结合自然的建筑设计方案范文

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1“设计结合自然”的思想

“设计结合自然”最早是由英国建筑师伊恩•麦克哈格在《设计结合自然》著作中提出来的。该书是对建筑设计的最好的指导手册。书中指出设计应结合自然，因为结合自然的设计比纯粹的人为设计更好、更长久。建筑设计应该参照环境作为一个基本的选择方式进行考虑，与环境匹配，应当将自然引入建筑，充分利用自然提供的潜力进行设计，它强调设计结合自然重点在结合上，我们进行设计应多考虑如何与自然的结合。建筑大师伦佐•皮亚诺设计的芝贝欧文化中心是建筑与自然结合的典范（见图1），该建筑所在区域气候特征：炎热潮湿，常年多风。建筑巧妙地利用建筑外形制造了高压区和低压区，将外部的自然风有效地导入到室内，从而在建筑内部形成自然风，达到降温除湿的作用。该建筑设计之初首先考虑了气候因素，这一因素所构建的建筑内部空间以及外部造型也因为要适应当地的气候条件而别具韵味。

2设计结合自然理念的实践

建筑从穴居发展到如今的高楼大厦，有了翻天覆地的变化，然而，建筑最基本的功能是什么呢？老子曰“:凿户牖以为室,当其无,有室之用。故,有之以为利,无之以为用。”这句话是对建筑的最精辟的概括。有，即建筑的围护结构，要求它能够为人们遮风避雨，抵挡严寒酷暑；无，即建筑的使用空间。要求它能够为人们提供舒适的室内环境。那么我就从“有”和“无”即室内环境和围护结构入手来进行建筑设计。

2.1“无”即室内环境。

项目位于北京地区，区域气候特征：夏热冬冷。那么如何解决在这种外界环境影响下的室内环境呢?现在北京大部分用的就是空调了。的确，空调能够改变夏热冬冷的室内环境，但是它也同时带来了很大的问题。就拿夏天来说，空调在降低室内的温度同时，也向室外排出大量的热。外界的热也引起室内的热，室内越热，空调运转的越多，向室外排出的热越多。从此，室内外温度进入了恶性循环。除了使用空调之外，有没有别的办法呢？窑洞是延安特有的一种居住形式。在厚厚的土壤覆盖下，室内温度可以达到冬暖夏凉。地窖是北方人们用来储存食物的一个土办法。地窖里夏季凉爽，冬季温和。从而达到对食物的储藏。这是什么原因呢？这是人类对地球能量的原始利用。根据北京地区土壤温度随深度变化的情况，在4m深处土壤温度年温度波动幅度已经很小。当在16m深处时，土壤温度在工程意义上可视为终年不变。

于是，该项目采用了地下风道降温预热系统。冬天室外冷空气从进风口吸入，在运行过程中与土壤中的热量发生热交换而变暖，为室内提供经过土壤加热的新鲜自然风，在提高室内温度的同时改善冬季不开窗时室内的空气品质。夏天室外热空气从进风口吸入，在运行过程中与土壤中的冷量发生热交换而变冷，为室内提供经过土壤降温的新鲜自然风，在降低室内温度的同时改善夏季不开窗时室内的空气品质。

地下风道降温预热系统是如何组织到该建筑设计的呢？首先是取风口，室外空气通过取风口进入到地下。取风口位置选在了院区唯一的一个绿化用地，提高了进风的质量，同时采风口指向两个不同的方向，便于在不同季节取风。接下来，是地下管道。室外空气通过地下管道与土壤充分接触，达到夏季降温冬季预热的目的。为了充分利用用地，管道采用了曲折迂回形式，延长了室外空气与土壤的接触时间和面积，从而具有更好的降温预热效果。降温预热空气通过风机房进入到地道间。风机房位于地道间与地下管道交接处，设置风机、过滤、消毒、除静电等设施。风机将室外空气不断引入到地下管道；过滤、消毒、除静电设施用于提高空气的质量。地道间可以理解为存放冷热空气的房间，由于地道间断面比地下管道大了许多，从而让空气运动速度缓慢均匀。风道的新风通过竖向风道向上输送。首先送到地下使用房间。然后，沿着竖向风道进入到地上使用空间。在送风管道对面设置两个回风管道。回风管道将流过使用空间的空气引通向屋顶,最终通过屋顶的风帽排出室外，达到降温预热的目的。

整个过程还需要两个技术措施实现空气的不断循环流动。一是置换通风。所谓置换通风，是指一般在室内形成类似活塞流的形式，达到空气的自然流动。新鲜的空气由房间底部送入，送入的新鲜空气像水一样弥漫了整个房间的底部，然后向上慢慢升起，移动到房间的顶部，由设置在天花板上或房间顶部的排风口排出。二是风帽。风帽利用太阳能加热排风风道顶部，使得热空气上升，带动下面的空气向上流动。以上是整个地下风道降温预热系统的流程(见图2)。地下风道降温预热系统主要有以下优点（:1）节能：集中地源新风系统处理能耗夏季减少约41.7%，冬季减少约32.5%。（2）环保：新风系统设在地下3层，便于设备消声处理，设备噪声对地上影响很小，经过较长的竖向管道和风口的自然衰减，人耳将感觉不到新风的气流噪声。（3）安全：新风取自地上，虽经地下风管输送，但通过紫外杀毒灭菌、初效过滤、中效静电除尘过滤，进一步去除了细菌病毒的粉尘载体并破坏了细菌病毒细胞，达到对其灭活的目的。（4）合理：新风下送进入房间，配合自然对流上排风系统达到置换通风的效果。人员、灯光、设备散热和散湿在热压的作用下随气流自下而上地自然排出，可吸入颗粒、微生物、室内挥发性有机物等污染物也随之排除。夏季经去湿处理的干燥新风吸收了室内余湿，保证了房间清新、洁净、舒适的空气品质，为办公舒适环境创造了更好的条件。（5）经济：节省了可观的矿物能源成本及其配套成本。集中新风机房设置地下，不占用有商业价值的地上空间，减少了分层设置新风机房占用的面积和其多出的设备成本，提高了投资效益。

2.2“有”即维护结构

良好的室内环境，还需要适合的外围护结构与之相对应。北京地区夏热冬冷，那么最佳的建筑维护结构模型是：北向，东向，西向，屋顶均为实体墙，南向为玻璃。结合采光及通风的需要尽量在实体墙上面少开窗。该项目东面，西面主体为竖向通风道的实体墙，北面采用深的斜向凹槽，实体大于玻璃，南向同样采用深的斜向凹槽，玻璃的保温隔热效果比较差，所以方案采用了双层呼吸式外窗(见图3)。夏天将上下控制板打开，在自然风循环对流作用下，带走双层玻璃之间空气的热量，从而达到降温的需要；冬季将上下控制板关闭，阳光加热双层玻璃之间的空气，达到保温升温的作用。通过地下风道降温预热系统实现对“无”即室内环境的优化；通过双层呼吸式外窗技术的应用实现对“有”即维护结构的优化。从而满足建筑使用者舒适度的要求。达到了设计结合自然的目标。

3总结

现代建筑大部分采用商品化的生产技术，达到标准化、产业化。这也造成了大江南北建筑风貌的趋同化，造成千城一面，城市失去了应有的建筑风格及特点。而“设计结合自然”的建筑设计强调的是采用本地的文化、本地的原材料，尊重本地的自然、本地的气侯条件，这样在风格上完全是本地化，所以产生出新的美学，就是向大自然索取最小也就是最美。

作者：张建海王皓宇单位：中国中元国际工程公司