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摘要：本文从表皮生态设计策略出发，对建筑的生态整合做了归纳总结，期望将可持续发展的理念融入到设计中，从生态的角度把美学、技术融入到建筑中。
关键词：建筑表皮；生态设计；生态策略
建筑的表皮是构成建筑的重要组成部分之一。它对内围合成建筑的空间，同时又是城市环境空间的界面载体。建筑表皮不断适应生产生活活动的需要发生着功能与样式的变革，逐渐由厚变薄，由封闭走向通透，其功能也从简单的防护功能转变为目前的集多重功能于一身，像媒体表皮、生态表皮等。
建筑表皮生态设计，其中各种生态策略并非孤立的手法，而是综合运用于建筑设计中，运用新的设计手法和建筑材料、简单高效的维护结构和暖通系统，从另一个侧面创造全新的建筑形态。使生态建筑逐步向着更合理、有机的方向发展，营造出建筑特有的诗意与人文色彩。
1 建筑表皮生态设计的必要性
1.1 建筑表皮概念和内涵
建筑表皮（Building Skin）是一个借用来的词汇，是想将建筑与生物作一个类比，外围护是皮，结构是骨，空间是灵魂。现今建筑发展的过程中，一些建筑师提出建筑的围护体系应该像动物的皮肤一样起到保护、调解室内温度、排出室内污浊空气，适应于外界环境改变的作用，成为一种可以“呼吸的皮肤”，人们用皮肤的功能来形象地描述了建筑表皮在当代社会中功能的发展。
在建筑表皮中，可以反映出特定时期的气候特征、地域文化、生活方式、建筑美学及科学技术等。城市中不同建筑表皮的组合，形成了城市风貌的建筑特征，蕴涵了人类文明的丰厚遗产。
1.2 建筑表皮生态设计理念
生态建筑使得室内气候环境非常有益于使用者的健康，提高了居住环境的舒适性。并且可以减少二氧化碳的排放量，改善全球气候变暖问题。更重要的是按照生态建筑的全寿命周期来计算，它远比普通建筑节能。这不仅有利于使用者，对于政府同样如此。随着全球能源价格上涨和能源短缺，生态建筑必将成为一种趋势和必然。
建筑表皮生态设计策略密切体现着建筑的生态整合：保温、隔热、遮阳、自然通风、自然采光、低能耗等。表皮设计从功能出发，表现出表皮形式随从生态功能，从生态节能，太阳能利用，人的舒适度等功能角度出发，使建筑表皮设计因生态功能而精彩，只有注重生态理念，建筑表皮才会具有本体意义。
2 建筑表皮设计的生态策略
建筑通过门、窗、墙、屋顶、地板与外部接触，使室内形成温暖、舒适的环境，同时也形成一个室内外交流的界面，包含了热、气、光的交流，包括：视线联系、引进自然光、自然通风、保温隔热、遮阳、适宜的表面温度、避免眩光，建筑外表皮某种情况下可视为多功能载体。
2.1 自然采光
自然光不仅能减少电能消耗，同时作为一种自然资源，具有人工照明无法比拟的重复利用性。一个良好的设计和一体化计划能节约能源，这不仅是由于它减少了系统内电力照明设备的负荷，还减少了冷却设备的负担，并且降低了系统内部衍生的热量。
建筑的有机形体和玻璃外墙使得自然光能从建筑顶部、立面穿透进来。自然光总是在不断地变化，使建筑富有特性。光是一种语言，向我们述说建筑师的设计理念和艺术追求；是设计工具和建筑材料，建筑师可以用它编绘理想，展示才华。还有人说：“光是建筑的第四维空间”，建筑三维创作之外的另一个广阔的天地。
2.2 自然通风
利用自然风压、空气温差、密度差等对建筑室内进行通风的方式。由于空气温度的差异导致空气的密度产生差异，在地球重力的作用下，高温空气向上运动，低温空气向下运动。近年来，对建筑自然通风系统的设计已不仅仅停留在高层办公楼可开启窗户上，更运用了最前沿的科技与工艺，设计严谨细微。
2.3 保温防热
建筑通过外表面获得太阳热能，也失去内部的热能。外表面是内外空间的过度界面，具有阻隔热量流动的缓冲作用。在冬季建筑希望获得充足的阳光，而在夏季则需要阻挡直接的太阳辐射。因此表皮要起到节能和调节舒适的作用，也就是保温与防热的功能。
防热的基本原则：减轻太阳的直接辐射与间接辐射，强化自然通风。建筑防热是一项系统工程，应当将朝向选择、外围护构造与材料、通风措施、热能转化等系统考虑；保温的基本原则：充分利用太阳能：防止冷风的不利影响：选择合理的建筑体形与平面形式。
在建筑的外立面设计中，玻璃的运用十分普遍。而门窗的绝热性能最差，约占建筑部件总能耗的40%～50%，是影响室内热环境质量和建筑节能的主要因素之一。改善外窗的保温隔热性能主要依靠提高窗的热阻，比如采用双层或多层玻璃、中空玻璃等。但冬季需要考虑的是减少热量的损失，更多地获得阳光，而夏季正好相反，需要避免阳光直射。良好的视野需要透明的外墙，而过多的玻璃外墙对于保温、阻热不利。尤其针对不同气候条件，设计策略往往不同，甚至相反。
2.4 低能耗和提高能源效率
建筑采暖、制冷耗能巨大，不可再生能源不仅储量有限，而且在使用过程中会产生大量有害气体，导致空气污染、土壤酸化、温室效应。因此，实现建筑低能耗的措施许多设计作品中均有表现：①法兰克福商业银行总部的建筑监控系统可操纵内层立面墙板及幕墙窗的开启，通过传感器使未使用空间的系统关闭，控制花园立面板墙、温度变化幅度和通风。②柏林议会大厦利用植物油此类的再生能源，并将两个地下湖作为冷热交换器储存能量，使夏天的热能储存在深层以便冬天使用，把冬天的冷量储存在浅层便于夏天使用，形成了可循环的生态平衡。③伦敦市政厅的节能设计最为巧妙：由于靠近泰晤士河，地下水位较高，整座建筑的制冷系统便采用地下冷水系统，通过积水池收集地下渗水供建筑使用，而不需要附加的冷源热源。利用这些措施通算下来平方米耗能仅占普通办公楼的1/4。
能源利用的核心是提高能源效率。建筑物的能源输入主要靠市政公用系统提供。这需要大量的设备投入，预留管线接口，建设配套用房。人类的能源使用是单向的，纯消费型的。应当从能源的供应而不是需求这方面，来考虑全球的能源使用问题，通过更好的设计来改善建筑的能源消费性能。
建筑对再生能源的利用可以通过几个渠道，一是太阳能和风能：另一部分是地热能。太阳能是通过建筑表皮作为介质。
2.5 集成立面
集成立面设计是将立面中具有的各种功能元素互相分离再重新组合，而不同于传统建筑中外表皮的复合功能（窗具有采光与通风功能）。
2.6 建筑表皮的“呼吸作用”
建筑在某些情况下会采用全封闭的围护结构，抵御强风袭扰这样的恶劣气候，但是这样会造成室内空气的滞留，引起各种疾病。“呼吸式”双层幕墙围护结构应运而生。“呼吸式”双层幕墙是在传统幕墙外增加一层玻璃幕墙，通过适时调节幕墙设备开关使双层幕墙中间进入或溢出空气，比传统幕墙节能可达30%以上，采用不打胶工艺，没有硅酮胶的二次污染。
2.7 积极适应当地气候
使建筑积极适应气候，减少对当地能源的依赖也是必不可少的设计环节。在法国电力公司办公楼的设计中，为了适应当地温暖气候，建筑内部使用外露混凝土，有助于在夏季日问吸收大量热量，晚上东西立面上窗户会自动打开，让空气进入使混凝土楼板冷却。
3 结束语
本文以建筑表皮为切入点，着重论述了表皮生态设计策略：自然通风：自然采光；保温隔热；低能耗：集成立面：新技术应用：积极适应当地气候。通过理论和案例相结合方式，充分展现了当代建筑表皮生态设计理念及应用，以及生态建筑表皮主要特征和发展趋势，以期为建筑同行提供参考与借鉴。
参考文献：
[1] 朱欢.真正的福斯特建筑[J].世界建筑，2010，（04）.
[2] 李保峰.“双层皮”幕墙类型分析及应用展望[J].建筑学报，2009，（11）.
关键词：建筑表皮；生态设计；生态策略
建筑的表皮是构成建筑的重要组成部分之一。它对内围合成建筑的空间，同时又是城市环境空间的界面载体。建筑表皮不断适应生产生活活动的需要发生着功能与样式的变革，逐渐由厚变薄，由封闭走向通透，其功能也从简单的防护功能转变为目前的集多重功能于一身，像媒体表皮、生态表皮等。
建筑表皮生态设计，其中各种生态策略并非孤立的手法，而是综合运用于建筑设计中，运用新的设计手法和建筑材料、简单高效的维护结构和暖通系统，从另一个侧面创造全新的建筑形态。使生态建筑逐步向着更合理、有机的方向发展，营造出建筑特有的诗意与人文色彩。
1 建筑表皮生态设计的必要性
1.1 建筑表皮概念和内涵
建筑表皮（Building Skin）是一个借用来的词汇，是想将建筑与生物作一个类比，外围护是皮，结构是骨，空间是灵魂。现今建筑发展的过程中，一些建筑师提出建筑的围护体系应该像动物的皮肤一样起到保护、调解室内温度、排出室内污浊空气，适应于外界环境改变的作用，成为一种可以“呼吸的皮肤”，人们用皮肤的功能来形象地描述了建筑表皮在当代社会中功能的发展。
在建筑表皮中，可以反映出特定时期的气候特征、地域文化、生活方式、建筑美学及科学技术等。城市中不同建筑表皮的组合，形成了城市风貌的建筑特征，蕴涵了人类文明的丰厚遗产。
1.2 建筑表皮生态设计理念
生态建筑使得室内气候环境非常有益于使用者的健康，提高了居住环境的舒适性。并且可以减少二氧化碳的排放量，改善全球气候变暖问题。更重要的是按照生态建筑的全寿命周期来计算，它远比普通建筑节能。这不仅有利于使用者，对于政府同样如此。随着全球能源价格上涨和能源短缺，生态建筑必将成为一种趋势和必然。
建筑表皮生态设计策略密切体现着建筑的生态整合：保温、隔热、遮阳、自然通风、自然采光、低能耗等。表皮设计从功能出发，表现出表皮形式随从生态功能，从生态节能，太阳能利用，人的舒适度等功能角度出发，使建筑表皮设计因生态功能而精彩，只有注重生态理念，建筑表皮才会具有本体意义。
2 建筑表皮设计的生态策略
建筑通过门、窗、墙、屋顶、地板与外部接触，使室内形成温暖、舒适的环境，同时也形成一个室内外交流的界面，包含了热、气、光的交流，包括：视线联系、引进自然光、自然通风、保温隔热、遮阳、适宜的表面温度、避免眩光，建筑外表皮某种情况下可视为多功能载体。
2.1 自然采光
自然光不仅能减少电能消耗，同时作为一种自然资源，具有人工照明无法比拟的重复利用性。一个良好的设计和一体化计划能节约能源，这不仅是由于它减少了系统内电力照明设备的负荷，还减少了冷却设备的负担，并且降低了系统内部衍生的热量。
建筑的有机形体和玻璃外墙使得自然光能从建筑顶部、立面穿透进来。自然光总是在不断地变化，使建筑富有特性。光是一种语言，向我们述说建筑师的设计理念和艺术追求；是设计工具和建筑材料，建筑师可以用它编绘理想，展示才华。还有人说：“光是建筑的第四维空间”，建筑三维创作之外的另一个广阔的天地。
2.2 自然通风
利用自然风压、空气温差、密度差等对建筑室内进行通风的方式。由于空气温度的差异导致空气的密度产生差异，在地球重力的作用下，高温空气向上运动，低温空气向下运动。近年来，对建筑自然通风系统的设计已不仅仅停留在高层办公楼可开启窗户上，更运用了最前沿的科技与工艺，设计严谨细微。
2.3 保温防热
建筑通过外表面获得太阳热能，也失去内部的热能。外表面是内外空间的过度界面，具有阻隔热量流动的缓冲作用。在冬季建筑希望获得充足的阳光，而在夏季则需要阻挡直接的太阳辐射。因此表皮要起到节能和调节舒适的作用，也就是保温与防热的功能。
防热的基本原则：减轻太阳的直接辐射与间接辐射，强化自然通风。建筑防热是一项系统工程，应当将朝向选择、外围护构造与材料、通风措施、热能转化等系统考虑；保温的基本原则：充分利用太阳能：防止冷风的不利影响：选择合理的建筑体形与平面形式。
在建筑的外立面设计中，玻璃的运用十分普遍。而门窗的绝热性能最差，约占建筑部件总能耗的40%～50%，是影响室内热环境质量和建筑节能的主要因素之一。改善外窗的保温隔热性能主要依靠提高窗的热阻，比如采用双层或多层玻璃、中空玻璃等。但冬季需要考虑的是减少热量的损失，更多地获得阳光，而夏季正好相反，需要避免阳光直射。良好的视野需要透明的外墙，而过多的玻璃外墙对于保温、阻热不利。尤其针对不同气候条件，设计策略往往不同，甚至相反。
2.4 低能耗和提高能源效率
建筑采暖、制冷耗能巨大，不可再生能源不仅储量有限，而且在使用过程中会产生大量有害气体，导致空气污染、土壤酸化、温室效应。因此，实现建筑低能耗的措施许多设计作品中均有表现：①法兰克福商业银行总部的建筑监控系统可操纵内层立面墙板及幕墙窗的开启，通过传感器使未使用空间的系统关闭，控制花园立面板墙、温度变化幅度和通风。②柏林议会大厦利用植物油此类的再生能源，并将两个地下湖作为冷热交换器储存能量，使夏天的热能储存在深层以便冬天使用，把冬天的冷量储存在浅层便于夏天使用，形成了可循环的生态平衡。③伦敦市政厅的节能设计最为巧妙：由于靠近泰晤士河，地下水位较高，整座建筑的制冷系统便采用地下冷水系统，通过积水池收集地下渗水供建筑使用，而不需要附加的冷源热源。利用这些措施通算下来平方米耗能仅占普通办公楼的1/4。
能源利用的核心是提高能源效率。建筑物的能源输入主要靠市政公用系统提供。这需要大量的设备投入，预留管线接口，建设配套用房。人类的能源使用是单向的，纯消费型的。应当从能源的供应而不是需求这方面，来考虑全球的能源使用问题，通过更好的设计来改善建筑的能源消费性能。
建筑对再生能源的利用可以通过几个渠道，一是太阳能和风能：另一部分是地热能。太阳能是通过建筑表皮作为介质。
2.5 集成立面
集成立面设计是将立面中具有的各种功能元素互相分离再重新组合，而不同于传统建筑中外表皮的复合功能（窗具有采光与通风功能）。
2.6 建筑表皮的“呼吸作用”
建筑在某些情况下会采用全封闭的围护结构，抵御强风袭扰这样的恶劣气候，但是这样会造成室内空气的滞留，引起各种疾病。“呼吸式”双层幕墙围护结构应运而生。“呼吸式”双层幕墙是在传统幕墙外增加一层玻璃幕墙，通过适时调节幕墙设备开关使双层幕墙中间进入或溢出空气，比传统幕墙节能可达30%以上，采用不打胶工艺，没有硅酮胶的二次污染。
2.7 积极适应当地气候
使建筑积极适应气候，减少对当地能源的依赖也是必不可少的设计环节。在法国电力公司办公楼的设计中，为了适应当地温暖气候，建筑内部使用外露混凝土，有助于在夏季日问吸收大量热量，晚上东西立面上窗户会自动打开，让空气进入使混凝土楼板冷却。
3 结束语
本文以建筑表皮为切入点，着重论述了表皮生态设计策略：自然通风：自然采光；保温隔热；低能耗：集成立面：新技术应用：积极适应当地气候。通过理论和案例相结合方式，充分展现了当代建筑表皮生态设计理念及应用，以及生态建筑表皮主要特征和发展趋势，以期为建筑同行提供参考与借鉴。
参考文献：
[1] 朱欢.真正的福斯特建筑[J].世界建筑，2010，（04）.
[2] 李保峰.“双层皮”幕墙类型分析及应用展望[J].建筑学报，2009，（11）.