結合自然的建筑設計方案范文

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1“設計結合自然”的思想

“設計結合自然”最早是由英國建筑師伊恩•麥克哈格在《設計結合自然》著作中提出來的。該書是對建筑設計的最好的指導手冊。書中指出設計應結合自然，因為結合自然的設計比純粹的人為設計更好、更長久。建筑設計應該參照環境作為一個基本的選擇方式進行考慮，與環境匹配，應當將自然引入建筑，充分利用自然提供的潛力進行設計，它強調設計結合自然重點在結合上，我們進行設計應多考慮如何與自然的結合。建筑大師倫佐•皮亞諾設計的芝貝歐文化中心是建筑與自然結合的典范（見圖1），該建筑所在區域氣候特征：炎熱潮濕，常年多風。建筑巧妙地利用建筑外形制造了高壓區和低壓區，將外部的自然風有效地導入到室內，從而在建筑內部形成自然風，達到降溫除濕的作用。該建筑設計之初首先考慮了氣候因素，這一因素所構建的建筑內部空間以及外部造型也因為要適應當地的氣候條件而別具韻味。

2設計結合自然理念的實踐

建筑從穴居發展到如今的高樓大廈，有了翻天覆地的變化，然而，建筑最基本的功能是什么呢？老子曰“:鑿戶牖以為室,當其無,有室之用。故,有之以為利,無之以為用?！边@句話是對建筑的最精辟的概括。有，即建筑的圍護結構，要求它能夠為人們遮風避雨，抵擋嚴寒酷暑；無，即建筑的使用空間。要求它能夠為人們提供舒適的室內環境。那么我就從“有”和“無”即室內環境和圍護結構入手來進行建筑設計。

2.1“無”即室內環境。

項目位于北京地區，區域氣候特征：夏熱冬冷。那么如何解決在這種外界環境影響下的室內環境呢?現在北京大部分用的就是空調了。的確，空調能夠改變夏熱冬冷的室內環境，但是它也同時帶來了很大的問題。就拿夏天來說，空調在降低室內的溫度同時，也向室外排出大量的熱。外界的熱也引起室內的熱，室內越熱，空調運轉的越多，向室外排出的熱越多。從此，室內外溫度進入了惡性循環。除了使用空調之外，有沒有別的辦法呢？窯洞是延安特有的一種居住形式。在厚厚的土壤覆蓋下，室內溫度可以達到冬暖夏涼。地窖是北方人們用來儲存食物的一個土辦法。地窖里夏季涼爽，冬季溫和。從而達到對食物的儲藏。這是什么原因呢？這是人類對地球能量的原始利用。根據北京地區土壤溫度隨深度變化的情況，在4m深處土壤溫度年溫度波動幅度已經很小。當在16m深處時，土壤溫度在工程意義上可視為終年不變。

于是，該項目采用了地下風道降溫預熱系統。冬天室外冷空氣從進風口吸入，在運行過程中與土壤中的熱量發生熱交換而變暖，為室內提供經過土壤加熱的新鮮自然風，在提高室內溫度的同時改善冬季不開窗時室內的空氣品質。夏天室外熱空氣從進風口吸入，在運行過程中與土壤中的冷量發生熱交換而變冷，為室內提供經過土壤降溫的新鮮自然風，在降低室內溫度的同時改善夏季不開窗時室內的空氣品質。

地下風道降溫預熱系統是如何組織到該建筑設計的呢？首先是取風口，室外空氣通過取風口進入到地下。取風口位置選在了院區唯一的一個綠化用地，提高了進風的質量，同時采風口指向兩個不同的方向，便于在不同季節取風。接下來，是地下管道。室外空氣通過地下管道與土壤充分接觸，達到夏季降溫冬季預熱的目的。為了充分利用用地，管道采用了曲折迂回形式，延長了室外空氣與土壤的接觸時間和面積，從而具有更好的降溫預熱效果。降溫預熱空氣通過風機房進入到地道間。風機房位于地道間與地下管道交接處，設置風機、過濾、消毒、除靜電等設施。風機將室外空氣不斷引入到地下管道；過濾、消毒、除靜電設施用于提高空氣的質量。地道間可以理解為存放冷熱空氣的房間，由于地道間斷面比地下管道大了許多，從而讓空氣運動速度緩慢均勻。風道的新風通過豎向風道向上輸送。首先送到地下使用房間。然后，沿著豎向風道進入到地上使用空間。在送風管道對面設置兩個回風管道。回風管道將流過使用空間的空氣引通向屋頂,最終通過屋頂的風帽排出室外，達到降溫預熱的目的。

整個過程還需要兩個技術措施實現空氣的不斷循環流動。一是置換通風。所謂置換通風，是指一般在室內形成類似活塞流的形式，達到空氣的自然流動。新鮮的空氣由房間底部送入，送入的新鮮空氣像水一樣彌漫了整個房間的底部，然后向上慢慢升起，移動到房間的頂部，由設置在天花板上或房間頂部的排風口排出。二是風帽。風帽利用太陽能加熱排風風道頂部，使得熱空氣上升，帶動下面的空氣向上流動。以上是整個地下風道降溫預熱系統的流程(見圖2)。地下風道降溫預熱系統主要有以下優點（:1）節能：集中地源新風系統處理能耗夏季減少約41.7%，冬季減少約32.5%。（2）環保：新風系統設在地下3層，便于設備消聲處理，設備噪聲對地上影響很小，經過較長的豎向管道和風口的自然衰減，人耳將感覺不到新風的氣流噪聲。（3）安全：新風取自地上，雖經地下風管輸送，但通過紫外殺毒滅菌、初效過濾、中效靜電除塵過濾，進一步去除了細菌病毒的粉塵載體并破壞了細菌病毒細胞，達到對其滅活的目的。（4）合理：新風下送進入房間，配合自然對流上排風系統達到置換通風的效果。人員、燈光、設備散熱和散濕在熱壓的作用下隨氣流自下而上地自然排出，可吸入顆粒、微生物、室內揮發性有機物等污染物也隨之排除。夏季經去濕處理的干燥新風吸收了室內余濕，保證了房間清新、潔凈、舒適的空氣品質，為辦公舒適環境創造了更好的條件。（5）經濟：節省了可觀的礦物能源成本及其配套成本。集中新風機房設置地下，不占用有商業價值的地上空間，減少了分層設置新風機房占用的面積和其多出的設備成本，提高了投資效益。

2.2“有”即維護結構

良好的室內環境，還需要適合的外圍護結構與之相對應。北京地區夏熱冬冷，那么最佳的建筑維護結構模型是：北向，東向，西向，屋頂均為實體墻，南向為玻璃。結合采光及通風的需要盡量在實體墻上面少開窗。該項目東面，西面主體為豎向通風道的實體墻，北面采用深的斜向凹槽，實體大于玻璃，南向同樣采用深的斜向凹槽，玻璃的保溫隔熱效果比較差，所以方案采用了雙層呼吸式外窗(見圖3)。夏天將上下控制板打開，在自然風循環對流作用下，帶走雙層玻璃之間空氣的熱量，從而達到降溫的需要；冬季將上下控制板關閉，陽光加熱雙層玻璃之間的空氣，達到保溫升溫的作用。通過地下風道降溫預熱系統實現對“無”即室內環境的優化；通過雙層呼吸式外窗技術的應用實現對“有”即維護結構的優化。從而滿足建筑使用者舒適度的要求。達到了設計結合自然的目標。

3總結

現代建筑大部分采用商品化的生產技術，達到標準化、產業化。這也造成了大江南北建筑風貌的趨同化，造成千城一面，城市失去了應有的建筑風格及特點。而“設計結合自然”的建筑設計強調的是采用本地的文化、本地的原材料，尊重本地的自然、本地的氣侯條件，這樣在風格上完全是本地化，所以產生出新的美學，就是向大自然索取最小也就是最美。

作者：張建海王皓宇單位：中國中元國際工程公司