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1、生态建筑设计的几点考虑,二八年十一月十日,一、基本的考虑,1.1、确定合理的建筑规模。通过精心的设计，高效率地安排和使用空间，避免大而不切实际的建筑尺度、不必要的豪华装修，可以减少资源的浪费和维护管理这些建筑的费用，从而有益于环境保护和社会的整益。1.2、充分重视现场调查和分析。设计的初期要对用地资源做仔细的评估，了解光照条件、风玫瑰、微气候环境、排水模式、土壤成分、植被、水资源等情况让这些信息指导设计。环境敏感的设计目光应超越用地红线，从更广的范围来评估工程对周围环境的影响；同时尽可能考虑建筑对用地附近一定范围内的生态系统、野生动物栖息环境等的影响；建筑所在的地形、植被、水体等自然要素、景观
2、是构成自然生态系统与场地特质的组成部分，特定的地形地貌本身就是一种自然风景资源。应避免对地形、地貌进行大规模破坏，保护土地原有的格局和价值，以免导致水土流失、环境污染、动植物栖息生长地破坏等生态问题。,1.3、将“绿色”作为重要的设计目标。考虑在建筑中使用高效率的热绝缘措施、高效能的窗户、紧凑的围护结构等以减少建筑对材料和能源的消耗，不仅仅要考虑建筑本身，还应该考虑建筑施工过程、建成后运营管理中的能源效率。1.4、赋予建筑使用可再生能源的能力。积极主动地尝试去使用被动式太阳能、自然光照明、自然通风和降温。考虑太阳能光电转换系统，或在设计中为这些系统的安装留下预地（太阳能光电系统比较昂贵，以后也
3、许用得着，所以留下安装空间是明智的做法）。1.5、理智的使用材料。减少材料浪费，确定合理的层高和建筑尺度，使用先进的结构系统或更精确的结构设计，简化建筑不必要的形体变化以避免建筑结构材料的过度浪费。,1.6、总图设计。总图设计应考虑建筑形式和总体布局有利于太阳能的收集、有利于减少热损失。房间应根据其对热环境的需要分区配置。1.7、高效率的用水、低维护费用的造景设计。传统的草坪、树木栽植对水、杀虫剂等的需求量很大，容易造成水资源的浪费和环境污染问题。造景设计中使用耐旱植物、本地植被，耐久性好的地面铺装材料都有助于减少维护管理费用和能源消耗。注意挖掘灰水的潜力，例如从屋顶、水箱、淋浴间等排出的水可
4、以回收作为灌溉用水。如果现行的建筑法规限制灰水的循环使用，那么考虑留下管道，以利于将来的改造。1.8、充分利用和保护用地上的植被。建筑周围的树木或其他植被可以有效地降低建筑室内的热负荷。灌木篱墙、树林等可以阻挡冬天的风，或在夏季降低进入建筑内部的空气的温度。,1.9、为垃圾回收利用创造良好条件。垃圾桶的配置不要随意而要考虑使用方便（一个遥远的垃圾桶会妨碍人们靠近，而随手一丢）。在建设过程中循环使用废弃的垃圾，仔细计划材料的使用，都将对减少建筑垃圾的产生起到作用。1.10、设计的耐久性。将建筑对环境的影响考虑得长远一些，建筑结构的耐久性要好。建筑的形式和内部的布局要有超前考虑，赋予建筑长期使用的
5、潜力。考虑建筑构件在拆除后循环使用的潜力。1.11、避免潜在的健康危险。避免使用含有有害物质的建筑材料、装修材料。设计可防虫进入的建筑节点，以减少杀虫剂的使用等。,1.12、充分利用旧有建筑。有意识地延长建筑的使用寿命。对于要拆除的建筑，考察并选择可重复使用的材料和构件运用到设计中去。改造和使用旧建筑天然地要比在未开发的地点建造的建筑好。1.13、减少对机动车的依靠。将建筑配置在临近公共交通的地方；或者移岸就船，完善交通系统，鼓励自行车的使用和步行。配置完善的后勤服务设施。在家工作也有助于减少交通量，建筑设计时考虑在家办公的需要而进行布局和设置网络系统等。1.14、资源保护。选择耐久性好、品质
6、可以保证的建筑材料和产品可以延长建筑的使用寿命，最大限度地发挥材料的潜力，也是绿色设计中的重要一环。考虑建筑构件和设备在使用周期中更换的便利。将材料重复使用直到其性能和寿命的极限是比较有效的方法，可以避免使用更多的材料和产品。这样，建筑材料得以充分利用，为生产加工和运输这些材料而消耗的能源、施工过程中产生的废弃物都大大减少了。,某些建筑材料一旦制造出来，其生命周期几乎是无尽的，例如以前在中国普遍使用过的粘土砖，只要其质量未被破坏，几乎可以一直使用下去。现在已经禁止粘土砖的生产和使用，无疑是一个重要进步。但对于原有的粘土砖建筑，拆除时应考虑其重复使用的可能性，可以避免资源的浪费，减少建筑垃圾。耐
7、久性较好的材料还有另一个好处，即其散发出的有害物质一般来讲要少于非耐久性材料：维护和管理它也相对容易得多，从而减少重新粉刷、油漆它们所需要的不利于环保的化学物质的使用。1.15、加强对污染的控制。从源头防止污染的产生所需要的花费只是从空气、水、土壤中清除污染所需花费的四分之一，这对室内外空气，地表、地下水中的污染而言都是一样的。因此，保护室内空气质量最明智的办法就是消除、减少、替代、隔绝会产生污染物质的建筑材料。材料的选择要考虑室内环境质量以及功能要求、艺术形象、体量大小、化学构成、耐久性、清洁管理等的要求。,1.16、防潮 在空气湿度较大的地区，设计高效的防潮措施，防止湿气通过管道、空洞或渗
8、透性材料进入室内，减少室内水汽的产生量，这样可以避免室内微生物的繁殖，提高室内的卫生质量，也有助于延长建筑的使用寿命和内部设备的保护。1.17、注重能源策略。减少能源消耗的第一个方法应是良好的维护结构，包括较好的建筑密封和绝缘性能、密封性好的开口孔洞，空气流的引导控制、建筑室内外及室内不同部分之间的热量流动控制。这并不意味着减少通风，只是减少对空调通风的需要，避免不必要的热损失或者集聚。能源保护将提供更舒适的室内环境。,1.18、提高设备的能源效率。选择效率高的设备是很重要的。最好的和最差的设备之间能耗差别往往非常显著，因此设备的选择也是绿色建筑设计的重要一环。1.19、总体的、综合的设计观念
9、。建筑设计中综合考虑各种因素物理的、化学的、生态的、社会的环境，以满足人的身体、心理和精神的各种需要。设计中的环境综合考虑将不仅包括室内空气质量，也包括热舒适度、良好的光照、声学环境以及空间的大小、关系等。满足人的需要的建筑不需要时常的装修、重建。对建筑的满意度越高，使用时间就越长，对建筑的改动、附加的建设活动就越少。,二、能源策略,建筑的能耗一般包括隐性消耗、建设过程中的消耗、建成后运行管理的消耗、拆除建筑所需的能耗。其他几方面的能耗早已为人们所重视，而隐性能源消耗则通常在人们的视线之外。这部分能耗是指建筑材料生产、制造、运输等过程中发生的总能耗，因此隐性能耗相对来说是不明显的，但是其总量其
10、实相当可观。例如，从印尼将木材运到瑞典将比使用本地木材多消耗20倍的能源。研究表明，积极地建筑设计能减少80%左右的能耗，因此建筑的节能潜力非常可观。然而，如何将这一潜力转化为现实的能力？在考虑能源策略时，可以参照如下要点：2.1、在城市规划、建筑选址时，尽量考虑利用公共交通的便利。在国外一些绿色建筑中，甚至只允许通过公共交通手段到达，并通过良好的停车场设计、自行车保管等手段来积极鼓励自行车等交通工具的使用。减少私人汽车的使用量意味着汽油等不可再生能源的节约以及二氧化碳排放量的减少。,2.2、最大限度地使用被动式能源系统来减少主动式系统对赖。2.3、建筑主要立面最好不要朝向主风向，以减少建筑的
11、热负荷。2.4、考虑采用可回收热量的通风设备。2.5、安装高效率的照明灯具和电气设备、采暖和冷却设备等。高效率的设备可提供超过传统设备的经济上和环境上的优点。,积极利用清洁能源。太阳是我们最根本的能量来源。现有不同的方法可以使太阳能转换成电（光电系统）或热能（光热系统）以及其他更多的系统，它们可以让太阳能在建筑物自然的（非机械的）冷却供热系统里起到重要的作用。例如，利用太阳辐射热造成的局部的热量差可以引起气流从而让建筑物自然地通风。在利用太阳能时，可以考虑以下几个方面：A、在确定建筑的朝向和设计主立面时考虑各个季节太阳的高度和方位，考虑用地的朝向和坡度。B、考虑用地周围建筑物对阳光的遮挡情况。
12、C、考虑用地周围植被潜在的遮阴效果。D、采用的玻璃种类以及玻璃窗的分布和立面形象的关系。,E、考虑内部空间的热需要与太阳热的关系。F、使用计算机系统对日照效果进行分析。G、如果可能，使用模型来研究自然采光的效果。H、考虑一年中太阳轨迹和主要立面的关系、用地的朝向和坡度、外墙的形式和开窗面积、位置等。J、充分利用南立面来搜集太阳辐射热并以电能、热能等形式存储起来。K、采用固定的或者可动的遮阳装置减少日光直射，防止室内过热，从而减少空调系统的负荷,地热的利用 大地所蕴含的热量和温度为我们提供了一个恒定、安全的可替代能源选择。这种热量来自地球深处释放的巨大能量。大地能量的应用中，深井水回灌技术是一种
13、比较成熟的方案。这一技术的基本概念是：在一些地下水资源条件较好的地区，通过深掘水井（80100m），将水抽到地面，经过热泵交换后将冷却水再回灌至地下（通过另一口井）。由于地下水温一般在7C 一10C且十分稳定，因此如果善加使用，将对节约能源起到很大的帮助。其他：高温超导技术、氢存储技术、飞轮动力存储技术。,三、通风设计,风在古代人的观念中是组成世界的基本元素之一。很早以来人类就在实践中发展了各种方法来防止风带来的负面影响以及充分利用风来使自己的生活环境更为舒适，这也是动物的本能，甚至白蚁窝的自然通风系统都达到了惊人的完美。自然通风的最大益处首先应该是建筑内部空气质量环境的改善。除了在污染非常严
14、重的地点，应该尽可能地使用自然通风，这能有效地减少建筑综合征（SBS）的发生。自然通风的另一个益处是能够降低对空调系统的依赖，从而节约空调能耗。如果室外温度比室内温度低，那么自然通风来降温是最好的。关于通风设计，当代建筑中最常见的是混合使用各种手段，即充分利用自然通风的同时也配置机械通风和空调系统。混合通风大致有如下四种方式。A、机械通风只是在需要的时候才作为辅助手段使用。B、根据建筑内各区的实际需要和实际条件，针对不同的区域采用不同的通风方式。C、自然通风和机械通风同时使用。D、自然通风和机械通风系统互相作为替换手段。例如在夜间使用自然通风来降温，在白天则使用机械通风来满足使用需要。,不消耗
15、能源而取得令人满意的通风效果，当然是最理想的结果，但这需要外部气候条件的配合和精心合理的建筑设计来实现。比较著名的例子如英国考文垂大学的兰开斯特楼。因为功能要求和用地条件的限制，建筑平面进深较大，利用外墙形成穿堂风有困难；而且周围道路上的交通噪音和尾气污染对建筑的影响也较大，因此建筑不得不采用全封闭的窗户。但是，建筑师在比较完整的平面上，除中庭外还设置了四个采光井，提供自然采光的同时作为通风井来将热空气抽出，同时将新鲜空气吸入楼板中的管道。进入室内的新鲜空气吸收热量后上升，然后通过外墙上的通风“烟囱”以及采光井排出。空气的排出口装设有特别设计的风帽，这些风帽能够保证各种室外条件下室内空气都能顺
16、利排出，而不因外界气压的变化将废气压回管道中。这些通风设施由BEMS控制系统控制，在夜间也能将空气吸入室内，带走热隋性材料如混凝土楼板等在白天吸收的热量。此外，这一BEMS系统具有“自学”功能，能够通过记录一段时间的人工干预结果来“学会”怎样去调节通风率满足人的需要。通过这些设计，这一密封的建筑不需要机械通风，能源消耗量为64kwh/m2y，而且将二氧化碳的排放量减少到2Okg/m2,能耗比起常规空调建筑减少了近85%。,对于建筑的通风设计，应考虑如下要点：3.1、对于建筑的自然通风以及供暖、降温问题应该从总图开始。植物，用地分析和总特别是高大的乔木能够提供遮阴和自然的蒸发降温；水池、喷泉、瀑
17、布等既是园林景观小品，也对用地的微气候环境调节有重要作用。例如，“热岛”内的树林可以降低周围一定范围内的温度达到2C3C。3.2、在可能的条件下，不要设计全封闭的建筑，以减少对空调系统的依赖。3.3、建筑布局应根据风玫瑰来考虑。使建筑的排列和朝向利于自然通风。3.4、在进行平面或剖面上的功能配置时，除考虑空间的使用功能外，也对其热产生或热需要进行分析，尽可能集中醒置。使用空调的空间尤其要注意其热绝缘性能。,3.5、建筑平面进深不宜过大，这样有利于穿堂风的形成。一般情况下，平面进深不超过层高的5倍，可取得较好的通风效果。3.6、在许多办公建筑中穿堂风可看作是主要通风系统的辅助成分。建筑门和窗的开
18、口位置、走道的布置等应该经过衡量，以有利于穿堂风的形成。应考虑建筑的开口和内部隔墙的设置对气流的引导作用。3.7、单侧通风的建筑，进深最好不要超过净高的2.5倍。3.8、每个空间单元最小的窗户面积至少应该是地板面积的0.05倍。3.9、尽量使用可开启的窗户，但这些窗户的位置应该经过调配，因为并不是窗户一打开就能取得很好的通风效果。就算是全封闭的建筑，最好也能设置通风空隙来获得一定量的背景通风。,3.10、中庭或者风塔的拔风效应对自然通风很有帮助，设计中应注意使用。（如新英国国会大厦）3.11、应将通风设计和供暖降温以及光照设计作为一个整体进行。室内热负荷的降低可以减少对通风量和效率的要求。利用
19、夜间的冷空气来降低建筑结构的温度。3.12、在可能的条件下，应充分利用水面、植物来降温。进风口附近如果有水面，在夏季其降温效果是显著的。其它的如太阳能烟囱、风塔等装置也有助于提高通风量和通风效率。风塔是古老的通风装置之一，在当代建筑中的运用如霍普金斯事务所和著名的工程设计事务所Ove Arup&Partners合作设计的诺丁汉大学丘比利校区的建筑设计。类似的风塔在英国诺丁汉内陆税收总部、英国新国会大厦等建筑中也得到使用，这些系统甚至能回收废气中约84的热量。,3.13、在气候炎热的地方，进风口尽量布置在建筑较冷的一侧（通常是有遮阴的北侧）3.14、考虑通过冷却的管道（例如地下管道）来吸入空气，
20、以降低进入室内的空气温度。在热空气供给室内之前，可以利用地层1m3m 以下的恒温层来吸收热量，更深层的地下水可以在维持建筑的热平衡中起到重要作用（实例如柏林国会天厦改建）。良好的通风是另一个自然降温的有效手段，可以配合使用冷却式天花，它能减弱室内温度的层化效应，使温度的分布更均匀。3.15、保证空气可以被送到室内的每一个需要新鲜空气的点，而且避免令人不适的吹面风。3.16、尽量回收排出的空气中的热量和湿气。,3.17、对于机械通风系统的通风管道，仔细设计其尺寸和路线以减少气流阻力，从而减少对风扇功率的要求。此外还需要注意送风口和进风口位置的合适与否以及避免送风口和进风口的噪音，同时注意通风系统
21、应该能防止发生火灾时火焰的蔓延（实例如RWE 大厦）。3.18、最近国外正在流行一种“替换式通风”（displacement ventilation)。在这种方式下，比室内气温约低1C 的空气从地板下以很低的速率（一般0.2m/s)提供。这些空气被使用者体温、计算机等设备和照明光源加热，然后上升通过天花板或高窗排出，提供更好的室内空气质量和舒适程度。但并不是所有的空间都适合这样的方式，而且它也带来结构处理上的复杂性。,四、自然采光及人工照明,随着技术进步和人们对技术的迷信，建筑进深越来越大，牺牲的则是建筑使用者的健康和自然景观的联系。办公建筑照明所消耗的电力占总电力消耗的30%左右(Scien
22、tific American,2001/3）。因此通过建筑设计充分发掘建筑利用自然光照明的可能性是节能的有效途径之一。此外,促使人们利用自然光照明的另一个重要原因是自然光更适合人的生物本性，对心理和生理的健康尤为重要，因而自然光照程度成为考察室内环境质量的重要指标之一。影响自然光照水平的因素：窗户的朝向、窗户的倾斜度、周围的遮挡情况（植物配置、其他建筑等）、周围建筑的阳光反射情况、窗户面积、平面进深和剖面层高、窗户内外遮光装置的设置等。遮光装置用来遮阳和反射阳光，将光线从较高的地方反射到较低的地方或者从外部反射到房间深处。利用天花板来进行多次反射也是有效地改善进深较大的空间照度的有效方法。遮阳
23、板的角度需要仔细设计，计算时要考虑本地太阳光线在冬季和夏季的入射角，避免冬季太阳高度较低时造成室内光线过暗。遮阳板、遮阳百叶的设置以防止夏季阳光直射而使温度过高，同时又能满足室内的自然光照度要求为,原则。当然自动控制的可调节遮阳板是理想的选择，但造价也相对高些。空气污染重的地方，遮阳板应该经常清洗，保持其反光能力。在进行自然光照设计时，应和建筑的热性能和自然通风结合起来考虑。窗户玻璃的选择将是影响建筑热性能的关键因素。透明的纯净玻璃允许自然光和热辐射进入。反射玻璃可以在夏季高效率地减少太阳热，但也减少了冬季的热获得。因此玻璃的选择应该根据其具体的地理环境和日照条件来确定，并且应该综合考虑各个季
24、节的综合效应。大面积的西向幕墙应该避免。现在的科技进步为建筑师提供了更多可选择的玻璃种类，如全息玻璃、多棱玻璃、热敏光敏玻璃等。全息玻璃技术仍在开发之中，它可将各种角度的入射光线漫射为柔和的自然光线。电子玻璃能够根据照射至它表面的光强度自动改变透明度，当这种玻璃能在商业规模上取得普及时，遮阳百叶可能就不再需要了。国外某些建筑现在采用输光管来扩大自然采光的面积。输光管可以将入射的阳光收集起来并传输到室内深处。英国曼彻斯特机场和诺丁汉大学的低能耗实验住宅中都使用了这种装置。,4.1、总起来说，在建筑设计中对自然光照进行考虑时，可参考如下一些要点：4.1.1、采光问题的考虑应该从总图设计和平面布局时
25、就开始。在现场考察时，对用地外障碍物建筑等要仔细调查。如果外部障碍物过于遮挡用地，则要适当考虑减少建筑平面的进深。4.1.2、窗户的数量和面积应该仔细斟酌，要根据建筑形象处理要求，自然光照、自然通风和能耗问题后综合确定。大面积的窗户允许透过更多的自然光。同时也可能带来更大的热损失或者热获得，增加室内热负荷。一般来说，窗户的面积最好是室内面积的20%左右，这是一个比较合理的经验值。4.1.3、对人的心理舒适度而言室内可看见的天空面积是个重要的因素，而不仅仅是光线的照度。窗户的高度最好能让使用者看到更大面积的天空。,4.1.4、在普通的开窗情况下，一般日光照射深度为窗户高度的2.5倍。4.1.5、
26、透明屋顶将提供更良好、更广泛的自然光照，其照明面积是相同面积的垂直窗户的3倍左右，但问题是可能会引起室内温度过高。4.1.6、从建筑布局的角度来讲，中庭对采光有着特殊的作用，现在几乎成了商业建筑的标准配置。中庭的形式和形状对自然光照的影响很大，在设计中需要考虑中庭屋顶的形式及其透明程度、中庭的空间形式（如果中庭是向上逐渐扩大的，将能获得更多的自然光线）、中庭的宽度和高度的比例、中庭周围墙面的颜色（反射性好的色彩有利于低层空间获得光线）。,4.2、自然光照明毕竟要受到各种自然条件以及建筑功能形式和热效能等因素的限制。人工照明效率的改善可参考如下一些要点。4.2.1、设计应该有调查和研究，防止过度
27、照明或照明不足。一座建筑总是包含了各种不同的功能空间，如工作区域、走道、卫生间、服务设施、电梯间、楼梯间等等。应该针对不同的用途采用不同水平的目标照明，以减少不必要的电力消耗。4.2.2、尽可能设置合理的自动控制系统。可设置时间性控制、区域性控制等各种模式，自动地按时、按区关闭灯具，但应留下人工干预的可能，以适应各种需要。4.2.3、靠近窗户的灯具应该可以独立开闭。4.2.4、在使用者不是很集中的区域，设置人体感应器，如果长时间无人时这一感应器可以关闭或降低灯具的照度。,4.2.5、采用节能灯具。提高灯具的使用效率，节省能源的同时提高光照程度、减少热能的产生。我国绿色照明光源的技术水平和产品质
28、量正在不断上升，产量也在大幅度增长,产品质量优良，得到国外权威检测部门的认可。市场反映我国节能灯具在性能和价格上都具备了一定的竞争力。这些都为生态绿色照明提供了积极的支持。4.2.6、灯具的控制开关设计也很重要，一个开关控制很多灯具显然不利于分区调节光照。开关对各灯具的控制应该是简洁明了易于接受的，而且使用方便准确可靠。,五、植物和水的利用,植被、水等自然元素如果运用得当，能在改善室内气候环境、降低能耗方面起到重要作用。那些大而无当的草坪、盲目的树木栽植，从生态的、可持续发展的角度来讲，恰恰不是绿色的，因为它们耗费了更多的资源，造成更多的污染，而不能真正改善我们的环境。5.1、恰当的绿化是改善
29、城市和建筑微的有效生态因素。因此在绿色建筑设计中，应充分利用植物这一因素。建筑周围的绿化在夏季可以有效降低地表温度，从而为室内的自然通风提供可能；浓荫还可以遮阳板起到防止太阳热辐射的作用；植被可以吸收二氧化碳而提高空气中的氧含量，是室内空气质量的最佳保证。一般来讲，建筑的绿化可以分为周边环境绿化、墙面绿化、室内绿化、屋顶绿化等几类，但它们的区分不是绝对的，例如在杨经文的生态摩天楼里，绿化从地面一直延伸到屋面，成为最重要的生态设计要素。,屋顶绿化对于建筑物的能源效率能起到重要的作用。一种被广泛使用的生态建筑技术是应用种有植物的屋顶。这种屋顶可以加强对气候的天然控制，它具有保持比较稳定的室内温度和
30、空气湿度的功能。植物屋顶可以过滤环境空气中的污染物，滞留50%的雨水，通过蒸发自然地循环，所以能减少对排水设备的依赖。此外，植物屋顶还有额外的隔音/消声功能。虽然植物屋顶有建筑形象和生态上的好处，但是如何绿化、选择何种植物则需要精心考虑，过度茂盛的屋顶绿化也许会带来意想不到的害处。植物屋顶主要由以下部分组成：5.1.1、植物。小树苗、苔鲜、草及其他蔓生植物，其选择取决于屋顶的荷载能力和当地植物种类。,5.1.2、底土。主要为有机原料，有时也可用无机甚至人造的原料来维持植物的生长。5.1.3、防水层、排水系统。5.1.4、房顶的支撑结构。植物屋顶需要增加额外的热绝缘层。由于植物屋顶一般都很重，所
31、以它需要更坚固的支撑结构。基于植物的空气净化系统以及机械采暖和其它空气流通系统的相互作用可以显著地改善室内温度、湿度和空气舒适程度。使植被成为建筑的一部分，是广泛使用的手法；而反过来尝试也充满趣味：让建筑成为植被的一部分。这种想法是基于生态模仿而来，例如树形城市和结构体等等。在最近的某些实验建筑中，建筑设计者引用“伪装”手段来创造出和周围景观融为一体的建筑：它隐蔽于自然之中。,5.2、水是另一个重要的生态元素。绿色建筑设计所关心的除了节约水资源外，就是如何充分利用水资源来达到改善环境、降低能耗的目的。建筑中的水可以划分为白水、灰水和黑水。【纯净的水称白水，灰水是指淋浴过和洗涤过有些灰色的水，而
32、含有粪便等的废水颜色很深，所以称为黑水】对灰水或者其他形式的废水使用（例如用来浇灌等）可以减少水的消耗。为了使水可以适合饮用，需要高科技的处理，而普通用水则不需要如此复杂的过程比如雨水和地表水稍加处理就可以洗涤衣物对灰水的积极利用才是近年来真正的进步。而“黑水”在适当处理后可用于花园。在当今比较前卫的生态实验建筑里，建筑师们积极开发了许多利用水的可能性。5.2.1、水作为能量输送和储存载体。例如在英国康沃尔的零能耗住宅，住宅地下室的水槽被用来储藏热。在柏林国会大厦改建这个例子里，深层地下水抽灌技术被用来给建筑供暖和降温。,5.2.2、水作为冷却和发热的媒介。如Kristinsson在无能耗住宅
33、中采用的方法。水在这里作为部分的热交换器；在德国SCIENCE PARK这个项目里，大面积的人工湖用来在空气进入建筑之前降低其温度；而在汉诺威博览会的英国馆中，一道别致的水墙既成为建筑新奇的皮肤，也对屏蔽太阳热辐射和降低环境温度起到了决定性作用。5.2.3、水作为空气净化器。例如在加拿大Minnaert-building里的应用。在这座建筑内部空气中的有害物质经水的过滤和沉淀后，可以保持室内令人愉快的标准。又例如加拿大生物学家Todd为美国的非盈利组织Ocean Arks，设计的“生活机器”，这个自给自足的建筑物成功的实现了与公共市政网络的分离，其储水池可以净化各种废水，而且能生产含清洁能源的
34、CH4。,六、建筑材料和设备,环境亲和的建筑材料应该耐久性好、易于维护管理、不散发或很少散发有害物质（当然同时也得兼顾其他方面的特性，如艺术效果等）。在建筑和装修材料的选用方面，可参考如下一些要点：6.1、结合实际情况选择建筑和装修材料。事实上任何材料在一定程度上都对环境有不利影响，需要设计者综合考虑其化学、物理特性和社会经济效益等（例如，选用本地出产的材料可以减少运输所需的消耗，还对本地经济有正面影响）。不同的建筑类型有不同的设计标准，但健康和无害化应该是普适的原则。幼儿园建筑当然应该为创造良好的室内空气质量而挑选最“健康”的材料；可是对于仓库等建筑对室内空气质量的要求也许不是那么重要，而低
35、维护成本也许应该是优先考虑的因素。,6.2、避免选用那些可能导致臭氧层破坏的设备和材料。CFC在全球范围内已被逐步淘汰，但是其主要的代替品HCFC同样能够破坏臭氧层，应该尽量避免选用日HCFC制成的泡沫保温材料。6.3、选用持久耐用的设备和材料。由于建材产业通常是能源密集型产业，所以耐久性材料或只需较少维护即可正常运行的设备对于能源节约是非常有帮助的；而且，耐久性好的材料也能减少固体垃圾的产生量。此外，材料或产品的耐久性对于室内空气质量（IAQ）也是重要的因素。一般来说，耐久性越好的材料，导致的室内污染越少。6.4、选择无须再加工的材料。应该选择再处理（如油漆、再加工、防水防火处理等）较少的建
36、筑材料，或者选用那些对其的维护只产生最小环境影响的材料。,6.5、选择内含能量低的材料。加工越细致和制造过程越复杂的产品和材料通常要在生产过程中消耗更多的能源，只要耐久性和形象能够得到保证，就尽可能地选用内含能量低的原材料和设备。6.6、尽可能购买本地出产的建筑材料。从能源消耗、污染产生和群落破坏的角度而言，从外地甚至更遥远的地方运输材料到建设现场对整个地球的生态环境来说是不利的。6.7、尽可能使用由再生原料制成的材料。可以减少固态垃圾以及制造业里的能量消耗，并且节省自然资源，其好处是显而易见的。6.8、积极利用可循环使用的建筑构件和材料。这样可以减少垃圾掩埋的压力和节省自然资源。但是应该注意
37、检测这些材料的安全，同时避免使用旧玻璃或洁具，因为它可能会影响能量效率或用水效率。,6.9、避免使用产生放射性污染的材料。溶剂型油漆、化纤毛毯、复合木地板和其他许多建筑产品都可能在空气里释放出甲醛等挥发性的有机混合物（VOC）。它们影响人类健康、增加粉尘和有机物污染。6.10、就可持续发展建筑而言，需要慎重选用木材。砍伐可能带来相当多的可持续发展问题，如运输能耗、生物多样性损失、局部经济环境破坏等问题。6.11、在设计时考虑建筑结构、装修材料再次使用的可能性。功能要求的变化、使用期限的限制、城市发展的需要等都可能需要建筑被拆除或改造。如设计时就考虑拆除的问题则可对材料的再生和循环使用起到相当的
38、帮助。6.12、积极注意新型材料的信息。新型建筑材料在环境保护和能源节约方面扮演着重要角色，能积极主动地应付自然环境的挑战。例如最近开发生产的“智能材料”之一“记忆合金（SMAS）”转换为机械动作，它们将在热吸收和存储、通风控制等方面起到积极的作用。,七、室内空气质量,健康舒适是生态建筑的主题之一。人的一生中有2/3的时间是在建筑内度过的，因此要通过各种生态技术手段可提高室内环境的舒适度【热舒适、光舒适、声舒适程度】。由于现代建筑趋向高绝热性、高气密性，并且大量采用化学建材，由材料散发出的甲醛、VOC、苯氯乙烯等有毒物质的含量超过限度后，会引发多种疾病，由此引发的“化学物质过敏症”被专家预测为
39、21世纪最大的公民病。生态建筑要保证室内环境的空气质量，就有良好的自然通风换气、充足的日照、控制使用含有有害物质的建筑材料、防噪声、防尘、防辐射。从环境无害化的角度来看，建筑材料和装修材料的选择对室内空气质量【IAQ】起到了决定性的作用。在设计、建设及装修、使用过程中，需要考虑室内空气质量的如下一些事项：建筑材料来源的鉴定。建筑材料来源控制、选择和健康策略。通风系统设计和运作。良好的日常维护和运作。,室内空气质量可以通过建筑、室内设计的配合来控制。自然通风和采光是 IAQ的基本要素，要保证室内空气质量，可参考：7.1、确定主要室内污染源。包括室外被污染的空气、土壤和水；来自毗邻建筑或其他移动物
40、体的的光热散发；建筑材料散发的有害物质、使用者设备家具等产生的污染等。建筑物的结构材料、外墙系统、地基系统作为建筑的主要成分对室内环境的影响却是出乎一般人的想象的。采暖通风和空调系统（HVAC）日益被公认为污染物质的来源；微生物污染是潜在的细菌来源，并且它们新陈代谢的副产品容易引起VOC等挥发性有机污染。7.2、明确室内主要空气污染的种类及其影响。经常谈到的室内空气污染物是挥发性的有机混合物、含微生物的污染物（霉菌/细菌/病毒等），非生物粉尘、无机化学物质（氮化物一氧化物二氧化物）以及半不完全挥发的有机化合物（SVOC，包括杀虫剂和防火剂）。注意，普通工业用溶剂、粘合剂和其他现代化学制品在室内
41、空气里的含量丰富，虽然其浓度通常低于影响健康的已知极限，但是化学制品在低浓度下的互相作用仍可能导致健康问题。,7.3、建筑物综合征（SBS）正变得更普遍。通常SBS是许多因素综合作用的结果，包括声、光、热、空气以及其他室内环境因素。当然，工作压力和其他心理以及社会或制度因素也对 SBS的产生起作用，但良好的室内质量环境可以大大降低 SBS的发生率。7.4、源控制最为有效。保证室内空气质量，最有效、最简单的办法是从一开始就减少或杜绝可导致污染的材料进入建筑。实践证明，从源头控制污染或有害物质比起清除它们带来的不良影响要容易得多。7.5、仔细安排施工进度计划。常见的导致室内质量问题在于过早入住新建
42、筑。施工完成之前或家具的安装、测试和采暖通风及空调系统的调整完成之前，室内空气质量是难以保证的。建筑材料、设备彻底固化后和性能良好的通风系统可以避免很多室内空气质量问题，这要求从一开始安排计划时保证在竣工和最初入住之间留出足够的时间。,7.6、设计和操作必须一致。设计必须对建筑物的使用做出适当的设想并实践，而且应该将这些设想传达给建筑的使用者和管理者。如果建设者和使用者之间缺乏良好的沟通，那么一些措施和设计在实际运行过程中也许不能充分发挥其效用。7.7、日常运营和管理。被忽视的或被拖延的维修管理通常也是导致室内空气质量问题的原因之一。建筑设计时应该提供对HVAC采暖通风和空调系统所有的组成成分
43、的检查。特别是定期清洁吊顶内或者通风管道中沉积的粉尘、微生物、昆虫是非常必要的。7.8、室内外的隔离。尽量不使用杀虫剂这样的污染物，而减少其使用的重要方法是将昆虫等彻底隔离在建筑之外。潮湿的室内环境是滋生微生物污染的温床，因此必须避免，屏障的接合处要完整而严密。7.9、室外空气的清洁和过滤。在清除污染物的机械装置中，过滤器是最常用的，它常与机械通风系统合为一体。一些污染物质可以通过表面沉积处理而清除，表面经常清洁可降低通风和过滤装置的负担。,八、建筑运营管理,高效的建筑运营管理是生态措施得以实施的基本条件。得到良好管理的设施运转和操作有益于能源、水资源的节约，垃圾的减少和环境质量提高。在高技术
44、生态建筑中，智能化管理是重要的发展方向。智能技术是在计算机、自动化技术基础上发展起来的，如智能室温调控系统、智能采光系统、阳光自动追踪系统等。使用自动设备和先进的建筑智能管理系统的节能效果显著。例如现在普遍使用的声控、光控路灯开关；个性化的空调控制方式：使用者离开的时候，自动关闭个人空气供给系统；还有潜在的其他环境好处（如通风管道制造材料的节约等）。建筑运营管理中的另一个重要方面是废弃物的回收利用（垃圾管理）。废物的处理和利用是当前的一个重大课题。目前，废水处理回收已有成熟的技术；对废气则采取一系列技术措施进行净化处理或限制它的排放；固体废物可采取分类回收的方法，如对城市生活垃圾中的有机废弃物
45、进行处理，既可回收利用这一部分资源，又及时处理了这些最易腐烂发臭、污染环境的垃圾。现在已经发展出能够将有机废弃物转化为能源或有机肥料的技术，如垃圾产油技术，垃圾填埋产气发电技术等等。,九、生态建筑元素举例,（一）双层外墙系统 如果处理得当，生态建筑元素可以成为建筑造型艺术的有机构成部分，如英国新国会大厦的风塔、大伦敦市政厅根据日照遮挡而计算出来的奇特造型等都是比较成功的例子。生态建筑元素的例子之一如生物气候缓冲层。建筑存在的根本目的之一是有效地抵御及缓解外部气候的影响，使建筑内部环境更适合于使用者。人们把起这种缓冲作用的生物气候缓冲层称作生态建筑的形式因子。生物气候缓冲层（BBL biocli
46、matic buffer layer）是指在生态系统结构框架所提出的各个设计策略的制约下，通过建筑群体之间的组合关系、建筑实体的组织和建筑各种细部设计等的处理，在建筑与周围生态环境之间建立一个缓冲区域，在一定程度上防止各种极端气候条件变化对室内的影响，满足使用者的各种舒适要求。就具体的设计而言，生物气候缓冲层可以是大到诸如街道、广场等空间，也可以是建筑的围护结构，也可以是建筑的中庭等空间，还可以小到建筑细部构造。下面介绍当今流行的“生态气候缓冲层“处理方法。,为了增强玻璃墙的热性能。其中最常见的处理方法之一是在常用的玻璃窗上再增加若干玻璃层片，发展出所谓的“双层多层幕墙系统”。这样的系统起源于
47、上个世纪70年代的德国，而当Richard Rogers在1986年落成的伦敦Loyds Headquarters总部的设计里巧妙地使用了这一系统后，它就逐渐引起了广泛的注意和模仿。外墙是建筑室内外环境之间的分界，其设计往往直接影响到室内环境质量和建筑在生态方面的表现，特别是玻璃幕墙。外墙应该能满足自然光照、太阳能的主动或被动利用、防止过度热辐射、减少室内热损失。许多双层外墙系统有很好的热学性能。它能提供一种“空气流动的密封”，即它可以让空气流动进行通风，同时又具有良好的绝缘性能。其工作原理是空气腔里较低的气压把部分室内的空气抽出，并且吸收太阳辐射热后变暖、自然的上升，从而带走废气和太阳辐射热
48、。,双层幕墙大体能减少20%25%的能耗。双层幕墙系统的效能受到下列因素影响：自然通风机械辅助通风的效率、玻璃种类及排列顺序、空气腔的尺寸和深度、遮阳装置的位置和面积，制造和施工水准等，这些因素的不同组合将提供不同的热、通风和采光效能。在空气腔中增加日光控制装置（如百叶、光反射板、热反射板等）,可以同时满足建筑自然通风、自然采光的要求。双层幕墙系统的长处是多重的：将室内空气和玻璃墙内表面之间的温度差控制在最小范围，这有助于改善靠近外墙的室内部分的舒适度，减少冬季取暖和夏季降温的能源成本；热绝缘性能比通常的双层窗要好得多，因为可以通风的空气腔能提供额外的绝缘保护；同样的原因，其隔音效果也比普通双
49、层窗好；如果安有热交换器，幕墙系统还可以从废气里回收能量。现在，这种系统已得到了越来越广泛的运用，如 RWE大厦、法兰克福商业银行大厦等等。双层外墙系统独有的特点是它使高层建筑的高层部分也可以自然通风，而不影响幕墙的正常隔热功能。,这种幕墙系统目前的缺点是造价较高，而且通常要求很高的设计技术和安装技巧。但是随着技术的发展和改进，它们的运用会越来越广泛。在不久的将来光电电池、微型风扇装置、电子玻璃以及各种智能控制系统和幕墙结合起来时。双层幕墙系统不但能被动地适应环境，还将成为建筑的重要能量来源。双层幕墙系统最早期的应用实例如理查德罗杰斯设计的伦敦88伍德大道办公楼。由于集中了大量的计算机等产生热
50、量的设备，大厦采用了双层幕墙系统，玻璃块的尺度达3m*2.5m，每片重达800kg。幕墙的内外层玻璃间留有140mm的空腔，空腔内配备有遮光百叶，可以控制阳光的入射量。遮光百叶用“钻石白”玻璃来强化其美学效果。室内空气通过天花板中的管道吸入空腔中，然后从屋顶排出。屋顶设置有光敏装置，能够跟踪和自动判断日光照射条件，通过控制遮光百叶的角度来调节室内自然光。当百叶旋转到最大位置时，幕墙系统可以反射太阳辐射热而允许自然光照明，减少了空调能耗，而具自然通风率也达到了普通办公室的两倍。,（二）特朗布壁（TROMB WALLS)特朗布壁是最近发展起来的一种外墙系统，它利用热虹吸管/温差环流原理，使用自然的
