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生态适宜技术理论研究

2019
05/06
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【摘要】2 2、生态适宜技术理论研究本篇文章目录导航:【题目】河南地区城中村升级中生态技术的应用研究(←点击返回查看其余6篇)【1 1-1 3】城中

2.2、生态适宜技术理论研究

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【题目】河南地区城中村升级中生态技术的应用研究(←点击返回查看其余6篇)

【1.1-1.3】城中村改造国内外研究现状分析

【1.4-1.7】生态城中村建设研究的目和研究内容

【2.1】城中村的形成与发展

【2.2】生态适宜技术理论研究

【2.3-2.4】城中村改建中生态适宜技术运用的特点及意义

【3.1-3.3】城中村改造现状与思路

【3.4】生态适宜技术在豫北地区传统村落中沉淀

【3.5】生态技术在城中村改造中应用的契机

【4.1-4.2】住区规划中气候的用与防

【4.3】开放态度的建筑单体设计

【4.4】因地因时的应变设计

【4.5-4.6】传统材料及清洁能源的利用

【参考文献:

】生态适宜技术在城中村改良中的运用结论与参考文献:

2.2.1、生态适宜技术理论演变

严格来讲,生态适宜技术理论包含两个方面,生态技术理论和适宜技术理论。但在追求环境、经济、社会协调发展的当下,生态技术理论与适宜技术理论有越来越多的交集,并有趋向统一的趋势。生态适宜技术理论就是生态技术理论与适宜技术理论的综合。

2.2.1.1、生态技术理论

科学技术的进步给现代生活带来了很大便利,同时也带来了一系列负面影响。全球气候变暖、沙尘暴、雾霾等自然界的报复,让人类意识到生态环境破坏的严重性,人类开始重新审视未来发展方向,生态技术正是在这样的时代背景下应运而生。

20 世纪 30 至 40 年代发达国家的经济无节制的发展,造成了十分严重的生态环境污染。50 至 60 年代间发生了几次环境公害事件,让人类意识到自然界报复的严重性。70 到 80 年代,开始针对能源的利用以及对环境污染的治理进行了一系列的技术尝试。德国哲学家约翰诺middot施特拉塞尔和克劳斯middot特劳伯批判了只追逐效益的现代技术,主张走生态技术的道路。[21]90 年代以后,随着全球环境问题的日渐突出,环境与发展的问题被作为重要议题列入《21 世纪章程》,实现全球的可持续发展达成共识。生态技术在这样的时代背景下不断发展,并在 90 年代掀起一股热潮。

生态技术的目标是实现人与自然、社会和谐发展。代锦认为,生态技术是能与自然环境相协调的生产性技术。[22]吕燕、杨发明认为生态技术是一种节约能源,避免或减少环境污染的技术。[23]作者认为,生态技术是以减少生态破坏为本质特征,以整个生态系统的优化为目的,以生态学以及现代科学为基础,以资源和能源的合理利用为原则,以可持续发展为导向的综合性动态技术系统。

2.2.1.2、适宜技术理论

适宜技术理论的形成与发展历经诸多学者的不断丰富如表 2-1 所示,逐渐形成了比较完善的理论体系。适宜技术可以理解为,盛行于一个特定的时期与地区内,同时能满足社会心理和环境要求的技术理论。[24]并且能适合于特定的使用环境,其中包括健康、气候、生物多样性和生态在内的物理环境,也包括社会制度、政治、文化、经济、伦理和个人精神需求的社会环境。

表 2-1 适宜技术理论的形成与发展历程

我国适宜技术理论的研究相对较晚,但提出之后便得到了广泛的关注。《北京宪章》中对适宜技术理论的理解涉及技术的多层次性与复杂性,指出从技术的复杂性来看,低技术、轻型技术、高技术各具特色,针对每一个不同的项目要选择合适的技术路线,以寻求具体的整合途径,即是因地制宜地对多种技术加以综合的利用、继承、改进和创新。[26]

陈晓杨和仲德崑先生,则是在地方性建筑的探索中从环境、经济、文化三个方面来理解适宜技术。他们指出适宜技术的定义是针对具体作用的对象,能与当时、当地的自然经济和社会环境良性互动,并以取得最佳综合效益为目标的技术系统。[27]

吴良镛先生在《广义建筑学》指出适用技术是符合本国条件,成就最大效益的多种技术系统。结合我国实际情况,适应技术包括先进技术,也包括之间技术,以及改良的传统技术。[28]

许志晋先生则更综合地对适宜技术进行了定义,在他看来适宜技术能够适应于一定社会和自然环境的具体特征,自身表现出动态的适应性,在取得最大综合效益的同时,并保持人和自然和谐发展的技术体系。[29]

2.2.1.3、生态适宜技术理论

生态技术理论,强调因地制宜的特性,以关注换环境问题为宗旨,综合的考虑当地的自然、社会、经济等条件,从这一含义来讲生态技术同时表现出一定的适宜性。适宜技术理论是综合的考虑技术与人文、经济、社会、生态环境的各种矛盾,对环境问题的广泛关注使其表现出一定的生态性。两者不同在于生态技术理论关注重心是环境问题,强调发展以环境的承受力为依据,而适宜技术理论则是提倡环境问题和发展问题并重。不是说所有的生态技术都是适宜的,也不是说所有的适宜技术都包含于生态技术的范畴。但在越来越注重社会、经济、环境协调发展的当代,两种技术理论越来越趋向于统一。生态技术理论和适宜技术理论这两种理论的综合就是生态适宜技术理论形成的基础,它以生态为技术的理想和目标,而适宜是技术实现的手段和方法。

2.2.2、生态适宜技术理论特征

生态适宜技术不是介于低技术与高技术之间的技术体系,也不是二者的折中,而是一个完整的技术体系。与其它技术体系相比,之所以称其能取得最佳的综合效益,主要体现在生态适宜技术以下几个特征:

(1) 绝对的环境性

生态适宜技术的提出是以保护生态环境为基础的,所以技术的选择首先要考虑针对当地环境的保护。生态适宜技术的运用也是为了追求保护生态环境的共同目标,是为了促进人、建筑、环境的协调发展。

(2) 选择的经济性

生态适宜技术的选择,往往是挖掘本土和传统生态技术的潜力,并赋予其新的技术表现形式。因地制宜的选取符合当地环境条件、适应当地经济条件的低造价的适宜技术,这体现了生态适宜技术的经济性。

(3) 发展的适宜性

生态适宜技术注重挖掘传统技术潜力、融合现代技术的成果。我们对传统技术的研究与认识是发展的、现代科学技术无疑也是不断发展的,当地的环境条件也不是固定不变的,很难定义适宜技术是具体某一种技术,它也是一种不断发展的技术体系。

(4) 辨证的普遍性

生态适宜技术是与当下的社会、环境、经济条件最协调的,是当下发展成熟又被普遍接受的技术,具有极高的可操作性。同时针对不同地区,适宜技术又具有特定的地域性。所以适宜是在特定条件下普遍的适宜。

(5) 升华的人文性

生态适宜技术所适应的特定地域条件,既包括自然环境条件也包括人文环境条件。生态适宜技术的应用不仅要提供舒适的生活环境,还应该满足具有当地特色的审美需求,以及能够容纳当地风俗习惯的空间形式。此时,生态适宜技术已经从技术的角度升华到人文的角度,生态适宜技术考虑社会以及人文主义的需求,将有助于解决由快速城市化引起的一系列问题,比如毫无特色的社区环境、冷漠的人际关系、对老人及儿童的忽视及越来越少的人际交往等。[30]

2.2.3、生态适宜技术理论体系构建

生态适宜技术不仅仅是一种简单应用技术,更是一套综合的追求人、建筑、自然和谐相处的理论体系。生态适宜技术体系构建从自然、气候、文脉三个方面展开。

2.2.3.1、体系构建结合自然

伊恩middot麦克哈格在《设计结合自然》中完善了生态规划的设计方法,并称之为千层饼模型。主要目的是分析场地内相关内容的组成与分布,并对场地内环境的承载量进行界定,从而对场地进行合理地规划与利用,并为今后持续发展留下空间。我们应该将人类与建筑,看作是生态系统的有机组成部分,设计中我们可以充分挖掘自然中蕴含的潜能,同时也不孤立地看待与自然的关系,更不能无视对自然造成的破坏,把自然作为体系构建的基础。

2.2.3.2、体系构建结合气候

1963 年,V.奥戈雅在《设计结合气候:建筑地方主义的生物气候研究》一书中提出建筑规划设计应遵照气候mdash生物mdash技术mdash建筑的过程,要着重分析人与环境间的关系,建筑规划设计首先应该要符合人体舒适感的需求。建筑作为人与气候之前的过滤器,是人类为更好地与外界气候相处的产物。正如Gmiddot勃罗德彭特所言:建屋的基本理由是改变大自然所给的气候,方便舒适地进行一切人类活动。所有建筑终需完成此目的mdash在人的需要与特定地理气候之间达成协调。[31]

拉尔夫middot厄斯金说:若没有气候问题,人类就不需要建筑了。体系构建结合气候有两方面的含义,一方面是建筑设计能更好地适应外界气候的变化,构建应变建筑理论及设计策略,研究建筑如何动态地适应气候变化;另一方面则是气候对建筑的塑造,可谓气候在建筑中的创意表达。哈桑middot法赛针对干热气候提出建筑影响气候的七个方面;瑞典建筑师拉尔夫middot厄斯金,采取球形的体量、厚实的墙壁、封闭的构造来减少建筑的能耗,减少高寒气候对建筑的影响。总之,体系构建结合气候,是对气候中有利因素的用,或是对气候中不利因素的防。

2.2.3.3、体系构建结合文脉

生态适宜技术的特征是因地制宜,其中地不仅包括当地的自然环境及气候条件,还包括对当地文脉的继承。这其中包括三个方面:第一,对建筑空间的传承与再利用,发挥传统建筑空间的生态效益,也发挥建筑空间作为承载风俗习惯舞台作用,如柯里亚建筑中的对空空间;第二,对传统建筑技术及构造做法的继承、完善与表达,如哈桑middot法赛从埃及当地乡土文化中寻找灵感,研发用叠涩方法建造穹顶技术;第三,对传统建筑材料的利用与再表达,建筑材料的外在表现能符合当地特色的审美需求,如王澍建筑中的瓦爿墙。

2.2.4 生态适宜技术理论应用

实践生态适宜技术的应用,可以使建设活动很好的与当地环境、经济及社会相融合。对生态适宜技术应用实践的分析,对生态适宜技术在城中村改造中应用有很好的指导与借鉴意义。以下从生态适宜技术在住区及住宅单体两个层面中的应用来分析。

2.2.4.1、住区层面的应用实践

(1) 东京世田谷区深泽环境共生住宅区

环境共生住宅区设计的初衷,是日本政府为了应对 20 世纪 70 年代出现的能源危机而做出的尝试。如图 2-1,东京世田谷区深泽环境共生住宅区是第一次成功的尝试,其在生态环境保护、可再生能源利用及社区活力建设方面的经验为今后社区建设提供了很多借鉴之处。

住区在规划之初就确定了对该地区原有自然与人文环境的保护与再造的思想与态度。将住宅区置于周围整体生态系统中来考虑,保护场地内原有生态系统的同时,通过生态廊道的营建,建立住宅区与周边水域绿化及公园绿化的联系,为周边的生物提供连续的栖息地,保护生物的多样性。在建筑群体总体布局方面,北侧形态相对封闭减少秋冬季西北风对建筑组团的影响,南侧建筑布置稀疏利于对夏季南向主导风的疏导。在自然能用的利用方面:通过住宅区内道路设置与建筑单体内通风井的设置,有效的促进建筑组团与建筑单体的自然通风;主动式太阳能的利用为局部公共服务设施提供能量来源;通过雨水储藏灌及地面材质的选择收集雨水再利用;对废弃物的处置,一方面考虑分类处理,另一方面考虑回收再利用。同时在住宅区的整个建设过程中鼓励居民全程参与,在全面了解居民的实际需求同时,也增加了居民对社区的归属感。

图 2-1 东京世田谷区深泽环境共生住宅区

(2) 延安枣园村绿色住区

由西安建筑科技大学刘加平教授主持的黄土高原新型窑居建筑项目,通过总结传统窑洞民居生态经验,以可持续发展的理念为指导,以与黄土高原地区自然环境、社会、经济、文化条件向融合的生态适宜技术为工具,建构了符合现代生活方式的新型绿色窑居建筑体系,改善了黄土高原地区原有村民的生活环境。

其中在延安枣园村绿色住区实践中,总体布局运用整体的观念、动态的思想,对整体环境进行重新整合设计。如图2-2,建筑组团位于北侧山坡,南侧川地用于耕作,有效利用土地;尊重传统居住模式的网络结构,在此基础上进行道路系统、绿化系统等公共服务设施建设,完善功能分区;并通过对不同组团的合理布置,形成丰富的群体窑居外部形式。为新窑居的村民提供了更加便利的生活条件。

图 2-2 枣园村断面示意图

单体设计中利用一系列的生态适宜技术,从人体的热感觉、窑洞热环境、空间与平面、构造与材料方面等方面,使新型窑居建筑可以利用很少的能耗就可以达到很好的综合效益,在生态视觉下到达了传统窑居建筑的再生。如图 2-3 所示,通过对窑居平面功能布局的重新整合,针对不同的平面方案居住空间,在向阳侧采用直接或间接形式被动式太阳能采暖系统。从改善窑居空间中采光和通风不利的情况出发,在建筑设计中引入通风竖井,合理的组织风压通风和热压通风,改善居住空间的通风和采光条件;建立室内外物理环境监控系统,以便有效地调节窑居室内热工环境。从可再生能源利用角度出发,在庭院中挖地窖,与室内墙壁上的排风扇连通,利用地热、地冷技术来调节室内的温度环境。

图 2-3 新型窑洞建筑设计原理图

2.2.4.2、住宅层面建筑大师的应用实践

(1) 哈桑middot法赛注重传统生态适宜技术的再表达

法赛以改善人类居住条件为出发点,主张用极少的投入去创造出具有本土特征且经济适用的建筑作品。他的设计摒弃了国际式建筑的一贯风格,将传统建筑文化沉淀与升华。致力于发掘传统伊斯兰埃及建筑的设计特色,揉合现代的设计理念及技术,创造出符合当代审美的本土建筑语汇。并在建筑设计中混搭与重塑这些元素,创造出易于识别的埃及特色的现代建筑。其住宅设计也是如此。

图 2-4 通风冷却装置的应用

对传统生态技术的发掘、再造与应用始终贯穿于法赛的建筑实践中,他提倡自然通风,提倡利用当地的建筑材料,提倡建造过程中对保护自然环境的关注。埃及传统住宅中捕风塔,经过法赛革新后通风效果更佳。如图 2-4 所示改造后风塔的上方通风口迎合主导风向,风吹进风塔后经通道内湿木炭降温、冷却,进入室内将室内热空气排出。

法赛一直致力于发掘并使用当地材料,他重新肯定了土坯砖的价值,利用土坯墙蓄热能力强的特点,建造符合埃及炎而燥环境条件的建筑。他用泥土和稻草制作轻型砖,使用廉价灰泥建造土坯建筑。并通过将木板帘、捕风窗、拱顶、穹顶等传统建筑设计手法进行优化,从而发挥他们在住宅中的生态性能。

(2) 柯里亚的生态适宜技术空间表现形式

在印度建筑发展道路上,查尔斯middot柯里亚一直致力于将印度本土建筑推向世界。他将新理念、新思想、新方法带回印度,结合印度的气候条件,运用当地的建筑材料,从印度的本土文化出发去诠释充满诗意的印度新建筑。在生态适宜技术应用方面,其在住宅设计的实践中塑造了以下几种空间表现形式。

图 2-5 管式住宅剖面

图 2-6:帕勒柯住宅

a) 管式住宅空间

管式住宅的构想源于对局促基地环境的解读、对场地气候条件的思考。如图 2-5,管式住宅用两片造价低廉的剪力墙作为承重结构,通过屋顶天窗、高侧窗、内部庭院、以及两层挑空空间来改善室内环境。新鲜的冷空气透过可调节百叶从建筑底部吹进来,室内的热空气沿着坡屋顶爬升,从天窗排出室外,在不断的循环中改善室内气候条件,提高室内的舒适度。

在管式住宅空间理念不断丰富的基础上,发展了倒金字塔形的剖面结构,如图 2-6 中的帕勒柯住宅。住宅南北向设计为三个毗邻的开间,夏季用室内空间设计为金字塔形剖面,增强烟囱效应的通风效果,同时也减少了建筑室内空间与外界的接触面积。反之,冬季用室内空间设计为倒金字塔形剖面,扩大建筑空间与室外环境的接触面积,高效利用太阳辐射能量。

b) 对空空间

在印度传统建筑的设计里、在对抗高热多湿地区的斗争里,对空空间都有着重要的意义。在柯里亚的住宅设计中对空空间被赋予了新的高度,无论是科拉马南住宅中小庭院空间,还是塔拉集合住宅中公共交流空间。对空空间不仅仅起增加空气流通和调节湿度的气候调节作用,它更是对使用者心灵需求的解读,是对印度传统空间价值的思考。

c) 跃层空间

在多层或者是高层住宅中引入通高的跃层空间作为花园平台,是室内空间的延续也是室外的起居室,跃层空间特别适用于高热多湿的印度地区。如图 2-7 干城章嘉公寓中的两层通高的阳台,扩展了室内的视野增加了建筑的采光面积。用高差来界定空间,减少了用于限定空间的墙体或者隔断,有利于室内空气的流通。同时跃层空间在高层建筑中,作为室内外气候的缓冲空间,通过自身的缓冲作用降低了室内空间对外界环境变化的敏感性,增加了建筑的应变能力。

图 2-7 干城章嘉公寓局部剖面

d) 成长空间

柯里亚在设计中广泛地应用成长空间的概念,即先确定一个基本的构成单元,然后将构成单元围绕庭院布置形成建筑组团,再由建筑组团围绕更高一级别的院落组合成一片区域。这就为建筑及组团提供了成长的可能,符合可持续的发展理念。并在这一发展过程中形成了私密、半私密、半开放、开放空间等不同等级的复合型建筑空间,增加了建筑空间的层次感。在贝拉布尔低收入者集合住宅以及提坦新城(图 2-8)的规划中都运用了这种设计理念。

图 2-8 提坦新城规划总平面

柯里亚一直致力于将传统与现代统一后融入持续的创造之中,一生都致力于设计适合印度气候的生态建筑、设计符合印度传统的现代建筑、设计具有印度特色的世界建筑。他挖掘传统生态技术的潜力,在现代设计中再表达,创造出即现代又传统的建筑形式,这样的设计思路值得我们在城中村改造工作中去借鉴。

(3) 杨经文生物气候学的生态适宜技术应用策略

在生态破坏日趋严重的今天,杨经文尝试从生物气候学角度去研究建筑设计的方法论,在住宅设计中首先考虑生物气候优先、遵循低能源消耗的原则,充分地利用城市环境中有利的因素,并尽量的减少建筑对周边生态环境的影响。

在杨经文的住宅设计实践中,针对热带地区,应用生态适宜技术设计策略有以下三个方面:气候缓冲区的营造,庭院绿化系统设计以及通风系统设计。

a) 营造气候缓冲区

由于马来西亚特殊的气候条件,杨经文在建筑设计中结合不同的功能分区创造出气候缓冲区域来减小周边环境对建筑的直接影响。

将地面层尽可能地对外开放,使其能响应基地对自然通风的需求; 将建筑空间中的服务区域置于建筑的周边,特别是建筑的东西面;注重建筑第五立面的设计,为解决屋顶吸热问题,将屋顶设计为双层结构系统,如图 2-9 中杨经文自宅中双屋顶设计。

图 2-9 杨经文自宅

b) 庭院绿化系统

注重庭院绿化系统的设计,为使用者提供公共交流空间,促进空气流通减少建筑能耗。在发挥植被美学、生态学等方面的价值同时,还将建筑的绿化意义放到城市里来考虑,影响建筑及其周围环境的微气候,并通过绿化体系为减缓城市热岛效应做出贡献。

c) 自然通风系统

无论是双层皮的外墙设计,还是应用可调阀门的通风管、挡风板等元素的应用,还是通过翼墙、通风口等建筑形体设计来引导气流,目的都是将自然风引入建筑室内,通过自然通风降低建筑能耗并改善微气候,为建筑的使用者带来更舒适的感受,促进建筑、人、环境的和谐相处。

尽管杨经文的生态适宜技术策略具有特定的地域性,但他提倡的生态设计思想却具有普遍性。他的努力让我们看到生态设计不是教条主义,并非某种风格或者流派,而的确具有可操作性。他山之石可以攻玉,通过杨经文的设计实践,对我们如何将传统与现代结相合、将外来文化与本土文化相融合,去设计适合当地的现代生态建筑有极大的借鉴意义。

(4) 谢英俊地方性生态适宜技术实践

在工业化大生产的时代背景下,谢英俊及其工作组以可持续发展的思想为指导原则,从关乎环境危机、社会危机以及生态环境与建筑设计矛盾日益突出的角度,通过自己的行动实践探索适用于中国农村矛盾现状的可持续发展建造模式。他们的工作暂且放下形式的思辨,去除审美的累赘,着重于对地方普通材料如木材、石头、泥土、草、秸秆等的建造研究,对地方建筑技术进行统筹,并通过简化设计构造的方法使普通的劳动者完成建造。[32]

其地方性生态适宜技术实践主要包括两个方面。

一方面是提倡开放建筑的设计思想,开放建筑有两部分组成:一部分是不可变的支撑体系,一般是木质或者轻钢结构;另一部分是可变的填充体系,可由土、石、木材、稻草、麦秆等构成。开放有两个方面的意义:一是开放性可以很好地与当地的材料、技术等形成对接,可以因地制宜进行建造,充分表达材料的力学与美学特性,达到结构、材质、空间、美学和可持续发展理念的和谐统一;二是可以通过填充体系的弹性调整来延长建筑的使用年限,也可以适应多种空间变化的可能,满足多样性的需求。

另一发面是协力造屋,体现了生态适宜技术的普遍性。协力造屋顾名思义就是有不同的几类人共同参与建造房屋。建筑师把握总体方向;能工巧匠完成特殊工艺做法;助教和学生帮忙建造,从中学习知识并给予推广;建造工人可以是当地的村民、待业的青年或者社会问题人士,总之协力造屋为他们提供了就业的机会也教会了一项生存技能。这种建造方式非常适合在城中村改造中给予推广。

2.2.4.3、生态适宜技术应用实践对城中村改造的指导意义

生态适宜技术在住区及住宅单体两个层面的应用实践,对城中村改造有直接的指导意义。城中村改造的最终形式是住区,我们也应该从住区整体以及每栋住宅单体这两个层面来思考城中村改造与环境的关系。其指导意义有几下方面。

思想层面,在提倡生态环境保护的时代,城中村改造应该考虑新建社区与环境和谐相处的关系。

环境层面,城中村改造中新建社区要考虑对原场地生态环境的保护,也应该考虑与周边生态系统建立有效联系,维护整个生态系统的平衡。

规划层面,城中村改造要认真研究场地内条件,通过合理的道路、建筑组团、绿化系统的规划,有效利用场地环境条件并规避不利条件影响。

单体层面,城中村改造中建筑单体的建造,应在生态思想的指导下应用合理的生态技术,如自然通风、缓冲层营造等,追求建筑与环境的和谐相处。

资源层面,尽量利用可再生的自然能源,如太阳能、风能、地热能、雨水等,减少建筑营运过程中不可再生能源消耗。

材料层面,注意挖掘当地传统材料在生态学及美学方面的潜力,秉承因地制宜、循环利用的原则选择合适的建筑材料

建设层面,鼓励居民的全程参与,造能满足居民实际需求的新社区,同时也增加居民的参与感与归属感。

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