建筑环境中水的低技术生态应用与发展

打开文本图片集

摘 要：水是人类生活不可缺少的自然资源，是影响建筑环境的主要因素之一。随着我国绿色建筑的发展，如何运用好水体的生态效应来改善建筑环境已成为生态技术领域的重要研究内容。该文从我国传统建筑发展过程中形成的关于水的生态低技术理论入手，探讨水在建筑环境中的生态应用手法和原则，以及传统生态低技术在现代建筑中的传承、创新与发展。在实践应用中结合具体情况，将传统低技术与现代技术相融合，营造舒适宜人的建筑环境，促进我国建筑走上绿色节能的可持续发展道路。

关键词：水 低技术 生态应用 建筑环境

中图分类号：TU-023 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）07（c）-0090-03

Abstract：Water is an important natural resources for people"s live， and it is one of the main factors to building environment. With the development of green building in china， how to make good use of water resources to improve the building environment has become an important research content in the field of eco-technology. Beginning with the related theories of the ecological low technology of water in the development of Chinese traditional architecture，the thesis summarizes the principles of the low-tech ecological applications of water in building environments and new development of using water ecologically in modern architecture.According to the specific situation，combine traditional low technology and modern technology to create a comfortable building environment so as to promote the green energy saving building and sustainable development in our country.

Key Words：Water；Iow-tech；Ecological application；Building environment

据不完全统计，我国目前既有建筑总面积已达600亿m2左右，每年新建面积还在持续增加，建筑相关能耗约占全社会总能耗的三成以上，单位建筑面积能耗超过发达国家的2～3倍。中国走可持续发展道路，发展绿色生态建筑已刻不容缓。绿色建筑通过低技术手段，使建筑在不破坏自然的前提下融于自然，实现建筑生态化，符合可持续发展原则[1]。

在我国传统建筑中，对于地形、日照、风、水、气候等相关自然环境因素的处理上形成了很多值得我们借鉴的手法，体现了人与自然和谐共生的理念。水作为人类生活的载体，是建筑环境营造中主要考虑的因素之一。研究建筑环境中水的生态低技术手法和应用原则，在现代建筑中合理地加以传承、创新与应用，对于绿色生态建筑的发展具有重要的意义。

1 传统建筑环境中水的低技术生态应用

1.1 建筑选址与布局

由于功能特性和地理环境的不同，我国的传统建筑呈现出丰富多样的形式。平原地区建筑主要运用“近水向阳”的原则进行布局，山区丘陵地带的建筑则大都选用“背山面水”的模式，其选址的主要依据都离不开水源。这不仅是因为水是生命的源泉，是农业发展的命脉，发挥着物质生产、交通运输等功能，水还对建筑环境起到重要的生态服务功能。

水体与陆地相比较具有比热容大的特性，能通过蒸发降低周围环境的温度，由于水陆大气之间的温差和气压差而形成水陆风。为了取得良好的通风效果，建筑组群及单体在总体布置上往往综合考虑这一因素的影响，采取相适应的布局模式。例如在江南水乡，纵横交错的水道和街巷呈不规则的网状穿梭于建筑之中共同作用形成风道，形成的水陆风通过这些蜿蜒的巷道弄堂进入村落和建筑深处，在炎炎夏日达到通风散热的效果。

1.2 室内微气候调节

我国传统建筑特别是江南传统民居，其排水方式以天井内排水为主，雨水、生活废水等均流入天井进行汇集，居民还常在天井中挖井储水，天井成为建筑中重要的气候缓冲区，有效地调节建筑内部的生态微气候。在夏季，由于外墙的遮挡和屋面挑檐等遮阳设施形成的阴影，窄而高的天井内部地面、墙面和空气基本没有受到阳光的直射，地面温度通常比外面要低。再加上通过天井内四周地沟以及储水井中的水体的流动吸收和转移热量，进一步降低地面温度。空气中的热量通过与降温的地面接触而被水体吸收和转移。经过反复循环，使得天井内的空气温度通常要明显低于外界，其原理分析见图1。而在冬季，由于井内及沟渠中的水体温度相对较高，可以将水体作为能量交换的媒介，通过热量交换来调节室内的温度和湿度[2]。

1.3 水资源的循环利用

对雨水的收集再利用是我国传统建筑中一直所注重的，传统建筑中通常将流入天井的雨水部分导入太平缸或水池中用于防火，也作为日常生活、灌溉等的补充水源。有的还在太平缸或水池中种上水生植物或者养上金鱼，美化了建筑空间。在缺水地区更是注重将水资源进行合理分配，循环使用，达到资源利用的最大化，例如江苏南京窦村的四方井、浙江浦江登高村的三连环“古自来水厂”等。

传统建筑的院落常常使用碎砖、碎瓦及多种天然石材等多孔或微孔材料来铺设庭院和天井的地面，这些铺地材料具有十分良好的透气和透水性，能够让雨水比较快地渗入地下，避免地面的积水，有利于排水并涵养水源，保护了水资源自然循环的生态系统。

2 建筑环境中水的低技术生态应用原则

水作为影响建筑环境的主要因素，其低技术处理手法还有很多，但归结起来建筑环境中水的生态应用都遵循了以下几项原则[3]。

2.1 适宜性原则

适宜性是在顺应自然的前提下，通过分析建筑环境中的自然条件，进行水资源的合理利用。我国传统建筑的选址往往先确定水源条件，然后依据水源的情况和特点进行建筑规划与布局。例如：在江浙一带水网密集的地区，河流是当地居民的主要生活水源，也是对外的主要交通航线，在建筑布局上往往结合水源的特点采取临水而建、引水入乡、环河布局等形式。而在较为缺水的西北地区，其主要水源为地下水，通过渠系把水引入后贮存在坎儿井中，村镇建设时往往是先修渠后筑路，建筑组群的位置通常依据渠系所连结的坎儿井来确定，呈现出曲折多变的特点。

2.2 持续性原则

可持续性即保持或延长资源的使用性和完整性，使自然资源能够长期为人类所利用，既满足当代人需求又不影响后代人满足其需求能力的发展。在我国传统村镇中，从建成之初一直运用至今的水利系统并不在少数。这些村镇通过建筑与水体的整体设计，对水资源进行生态保护和优化配置，达到水资源的循环利用和可持续发展。安徽的宏村便是一个典型的例子。南宋绍兴年间，古宏村人为防火灌田，独运匠心开仿生学之先河，建造出堪称“中国一绝”的牛形人工水系。这种别出心裁的村落水系设计，不仅为村民生产、生活、消防用水提供了方便，而且调节了气温，创造了 “浣汲未防溪路远，家家门前有清泉”的良好环境。通过水资源的循环往复，宏村的水系一直保持干净清洁，600多年沿用至今。

2.3 低耗性原则

低耗性是尽量降低建筑对资源及环境的消耗，减少整个自然生态系统的物质与能量输出，使生态系统保持在自我调节的范围，达到动态平衡。由于水本身所具有的一些物理特性，使其能够在不消耗其他能源，不增加环境负担的情况下，保持环境的温度与湿度恒定。在实际应用中通过一些巧妙合理的设计，利用水的比热容大、可循环流动等特点直接对建筑环境进行控制和调节，在减少对其他资源消耗的同时创造舒适的建筑环境。

3 现代建筑中水的生态低技术应用发展

3.1 水与墙体结合，降低建筑能耗

通过水的流动可以较快地将建筑环境内的热量转移带走，特别是当水体与建筑表面直接接触时，降温的效果尤其突出。在现代建筑中，运用流水幕墙能够达到这种效果。例如上海世博会阿尔萨斯案例馆等一些典型建筑中，流水幕墙一方面成为建筑外表亮丽的“皮肤”，另一方面对抵挡太阳辐射热和降低环境温度起到了重要的作用，缓解了建筑对空调系统的依赖，彰显了低碳建筑的理念。

另外还可将水作为一种保温隔热的建筑材料，通过对墙内设置的间层或者管道内的水量调节来控制墙体的热工性能，通过水流循环往复带走墙体吸收的热量。结合我国的地理条件，水墙比较适宜应用于大陆性气候地区建筑的西面墙体，冬季墙体内的导管不注水，空气间层加大，墙体隔热性能提高，有利于建筑的保温；在夏季，向墙内导管中注水，水流吸收太阳辐射热并通过循环将热量带走，起到墙体隔热的作用。与此同时，还能根据需要获取热水，达到双重功效。

3.2 水绿结合，调节建筑环境

水能够吸附空气中的尘埃和污染颗粒，达到净化环境的作用。尤其是当水流急速产生水雾时，细微的水珠和空气分子之间发生碰撞，可以形成对人体健康有益的负氧离子。在现代建筑特别是高层建筑中，往往由于过分依赖空调系统而导致室内空气质量下降甚至恶化。在建筑设计中通过设置带有绿化和水体的中庭，将外部空气通过双层玻璃幕墙、天窗等方式引入室内，经过中庭水绿结合的净化加湿，可达到提高建筑内部空气质量的目的。如果能够在适当条件下，在建筑内引入喷泉，就好比在室内加了一台天然的负离子发生器，对人们的健康是非常有益的。

另外还可将绿化与蓄水屋面相结合，植物屋顶不仅可以过滤雨水中的杂质，简化对雨水再利用的步骤，屋面所滞留的雨水可以通过蒸发和植物蒸腾作用扩散到大气中去，从而调节气候和环境。

3.3 以水源为载体，提高空调效率

大地蕴含的热量与温度提供了一个恒定、安全的可替代能源选择，对水体利用过程中逐步发展形成的水源热泵空调系统，是将传统的空调器的冷凝器或蒸发器延伸至地下，利用地下水或地表水作为能量输送和储存的载体，实现能量转换。水体的温度一年四季相对稳定，其波动范围远远小于空气的波动，可以使得系统运行更加可靠、稳定，保证了系统的高效性和经济性，而且能有效地减少建筑能耗以及对环境有害的制冷剂的用量，是一种环保节能、“零”污染、“零”排放的空调系统。

在实际应用中，不同的水资源利用的成本存在较大差异，在不同地区是否有合适的水源成为水源热泵应用的关键。

3.4 雨水循环利用，建设海绵城市

随着城市化进程的加快，我国水资源形势日趋严峻，水资源短缺、水污染严重、洪涝灾害等已经成为制约城市可持续发展的重要因素。在2013年城镇化工作会议上习总书记提出了大力建设自然积存、自然渗透、自然净化的“海绵城市”理念。城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，降雨时通过吸收、存蓄、渗透、净化雨水来调节水循环，需要时将蓄存的水进行释放并利用，让水在城市中的迁移显得更加自然。[4]

海绵城市建设遵循生态优先的原则，在建筑与小区、城市道路、绿地与广场等规划建设中，通过保护自然水系，统筹考虑景观水体，增加透水地面，构建低影响开发雨水系统等，实现雨水的可持续循环利用。

4 结语

水是人类不可缺少的自然资源，对营造舒适宜人的建筑环境起着重要的作用。在实践应用中，我们应结合区域特点，遵循适宜性、持续性、低耗性等原则，在分析总结传统建筑中关于水的生态技术和应用经验的基础上，从中汲取传统科学技术的精华，将传统生态低技术与现代建筑技术相融合，结合我国绿色建筑发展的要求，利用水资源的生态效应改善建筑环境，更好地为绿色生态建筑与可持续发展服务。

参考文献

[1]王力，颜舒婷.浅析低技术绿色生态建筑理论[J].城市建筑，2014（2）：208.

[2]李敏.江南传统聚落中水体的生态应用研究[D].上海：上海交通大学，2010：44-45.

[3]周浩明，华亦雄.中国传统建筑环境中水的低技术生态应用[J].华中建筑，2006（5）：117-120.

[4]住房城乡建设部.海绵城市建设技术指南[E].建城函[2014]275号，2014：2-6.