生态建筑的设计原理

生态建筑的设计原理

摘要：本文略论环境恶化的现况与起源，并阐述“生态建筑”的理念与其对环境永续的意义。提出“生态模拟”的概念，即由观察模仿大自然生态系统的运行模式，归纳出几大运行法则，以重新建构对生态环境无害的新时代建筑设计原理。

关键词：生态 建筑 设计 生态建筑 设计原理

前言

在不同的时代和不同的地区，建筑及其设计总是有着不同的考虑的，于是建筑的诸多形式就成了不同思想的外铄，这个世界也就呈现出我们的看法与想法的具体实相。当下在城市与建筑的设计思维里，何者的利益为重？何者至关重要？人类在地球建造的居所，是否一定要破坏环境或排挤其它物种的生存？是否有无害的可能？地球的承载力与人类繁衍是否有其极限？如今这些问题应该是建筑设计最源头的思考了。

作为建筑界的一员，我们应该试着从大自然中寻找建筑界的“生态新工法”。这是新世纪建筑师的使命，以挽救频临窒息的生态，也为能源短缺预作准备。大自然没有废弃物，所有一方的废物就是他方的养分。“上善若水，水善利万物而不争，楚众人之所恶，故几于道。”……观察大自然可以体会与学习宇宙造物者的智慧与情感。

“能源物质消耗最少并对自然生态伤害最少的建筑”就是我们理想中的“生态建筑”，生态建筑将随着石化能源的匮乏与环境污染的严重而更受重视，也将形成二十一世纪建筑的新风貌。本文提出了“生态模拟”的概念，即由观察模仿大自然生态系统的运行模式，并归纳出十大运行法则，作为城市与建筑规划设计的准则，以重新建构对生态环境无害的新时代建筑设计原理。并提出“生态美学”的新世纪美学观念。

1大自然的运行法则

1.1自动平衡 回复稳定

地球除了人类以外，任何事与物，只要不足或超过，都会引发自动平衡的机制，寒流暖流山崩地裂是自动减压平衡的过程，某一物种过度繁荣就会提供天敌大量食物，天敌亦随之繁荣得以压制过度的成长。在大自然的食物链中，每一物种都会提供上一层物种得以维持永续繁衍的养分，也留下足够维持自身种族的繁衍数量。若基因演化不足以应变环境气候的改变或觅食被觅食的天择，也有绝种淘汰的下场。新物种取而代之投人生态系统平衡的机制中，大自然自动调整得以逐渐修护缺口回复稳定状态。

建筑上向大自然学习，首先是观念的改变，应该了解“不停的追求成长可以永远的发展”是错误的观念，更应明白“平衡稳定才是永恒的基石”。在都市里，太多建筑在追求发展的观念中，不经长远的思考，使用率低，使用时期短，很快就因不符合需要而弃置。建筑的使用期应超过百年，才能维持都市规模的稳定不会快速地扩增，因此，人为建筑的建造应先确定其必要性，是否有现存可利用的场所，或可再利用的废弃建筑物，特别是大范围的都市改造过程中，最好不要轻易地建造低利用率的新建筑。不可存有增加建设就是成长发展，就是“政绩、成就”的观念。如果真需要新的建筑，应严谨地考虑空间的最大利用价值，不盖超过需要的量，并可以弹性多功能重迭利用。进一步再确保使用期超过一百年。生态建筑的原则包含“增加建设不一定是好事，非必要应避免增加新建设”。

1.2只取所需 杜绝浪费

大自然的植物或动物只向地球取用其生存之所需，水及养分够用就好。人类就不只是需要而已，绝大部分是非理性的感觉，控制感、尊严感、象征感、恐惧感，除了生理的需要外，心理的需要又多要了很多。如果说这是人类异于一般生物的特质，建筑设计的思想就应该了解、面对、然后超越，我们接受这个特质可以在增加少量能源物质的前提下，适度地表现人类的感性。但应有所节制，在人文艺术与生态节能之间力求平衡。

在建筑构造功能之理性需求上，力求能源物质的使用减到最少，不作超量的能源物质浪费，更不作对功能与结构无益的建造。不应过分地追求豪华、气魄、新奇、突出，以及所谓的“前所未有”。对于创造感性的空间所增加的非结构、构造材料部分，应该节制其超过“必要消耗之能量物质”。并尽可能用人工与自然材质去表现人文艺术的人类特质。因为人工与自然材料是不耗能或低耗能的，对生态的破坏最少。因此，生态建筑遵守最少使用材料与能源的设计、建造、维持之原则并且呈现出材料本质的生态美学。

1.3没有废物 必有用途

大自然的一切事与物都有其存在的意义，没有虚功也没有废物。几十亿年的演化已经让整体生态系统运作的每个动作与每个物体都有价值。动物排放的粪便与二氧化碳就是植物的养分，对于某些生命的废物会是另一些生命的养分。没有可用的能源与物质被浪费，太阳的能量供应地球全部生命之所需，能量与物质结合成生命的有形部分[而生命意识部份是宇宙超越太阳的奥秘]，太阳能对地球的投射构成整个生命的世界。稳定的气温、植物光合作用的储能成长，动物逐层的能量传递，微生物的能量分解释放，又提供为植物的养分，这样层层利用能源与物质，几乎没有所谓的废物。

在建筑的构筑上，政治与经济的生态意识可以引导“无废弃物的做法”成为社会思想主流，强制或鼓励废弃物再利用。当然人类尚未面临生存危机之前，人性上缺乏积极的主动性，全面的再利用可能耗费更多的能源。但是建筑废弃之建材转化为低能耗的初级再生材料，可以提供敷地非结构性也非精致的规格化构材。不能消耗过多能源将建筑废弃物重制为精致建材，这是合理的材料再生原则。因此，敷地景观材料需要粗糙透水又不须高强度结构性能，最适合废弃建材再利用的目的。全面的规定地表材料皆为低能耗再生材，将排除高能耗太精致不透水的初用建材于非必要的区域，并为大量的废弃建材稳定大量的再生出路。省能再生建材的用途安排合乎大自然最少浪费与减少破坏生态环境的废弃物污染。废弃的建筑物重新利用经过设计赋予全新的功能，延长建筑物的生命期比敲除重建节约更多的能源与材料，符合大自然最少损耗没有废物的生态法则。因此，废弃建筑的再利用与建筑废弃物的再生，也是生态建筑的设计原则。

1.4整体共利 绝无偏袒

大自然不会独厚哪一个族群，强势物种生育率极低，弱势物种生育率极高，总是会维持每一个族群的生存。而不管强势或弱势在大自然中都可以得到供养。只因为大自然是由环环相扣的食物链组成，任何一部分受到忽略都会造成全面的影响，即便是天敌也是必要的存在，天敌可以淘汰物种中较脆弱者，对于族群的健康与改良大有帮助。生物界整体共生，顾及了别人就保护了自己，照顾了其它物种也就维护了人类生存的环境。

建筑的规划设计一开始就必须有生命共同体的生态整体意识，建筑师若想打造人类永续的生活环境，就必须接受地球全部生物的共同委托，留下它们生存繁衍的空问，每一块地球上的土地都是千百物种共有共享的，人类不能视为独有而全部占用。当人类的支配欲排除其它动植物的生存空间，不再有虫鸣鸟叫，也不再有植物能遮挡烈日涵养水源提供氧气。人类的都市就成了地下缺水、地上污水、虫鸟不生、废气高热的病态孤岛。在大自然中人类未曾到访的原始地区，空气清新水质甘美，动植物既合作又竞争，处处揭示智慧与美丽。只要人类到临，自然界的和谐美景就遭到干扰破坏。人类集居的都市就是最不健康最不适合居住的地区，这就是人类不能了解“得到了全部却失掉了自己”的大愚若智。生态建筑的设计准则：人类的开发建设应该兼顾当地动植物生存繁衍之所需，这是当代建筑师的新世纪设计思维。

1.5多元多样交融编织

自然界有许多同步运作的系统，能源的传递、水的循环、空气与物质的循环、污染的净化、植物的生存、动物的生存，都在同一个世界交织在一起。这些可以各自独立却又彼此关联的繁复运行系统构成了整个生态世界。生物界中的动物与植物的生存区没有明显的边界，常常有主要的生长区及延生的生长区，这些交迭编织在一起的生物活动区呈现出多元多样的共生型态，这将有利于觅食传种，维持生物健康的生存环境。

城市规划与建筑设计，将人类的居所编织融人生态物种的栖息地，或将生物栖息地保留编织在人类的居住所，对于人类生活环境的健康与大自然生态物种的觅食繁衍大有帮助。因此，在地球的土地上建造人类的居所，不论基地的大小都应该留设供生物觅食传种大小不等的栖息地。如果建筑占尽了土地的表面，就将二楼以上阳台到屋顶建造成空中花园，用土壤水池将建筑物包覆起来，一方面还给原生植物动物原有的生存空间，一方面阻隔烈阳曝晒及涵养水源，人类的生活与其它物种的生存就可以共生在一起互蒙其利。人类的都市除了保留超大型的森林公园作为都市的绿肺，还以绿带串联起大大小小的公园，最关键的设计是将每一个建筑基地可绿化的地方都覆上土壤并留设水池，以提供多元多样的植物动物生存栖息觅食繁衍之跳板，如此人类的生活居住地与生物的生存栖息地就全面而整体地编织在一起。这才是新世纪建筑师以生态守护者自许的专业信念。

1.6永续能源取之不尽

大自然的运行完全依赖永续不断的太阳，既安全无污染又不虞匮乏。太阳能为万物生生不息的利用已经数亿年，地球表面冷却与日照加温维持了气温的稳定，更提供了几亿年来生物生存的能源，地球上的动物除了摄取食物换得活动的太阳能源，并无其它可以取用的能源。人类学会燃烧有机物质取得生物能，又学会利用水的位能，风的动能，地热的热能，太阳的光能，这些地球上既有的能源，对环境污染较低或完全无害，源源不绝但产量极少利用成本极高。石油天然气煤矿是古生物吸收的太阳能封存在地下，人类仅需计算挖掘运送提炼成本，并不计入原油产生成本。加之供应数量以产油公司当前利益不断增产，形成两百年不知节制的浪费加速地球几亿年储存能源的消耗。

地下石油原本就是地球埋藏的宝藏，还没有达到它最大能源使用效率的时候就已经将它挥霍殆尽，世界更堕落、穷人更恐惧、富人更贪婪，原本美丽的大自然也面目全非。这般奢华浪费的时代就如挖宝致富的俗人，终将散尽财富黄梁梦醒。能源危机的解决之道，端赖新世纪的政治家协议停止战争武器研发，将大量人才资本投入永续能源的开发与取得，以大幅降低太阳能源的使用成本与提高太阳能源效率。在建筑中充分利用永续能源是最不浪费人类能力与地球能源的抉择。

2 结语

所以，看待大自然的材料我们应该视之为大自然的宝藏，应带着珍惜珍贵的态度，虔诚地运用到人类的生活环境建筑之中。这样以自然及人工材质的肌理直接表达相间相融的美感，可称之为“生态美学”。采用手工运用自然材质组构出合谐的建筑形式与肌理，将是生态建筑所呈现的建筑新美学，在二十一世纪的开始，以整个宇宙大自然为视野的“生态美学”也应成为建筑与艺术界的新课题。