摘要：利用自然，服务人类，回归自然，亘古不变；本文通过对自然界的可再生能源在生态住宅中的利用，试图在 “生态化、以人为本、因地制宜、整体设计”的原则下设计节能、节水、健康、环保的生态住宅，降低建筑能耗。建筑是人为的，建筑的能耗就是对自然的破坏；自然是美的，野草也是美的，足下文化与野草之美是文明的承载体，建筑的美追求“诗意的栖居”。

关键词：可再生能源，生态住宅，自然美，建筑美

　　We should utilize nature to serve mankind. Returning nature will never change. This text try to explain how to design a ecological house, which accord with energy-conservation, water-conservation, health, environmental protection, through the use of the renewable resources in the nature in the house . Of course our design must be under the principle of“ecological protection, people first, suit measures to local conditions, global design”. So we can reduce energy consumption from building. The building itself is the energy consumption caused artificially. It is destruction to the nature. However, the nature is beautiful, and the weeds is also beautiful. The culture at our side and the beautification of the weeds reflect the human civilization. The beautification of the building means “ poetic residence”.

Keywords ：Renewable resources, Ecological house, Natural beauty, Beautification of the building

一、概述

　　人是存活在自然界的人，建筑是给人用的，所以建筑也应该是顺意自然的。建筑的能耗就是对自然的破坏，人口的膨胀、资源的锐减、交通的堵塞、环境的恶化是当今社会持续发展面临的重大问题。人们在创造物质文明的同时，也在不断破坏人类赖以生存的环境空间。所以，我们应及时把“生态理念”引入到住宅设计中，从身边做起，解决住宅节能、节水和住区环境保护问题。

　　什么是生态住宅设计？清华大学建筑学院生态住宅研究小组的学术宣传前言中叙述：“生态住宅设计，指的就是综合运用当代建筑学、建筑技术科学、人工环境学、生态学及其它科学技术的成果，把住宅建造成一个小的生态系统，为居住者提供舒适、健康、环保、高效、美观的居住环境的一种设计实践活动①”。生态住宅以可持续发展的思想为指导，意在寻求自然、建筑和人三者之间的和谐统一，即在“以人为本”的基础上，利用自然条件和人工手段来创造一个有利于人们舒适、健康的生活环境，同时又要控制对于自然资源的使用，实现向自然索取与回报之间的平衡。

　　生态住宅设计过程中，最有核心的东西是“这种思想所蕴含的设计原则”， “即生态化、以人为本、因地制宜、整体设计”四大原则②。

　　当前房地产界所推崇的“生态”理念主要是住区的绿化，园林小品以及物业管理水平等浅层次上，几乎没有涉及到生态住区的真正内涵。基于当前概念上的含糊和认识上的混乱，近几年我国出台了有关生态住宅的评估手册和实施导则。建设部住宅产业化促进中心制订了《绿色生态住宅小区建设要点与技术导则》，《国家康居示范工程建设技术要点》（试行稿），同时《中国生态住宅技术评估手册》和《商品住宅性能评定方法和指针体系》也已推出。对可再生能源的利用方面，人居环境的研究机构进行了大量的实践和研究，累积了不少丰富经验和成果。

　　生态住宅设计，追求自然、建筑、人三者的和谐统一，合理利用太阳能、风能、地热能、废热资源等，并与常规能源进行系统优化。就北京的气候特点而言，风沙大，晴天多，雨水少，冬冷夏热，在利用风能、太阳能、地热等方面都有可观的自然条件。能源的利用，新功能的出现，影响着住宅的结构；结构的变化需要功能与美的结合、艺术与技术的结合，这些功能将会带来建筑文明的新发展。

　　生态的也是美的，有关生态美学，清华大学建筑学院生态住宅研究小组这样介绍：“生态美学是生态住宅不可或缺的灵魂，生态住宅设计是集多门专业相互协调，相互配合，综合作用的科学结果。它尊重材料固有的美学特性，发挥材料最大的物理性能，不矫揉造作；高技术的条件下，它能显示建造技术的精密、严谨；适用技术的条件下，它能体现纯朴、自然、谦恭的态度③。”生态住宅设计蕴含着裸露的美，质朴的美。

二、生态住宅的能源组合，以及这种组合的局限性

　　1、太阳能。

　　太阳能住宅分主动式太阳能和被动式太阳能住宅，各有优缺点，通常使用两种方式结合使用，称为混合式太阳能住宅。 它们的工作原理如图示：　

　　上图这种形式很适合在夏热冬冷的北京地区建造，冬天用来集热，补充热量，配合其他形式的采暖，夏季用来散热，在设计上还有很多变化。(图片来源：《小城镇住宅节能设计与施工》④)

　　如下图特朗伯集热墙的工作原理，它可作墙面的外饰，使墙体具有储热、集热、散热功能。

特朗伯集热墙在不同季节的工作原理

　　回归自然是人们的永恒追求，然而，北京的风沙使人们望而生畏，恶劣的天气，使人们大部分休闲时间待在家中。阳光房的出现无疑给人们提供了一个很好的休闲娱乐环境，阳光房通体透光，利用隔热玻璃或阳光板，有效通风，使其冬暖夏凉，这种阳光房很适合温带、亚温带、寒带气候地区，一般位于充满阳光的南面，也可以认为是同内室的隔离带，在北京大气候得到治理之前，为了亲近自然，在住宅里建设阳光房，供起居、集热、养殖之用；阳光房内的通风、遮阳可根据情况随时加以控制，它更适合寒冷的冬季，四季种花、蔬菜和水果，也是进行乡土植物园设计的创意空间，其中的植被可以模拟自然培植，设计一个小型生态景观，供人们亲近自然，休闲娱乐。使人们有一个在阳光下交流的场所，也是家庭聚会的公共场所，夏季可利用通风散热，利用窗帘、种植等遮阳，防止阳光直射受热。由于阳光房三面或四面透光，从外部看完全露在外边，所以人在其中如同置身室外，而气温舒适，也不受外部恶劣天气的影响，花草怡人景观美好，同时生态植物提供所需氧气，是人们休闲娱乐及健身的好环境。

　　　　　　阳光房工作原理示意图

　　利用阳光房原理改造居室外飘窗，吸收太阳能，达到节能目的。利用太阳能的住宅，应尽量加大阳光照射面积，通过多种渠道集热、储热，下图是阳光房工作原理的几种热交换方式，图a是阳

　　下图是利用集热器的温差环流储热设备的阳光房，它适合冬季取暖通风。

　　太阳能屋顶。在屋顶装置太阳能设备，利用坡屋顶，改变了单一形式，如图所示，在屋顶加装太阳能收集器。

　　也可把太阳能热水器装在屋顶上，利用屋顶的坡度节约安装成本。（如下图）
　　　　 　　　　　
　　建筑与太阳能、功能与美、科技与艺术的高度结合，使能源利用和建筑本身合而为一。

　　在日本，利用太阳能照明被运用到住宅周围和高速公路上，这些太阳能路灯，白天储能，夜晚释放，节约大量电能，下图是利用太阳能蓄电池设计的路灯。
　　　　　　　
　　2、风能和通风

　　风能的利用，北京大风天气很多，这就为风力发电提供了有利条件，设置风力发电机组，在刮风的日子里，使用并储存电能，节约传统电能，风力发电机组的利用，使住宅在外形上更具情趣，丰富了设计语言。

　　利用屋顶通风有很多形式，在坡屋顶设置进气口和排气口，利用屋顶内外的热压差和迎、背风面的压力差，加强空气的对流作用，组织自然通风，使室内外空气进行交换，减少由屋顶传入室内的辐射热，改善室内气候条件。

3、地热

　　地热的利用，主要是在冬季取暖和夏季降温方面，不同的地区，地热资源也不同，像波兰地下含水层热储的水温在30-130℃之间，北京的地热井水温通常是40-60℃之间，最高达88℃，有条件的可以使用地热井提供供热能源，并做好回灌，最简便和成本最低的是利用地下温度和地上气温的温差来调节。右图是利用地下温差来改善室内温度的。

　　下图是日本利用地热的节能建筑设计示意图：

　　4、阳光的导入

　　阳光在房屋设计中也不可忽视，在白天它能尽可能的使房屋的每一部分都有充足的照度，从而节约照明能源，它有两种方式可供选择，在房屋的结构上也有较大变化，一种是从房顶引入，可分为适合地下室的光井（如下左图）和房顶进光，如大山子七九八工厂的建筑，是从房顶进光（如右图）。另一种是从侧窗引入，根据需要可以使用镜面或漫射板，如下右图所示：

右图侧窗引光→   ↓下图顶部引光，适合地下室

　　沼气是一种清洁能源，热值比煤气还高，沼气可谓是经济廉价的自然能源，粪便和一些生活废水直接进入沼气池，发酵后的沼渣、沼液都叫做沼肥，沼肥是含氮、磷、钾养分齐全的有机速效肥料，用来浇灌植物花草；沼气可以解决生活用热源，在提取能源的同时实现生态循环。

6、雨水

　　雨水的收集和利用，溢流雨水和绿地、步行道汇集的雨水进入一个仿自然水道，水道用砂和碎石铺设，并种有多种植物。然后进入一定面积的水塘。水塘中有芦苇为主的多种水生植物，同时利用太阳能和风能使雨水在水道和水塘间循环，连续净化，使水塘内的水质优良，清澈见底，形成植物鱼类等生物共存的生态系统，也可用雨水浇灌草坪，冲洗厕所等。遇暴雨时多余的水通过渗透系统回灌地下。

7、住宅的围护结构和材料的运用　

　　可以采用绿篱作为围栏，厚而密实的易生长的绿篱，不但给庭院带来浓浓绿意，适当的造型和通透，使内外都有良好的视觉效果，而且随着植物的生长，绿篱会越来越坚固，还能根据需要修剪出不同的造型。建筑材料的选择上，使用当地的石材、卵石、夯土、再生能力强的木材、竹材等，尽量做到就地取材。

　　总之，生态建筑的设计，无非是利用覆土、温室及自然通风技术提供稳定、舒适的室内气候；风车及太阳能装置提供建筑基本能源；粪便、废弃食物等生活垃圾用作沼气燃料及肥料；温室种植的花卉、蔬菜等植物提供富氧环境；收集雨水以获得生活用水；污水经处理后用于养鱼及植物灌溉等等。

　　由于这些能量具有可变性，随着自然环境的变化而变化，它对建筑的调节效果变化幅度也较大，因此做好能量的储存和缓释十分重要，而且应和工业造能源联网，在生态能源丰富或不足时，做好互补达到节能的目的。

　　然而，以建筑单体作为一个独立的生态系统，其局限性也是显而易见的。为维持“生态建筑”的正常使用，每幢建筑必须有充足的用地面积才能保证生态循环所必需的环境空间容量。对于城市而言，这种占地多建筑面积又小的“生态建筑”既无法实施也无可想像。设想城市中的建筑各自拥有自己的“风力发电厂”、“污水处理站”、“养鱼塘”和“自留地”，该是何等景象呢?一个名副其实的“生态建筑”存在的前提，必须依靠建筑自身物态因素构成一个完整的、合乎生态循环的系统。然而事实上，这样的生态系统很难在一幢甚至在一组建筑群中形成。何况建筑所需的建材及设备既不可能从建筑用地获得，又不可能从这块用地上降解，即使基地面积再大，其生态能力总是有限的。看来，“生态建筑”有必要跨越单体建筑的环境空间，以更大的尺度来考虑，比如大型社区或整个城市甚至整个国家的统一规划等，对于京郊别墅来说，完成这样完全功能的生态设计几乎是不可能的，从成本和实际情况入手，只能结合当地情况，有选择的采用，设计尽可能高效的节能生态住宅。

　　在设计生态住宅时，应注意保护地势地貌，少使用高成本的材料，通过对这些能源的整合、调配，达到居住舒适的要求即可。

三、野草之美与足下文化

　　自然就是美，越自然越美，自然的就是时尚的。生态住宅设计时的另一重要点就是：注意保护住宅周围的地势地貌和生态绿化。采用当地野生的易养护的野草，只要搭配得当，也能够产生四季不同的美景，使地域特色在这里得到加强，而且基本不需要什么养护成本，这本身就是生态的最好体现。

　　现今许多住宅追求高档绿化，进口名贵树种及花草，造成大量浪费。中国土地上不用中国人足下的草，却不远万里运来外国的植物，除了给外国人一笔巨额的财富，使别国的文化在你的眼皮底下蔓延之外，你得到的还有失缺的自尊与贫穷的回报。

　　“大自然能满足人类生存的需要，但是满足不了人类的贪欲”。这是圣雄甘地的一句话，绿界人物李小溪说：“我认为自然就是美，越自然越美”。本地自然生长的草木不用浇水养护，节约水，只须粗放管理，稍加修剪即可，绿化效果更好。干旱的时候人工草坪一片枯黄，但野生植物却依然生机勃勃。如果招虫子，李小溪这样说：“那是好事，有利于生物多样性，只要不成灾就不用担忧，城市里也不会成灾，完全不用担心这一点。有虫子还可以招鸟，不像人工草坪整天喷洒农药、化肥，连蚯蚓、蚂蚁都没有。”况且招虫子的不是野生植物,而是臭水。

　　保护野草，保护乡土植物，欣赏野草之美，是生态住宅的设计要素，避免养护成本的浪费，避免杀虫剂和农药的污染，让野草和乡土植物在住宅周围形成一个生态群落，有虫子有鸟有生命，才是良好的生态环境。长满野草和乡土植物的住宅环境，可以诗意的欣赏到“鸣蝉在树叶里长吟，肥胖的黄蜂伏在菜花上，轻捷的叫天子（云雀）忽然从草间直窜向云霄里去了”。甚至能听到“油蛉在这里低唱，蟋蟀们在这里弹琴”。能遇见传说中的“蜈蚣，还有斑蝥”，倘若用手指按住它的脊梁，也会“啪”的一声，从后窍喷出一阵烟雾。同样也可以摘到覆盆子和桑椹。

　　“野火烧不尽”的诗句蓦然浮上心头，其实岂止是“野火”烧不尽！或许，这就是为什么应该用本地野草绿化的原因。有两幅画面，一幅是自然的充满诗意的，让画家产生灵感的，一幅是光滑漂亮太多人工修凿，无疑是低级的外在的。让画家产生灵感的是大量的乡土野草，水边灌木丛生成林，用现代的语言表达就是丰富的生物多样性；而光华漂亮的草坪和娇花，是被打扮的，人工修剪的，对于画家来说是画不出充满诗意与灵感的作品的。

　　至于国外，利用野草的例子也很多。例如加拿大议会大厦前有一大片野草地，修剪整齐比任何人工草坪都美丽， 让野生植物在相当面积的待绿化土地上生长起来，形成颇具自然景观的野花、野草、野灌木甚至野树林地带。这种能让“现代与自然共存”的城市才能达到21世纪绿色城市的检验标准。

　　国际上绿色城市的标准是：“绿色”不在于城市拥有多大面积的草皮，而是保留了多少乡土植物。

　　而现在英国的多个地方已开始恢复种植乡土植物。这种生态园的模样与一般的社区花园有很大的区别。首先，生态园中的植被是模拟自然培植的，各种本土乔木、灌木、草都茂盛地生长在一起。每一个物种都附有地理分布和习性说明牌。生态园中有很多供人休息的木墩，还有能让孩子们长时间玩耍的小沙坑，生态园的休闲功能不亚于公园，甚至因为生态园的植被景观更接近自然，去那里小憩的游人都愿意多呆一会。在伦敦一个失业率较高的老工厂社区边上，自从建了这样一个乡土植物生态园后，社区的犯罪率明显下降。专家们发现，城市植被的增加和生态的改善可以起到平和市民心情的作用，由此可以减小人群中发生口角或斗殴的可能性。

　　人工草坪，你给它浇水、除草、施肥、修剪，再浇水、再除草、再施肥、再修剪……最终你得到的是什么呢？你所有的辛苦换来的只是一片单一的、低矮的、充满农药的、缺乏美感的方块形草地。

　　植物在生态建筑里的利用，是按照生态平衡的原理，使植物与居住空间融为一体，互为依存，建造多层次的新型房屋。可以说，这是古老的建筑学和年轻的生态学有机结合的产物。

四、可再生能源在设计生态住宅上的利用，推动住宅文明的发展

　　可再生能源的利用使住宅的外部形态发生了变化，增加了阳光房、通风屋顶、风车，建造房屋的材料也是就地取得，裸露外面的是当地特有的材料，原产于本土的固有的生态群落组合成满院的芳草萋萋。

　　特有的文化，赋予人们特有的生活习惯，这种习惯又影响住宅的结构。住区环境成为一种载体，这种文化在建筑上的不断发展，体现着本土人文特色及文明程度，延续着本土的文化内涵。而现在的建筑“欧陆”邪风，是“既不尊重欧洲建筑文化，又不尊重当代中国文化” ⑤。

　　北京四合院中间的空间，常是人们交流的空间，也是休闲娱乐和躲避风沙的外部环境，是居室的外部也是住宅的内部。阳光房的出现，既可作为外部空间，也可视作内部空间，它对人们生活的影响，是屋内与屋外的休闲场所的自然过渡与融合，是景观设计的室内化，有现代文明，也有传统文明,传统的就是现代的。

　　自然的通风设施，使植物产生的含负离子和氧的空气能在房间内循环，是改善室内环境，创造宜人生活空间的典范。阳光房，植物房，拉近了人与自然的距离，这些活动空间与居室的连接，使室内与室外，室外与室内，移步换境，是大自然的室内，也是室内的大自然。

　　太阳能、风能、地热的利用，使建筑内部也发生了一些变化，诸如储热体的选择，通风口的建造，墙体内气体或液体进行内循环的通道，都体现大量的设计原则。可以赋予它们造型，充分发挥设计师的想象力，是雕塑，是装置，也是艺术品，更是文明的承载体。

五、结束语

　　优质的人居环境，体现在人与自然的结合，美的景观，适宜的温度，净化的空气，最低的成本，等等。它通过建筑上所体现的对自然的保护和利用，推动着社会文明，使人 “诗意的栖息在这片大地上”。

　　梁思成说：“建筑之始，产生于实际需要，受制于自然物理，非着意创制形式⑥”，大体道出了建筑之初的实际情况。从目前的现状来看，以环境和资源为代价的现代化模式所遗留下的来的问题已经给我们带来了灾难。“建筑除了为人的生存起保护作用外，还承担着人与自然的对话功用”⑦。

　　京郊农村住宅的破旧有目共睹，千篇一律的平房样式，有着“前消费时期的朴素”，随着经济的发展，其功能和形式已越来越跟北京这样的国际化大都市格格不入，改变这种现象还需要社会各界对农民居住环境的关注和支持。而合理利用能源，节约能源，组织(设计)建筑内外空间中的各种物态因素，使物质、能源在建筑生态系统内部有秩序地循环转换，获得一种高效、低耗、无废、无污、生态平衡的建筑环境，保护生态和植被，综合多学科技术建造出生态节能型住宅的任务非常艰巨。