的灌溉系统（图1）,无形中增加了建筑的结构荷载和营运成本.

而植物在建筑环境中的利用,由于植物被种植在土地上,从而免去了烦琐的养护系统,成为整个生态环境的一部分.只要所处的环境适当就不需要进行人工干预,使它的养护较屋顶花园和垂直绿化等方式要方便许多.4.1.3形成其他构件无法实现的特殊效果

由于植物是生长的有机体,随着季节、气候的变化,植物的形态也会发生相应的变化.在设计时充分考虑这种变化,就能够实现一些构件无法实现的效果.例如在建筑的向阳方向种植落叶植物,落叶植物（树木或者藤蔓植物）在夏季可以最大限度的遮挡阳光,而在冬季叶片脱落,阳光可以穿越而进入室内.

这种随着季节的变化而自发形成的对建筑的作用过程是完全有机的.不同于构建遮阳,在需要遮阳时还需要一系列的机械驱动遮阳板.落叶植物形成的这种特殊遮阳效果几乎是零能耗.

而且,植物遮阳与构件遮阳的原理不同,构件遮阳在遮挡阳光的同时把太阳辐射集中在自己身上,然后通过提高自身温度把热量通过对流和长波辐射等措施散发出去,从而可能产生遮阳板对于事内的二次热辐射；而植物叶冠则是把拦截的太阳辐射吸收和转换,其中大部分消耗于自身的蒸腾作用,叶面温度能保持在较低的范围之内,而且植物在这一过程中除将太阳能转化为热效应外,还能吸收周围环境中的能量,从而降低了局部环境温度,造成能量的良性循环利用.

4.2植物在建筑环境中利用的不足

4.2.1植物自身局限性

不同于垂直绿化和屋顶绿化,在建筑环境中的植物,必须依赖于土地来生长,这就使建筑设计受到了植物自身局限性的限制.例如,利用植物遮阳时,当建筑物超过一定的高度,建筑环境中的植物由于高度限制而无法对建筑较高楼层产生作用.再如,在建筑环境中,植物要发生作用需要一定的规模,这样就要求植物的体型有一定的规模.由于植物不是人工制造的构件,它有一定的生长周期,所以在栽种以后不能立刻发生作用,而是需要经过一段时间成型后才能发挥相应的效应.这些都使植物在建筑环境中利用有一些不足之处.

5在建筑环境中植物利用的一般方法

5.1结合当地的地理气候因素选择恰当植物

在建筑环境中的植物,是几乎不采用人工设备的,种植于土地中的植物.因此它对地理气候因素比较敏感,恰当的选择植物是绿色建筑设计方法的重要环节,只有保证植物健康存活,才使得基于植物的绿色建筑设计成为可能.

5.2充分与建筑功能相结合

绿色建筑设计的目标首先是满足其建筑的功能,其次是在满足功能的前提下降低建筑的能耗,节约能源.植物在建筑环境中的应用,要和建筑的功能结合起来,针对不同的建筑功能布置相应的植物.

例如在独立住宅中,起居室为了获得更好的采光通风常常使用大面积玻璃墙面.但是,虽然获得了充足的阳光,大面积的玻璃墙却对住宅的私密性造成了影响.因此,在建筑环境中布置一些林木,可以遮挡外部的视线,从而确保私密性.

5.3利用植物改善外部不利环境

一个绿色的建筑未必处于一个绿色的环境中,外部环境时刻对建筑的使用以及建筑的内部的环境造成影响.在建筑外部布置相应的植物能够改善外部不利环境对建筑的影响.

植物降噪功能与树种和群落结构有关,郁闭和下层植被及地被物稠密的群落吸引效果较好.理想的防噪林木是高直木度、高郁闭度的壮龄常绿复层林.同时衰减量也与林带宽度有关.在设计时要应地制宜,根据现状选择最合适的方案进行布置种植.

5.4设计过程中强调整体设计

尽管植物在建筑环境中的应用有许多优势,但是这种绿色建筑设计方法在单一建筑环境中的效果是有限的.因此,在设计过程中要把数栋建筑,一片区域,甚至一个城市作为一个整体来进行设计.综合考虑各方面的因素,让整个环境中的植物相互发生关系,形成互为犄角之势,以达到更好的效果.

对于某些存在矛盾的设计要素,例如建筑的某个立面在冬季需要挡风而夏季需要通风,这时候通过环境植物配置来获得夏季通风冬季挡风的效果固然好,如果客观条件不允许达到这种两全其美的效果,则应当充分考察夏冬两季外环境风对建筑的影响的程度,解决主要矛盾.或者配合其他

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6结语及展望

植物在建筑环境中的利用是绿色建筑实现其预期效果的重要举措.因此,在建筑建设过程中,设计者必须结合植物自身的特性进行针对性的设计,综合考虑植物配置的功能性及景观设计的要求,以达到改善建筑环境、降低施工成本和减少资源消耗等目的.植物在建筑环境中的利用具有诸多优势,相信在绿色建筑普及的过程中会有更为广泛的应用.