朱鹏飞建筑生态学4 第四章 建筑水生态系统

1、第三章：建筑与水环境生态系统第三章：建筑与水环境生态系统 谈住区建筑与水环境生态系统谈住区建筑与水环境生态系统第一节：水在建筑环境中的生态作用；第二节：古村落水环境生态系统分析；第三节：古村落中水的生态处理手法在现代住区中的应用；第四节：水的生态低技术在现代建筑中的应用手法；第五节：现代住区水环境系统生态建设水在建筑环境中的价值 必须性 经济效应 审美价值 文化功能第一节：水在建筑环境中的生态作用水在建筑环境中的生态作用1、物理调节作用调节局部小气候与环境温度 据测定，当水面面积达到2000m2时便能对建筑环境的局部小气候产生一定的调节作用。净化空气，改善空气质量 水的高速运动产生负离子，负离

2、子具有降尘、灭菌、防病、抗病等功效。 丽江古城利用临江水渠“净街”。控制噪音2、降低建筑能耗 减少建筑中的用水量本身就是一种节能行为,通过使用节水器具、废水回收利用、收集雨水等技术手段可以有效的达到这一目的。 利用水的贮热性能，降低建筑能耗。（地下水的利用）3、提高建筑环境中人的舒适度4、体现地域文化，提升场所精神从古村落中水的生态应用谈起从古村落中水的生态应用谈起第二节：古村落水环境生态系统分析一、古村落中水的生态应用方法（一）、水对古村落总体规划的影响1 水对聚落选址的影响2 水对聚落整体格局、结构和功能形成的影响 传统民居聚落的形成有多种因素，可归纳为生产、地形、精神中心三个主要方面。

3、生产因素 水量决定农耕方式，从而影响聚落中的道路系统。 商业村镇因为一定要有重要的交通条件,因此以水路为主要交通方式的南方集镇常常将临水住宅与商铺相结合，多雨地区还有檐廊或骑楼的设计。 地形因素 不同的地形带来不同的水文条件,由于聚落所取水源不同,也会对聚落的整体布局产生影响。 南方平原河流纵横,民居聚落多取河流之水,建筑临水而居自然形成了水巷陆巷联运的线性布局； 山区丘陵地带如西南地区,聚落取山间溪流之水,往往会依水而走形成自由式、台地式的布局； 长江口的启东、海门、南通等地为退海之地,为排碱而挖筑纵横系列的排水沟渠,所以这个地区的民居皆一家一宅,横联成一字线型,沿渠布置,每户四周还挖有排水

4、沟,进户有吊桥。 精神因素 在具体的村镇布局形式上,传统民居聚落常常会有一个或多个的村落中心,可以是精神信仰的中心也可以是公共活动的中心。 在南方传统民居聚落中由于受风水理论的影响,水作为好风水的重要因素之一,常常在代表礼制思想的祠堂建筑周围出现。 除了这种正式的中心,江南传统民居聚落中大多还会有一个公共休闲交往用的活动中心,这类中心大多数会聚集在水池边, 也是日常生活的需要。3 聚落内部水系的改进和调整挖塘蓄水3 聚落内部水系的改进和调整引沟开圳（二）、水在具体建筑构造技术中的生态应用（二）、水在具体建筑构造技术中的生态应用 建筑排水与改善室内环境 水资源的合理利用 防雨技术（三）、水在延续

5、地域文化中的作用（三）、水在延续地域文化中的作用（四）实例：水脉宏村（四）实例：水脉宏村 20022002年年7 7月，中国两院院士、中国城市规划学会月，中国两院院士、中国城市规划学会理事长、八十高龄的吴良墉教授亲临宏村考察，理事长、八十高龄的吴良墉教授亲临宏村考察，并题词并题词:“:“错落有致，布局有方，家家流水，古错落有致，布局有方，家家流水，古建飘香；参观宏村，领悟规划理念之道建飘香；参观宏村，领悟规划理念之道”。 宏宏村村水水系系宏村西北角的碣坝宏村西北角的碣坝 水圳九曲十弯，大小圳分流，动静结合，分布均衡，水圳的宽窄深浅恰到好处，水源丰富，进水量大流急，遍设十步石阶，浣洗轻松，随洗随

6、清。古水系形态的总体分布和细节处置，完全体现了设计者“以人为本”的设计原则。 (进水口与出水口水面落差3.96m) 住宅与水系的最远距离不超过100m月沼设计分析图活水碧园水院设计分析图碧园水院设计分析图 （清水盘旋进屋）（清水盘旋进屋）某年夏季某日观察温度一）、徽州古村落理水的生态意义一）、徽州古村落理水的生态意义1 1 村落选址村落选址流水环绕流水环绕 村落选址要求“水要抱”，即村前有溪流，并且注重“水源”与“水质”两要素：错选水源会造成水灾，而错选水质则要患病，故有“未秀山，先秀水，有山无水休寻地”的说法。 从生态观点来看，近水可得自然水系，得灌溉、洗涤、防火和航运的便利；较封闭的环境既

7、有利于阻挡冬季寒流的侵袭，在夏日又可以获得穿堂风；山体、植被和水体可以涵养水源、保持水土、调节气候；河流、湖泊等水体可以为人的生活和动植物的驯养种植以及农田的灌溉提供充足的水源。 从生态学的角度上说，徽州古村落选址中背山面水的自然环境，是一种较为封闭的空间，它坐北背山，从根本上遮挡了冬季寒风对住区的侵袭；它面水朝南，可以迎接夏日南来的凉风，争取良好的日照，并解决了住户的水运交通和生活、灌溉用水的问题，也方便水中养殖。水的环绕弯曲、穿村而过更是有利于形成良好的局部小气候。 对不良环境的修改（水系规划）：引沟开圳，疏通一村的给排水 2 2 村落结构村落结构水路相生水路相生 徽州传统聚落充分利用自然

8、地形、地势和天然水源，布置村落水网系统，挖沟筑渠，连接至各家各户，并将道路与水系结合，形成由水系和道路共同组成的“水路相生”的结构体系。 从生态的角度来看，活水穿村、依水而居首先解决了生活用水的问题，流动的水系具有自净功能，故不存在卫生防疫问题。其次，水路相生的双巷路结构使水系蜿蜒穿越每一条巷道，加速通风，洁净空气，有助于构成良好湿润的村落小气候。再次，能够有效地防汛防涝。 风自悠然，水自流。风自悠然，水自流。3 3 单体建筑单体建筑四水归堂四水归堂 将天井四面的屋顶向内倾斜，使雨水顺屋檐而落至天井中。同时，屋檐上使用陶质天沟管，地面使用陶质排水管，天井中不需挖蓄水池而可以使水流通过天井阴沟，

9、经过街巷水沟、渠道，通向村外山涧溪流，构成了民居内部完整的排水系统。 四水归堂的生态意义不仅在于排水，更在于形成了夏天冷气、冬天暖气的来源渠道。另外，徽州古村落中家家户户吃水用井，数不清的村中水井，冬天冒出热气，夏天散发凉气，同样对传统村落和民居起着自然的空调作用。 天井小气候调节示意图村落景观村落景观水口园林水口园林水口园林多建于村落入口众水汇聚之处，这里广种林木、构筑园林建筑，风景宜人。满足村民“保瑞避邪”和“藏风聚气”的心理要求。水口园林多以变化丰富的地域自然山水为依托，因地制宜，形成自然而丰富的景观形态。从实用角度来看，水口提供给村落一道天然植物屏障，能减轻山水对村舍的影响并吸附尘砂、

10、净化空气和涵养水源等；从心理学角度来看，它能增加人们对居住环境的安全感和领域感，满足村民的防卫心理需要；从环境艺术角度来看，水口的建筑物不但丰富了村落的景观，而且还提供了人们休息和交往的场所。 水系入口 村落水口与内部水圳、沟渠等相互连通，形成村落天然的供水、排水网络。对村落水系的改造利用，体现了人们对于营造适宜的人居环境的追求。此外，村落给水与排水体系分流设计，其中对于雨水排泄是通过在街巷两侧设立雨水沟，对于生活污水采用生物净化的处理方法，在室外设置污水发酵池和净化池，利用莲藕吸附污泥和浮游生物净化水质的方法，再通过沟渠或管道排入村外水圳或农田。 出口：出口：南湖南湖二）、徽州古村水系的审美

11、特色二）、徽州古村水系的审美特色1 1 流动：水的生生之美流动：水的生生之美 “引水入室掘井家中，防祝融之肆虐，取汲浣之便利，求滚滚之财源，荡里中之秽气，灌村外之良田”，生动地概括了水圳活水的“饮用、洗涤、防火、灌溉、环保”五项功能，另外还点出了“发财”的祥兆。 这种体现生态平衡思想的水系规划，使村落聚居环境和自然生态相结合，符合现代人类可持续的生态发展观。 2 2 静谧：水的平静之美静谧：水的平静之美尚曲：水的有机之美尚曲：水的有机之美水流三面环绕为吉，谓之“金城环抱”。宏村水圳九曲十弯，大小圳分流，或宽或窄，分布均衡，恰到好处，规划设计正是迎合了造园随形而弯、依势而曲的审美原则。水圳曲的形

12、态布局不仅能解决了户家防火问题，而且也满足了汲水之便，更给宏村人带来一份生气、灵气和文气。水圳成线，路亦为线，水圳与路巷平行、叠合、交错，成为庭院的延伸，路随水走，行走用水两相宜。受水的曲线影响，建筑外墙凹凸进出，各条巷弄空间收放急骤，宽窄变化，曲折迷离，成为一种动态空间形态。流水把月沼、南湖水景串成散落其间，或收或放，或聚或散，曲水在明快的步巷中奔流，充分展现了水与建筑顺其自然、曲水流觞之美景。 与水迎合的建筑形态与水迎合的建筑形态三）宏村古水系与赖特的有机主义建筑二、水在中国传统建筑环境中的生态应二、水在中国传统建筑环境中的生态应用原则用原则 适应性原则适应性指的是对现存建筑环境中的自然条

13、件进行充分分析，在顺应自然的前提下，对环境中的水资源进行合理利用。 整体性原则传统建筑总是将环境中所有的水资源作为一个整体进行考虑，某些时候城市形制到单体建筑形式甚至当地居民生活方式的形成都是为了达到对水资源的生态保护和优化配置，这主要体现在对水资源的节约和循环利用上。 持久性原则 生态建筑的目的就是降低人工环境的自然支持成本，而一个使用时间长达几百年的城市水系很好地减少了再建设对人力、财力以及自然资源的消耗。在中国传统的城镇中，设计合理、从建成之初一直运用至今的水利系统并不在少数。 低消耗原则 水所具有的诸多物理特性，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

14、，创造舒适的人居环境。古人通过一些巧妙的设计，用水来对建筑环境的温度和湿度进行控制，这样减少了对其他资源的消耗，却仍然保持了环境的舒适。第三节 古村落中水的生态处理手法在现代住区中的应用利用水资源调节住区气候利用水资源调节住区气候建筑布局尽可能沿夏季主导风方向，由低到高，利于引导冷空气上升。 临河处合理配置树木，通过绿色植物的蒸腾蒸发降温 在保证城市防洪要求的前提下，将自然水体引入住区，利用水的流动洁净空气，吸附尘埃。 在住区基地夏季风上风向区域设置一定面积的人工湖。 住区按自然排水坡度将居住区分为若干汇水区域，每个区域最低处设蓄水池，使收集雨水工程与住区水景结合，分组团布置水景也更有利于住户

15、观赏水景。 建筑前合理配置园林植物，利用树木引导风向。 第四节第四节 水的生态低技术在现代建筑中的应水的生态低技术在现代建筑中的应用手法用手法 利用水的储热性和流动性减少能源消耗 将水与绿化结合设计，净化环境，改善空气质量 利用地下水减少能量散失 采用屋顶雨水收集装置，实现雨水的资源化利用 实现水资源的循环利用，进行中水回用 注重水的场所精神，提高建筑环境中人们的心理舒适度 1、利用水的储热性和流动性减少能源消耗、利用水的储热性和流动性减少能源消耗 由于水的内部对流频繁，因此流动的水能够很由于水的内部对流频繁，因此流动的水能够很快地带走建筑环境内的热量，尤其当水流与建快地带走建筑环境内的热量，

16、尤其当水流与建筑表面接触，这种降温效果会更加明显。筑表面接触，这种降温效果会更加明显。唐长安城自雨亭 英国馆使用了3种不同形式的围护，东墙是一面高18米，长65米的水墙，通过水的循环往返把外墙上的热量带走，以达到降温的目的。西墙受太阳辐射较强，为此，建筑师采用了由装满水的船用集装箱充当的高蓄热材料作墙体，以吸收热量作为建筑的补充能量来源。在南、北墙上采用了外张拉结构，挂上了白色聚乙烯织物作遮阳之用，弯曲的桅杆上片片织物犹如白帆，使建筑充满了诗意，又与航海有深层次的联想。这座展馆采用的水帘以及大面积的玻璃墙面看上去似乎需要消耗大量能量，但实际耗能仅为同类建筑的四分之一。 1992年西班牙塞维利亚

17、世界博览会英国馆尼古拉丝格雷姆肖 将水幕墙技术进一步系统化，与计算机技术相结合，可以设计一种“水墙”式应变界面：将水充入墙体内的间层或导管内，通过计算机的精确计算调节间层或导管内水量的多少来控制墙体的隔热性能以及热容量，还可以借此形成水流的往复循环系统在夏季带走墙体吸收的多余热量，这与人体皮肤对外界温度变化的调节过程十分相似。 如果针对我国的具体情况，遵循适应性的原则，将水墙应用于大陆性气候地区的建筑西墙，冬季墙体导管内不充水，空气间层加大，隔热性能提高而利于保温；在夏季使墙体内充满循环水流，大部分太阳辐射热被水流吸收带走，既阻隔了日晒，又获得了热水，可谓一举两得。 2、将水与绿化结合设计，净

18、化环境，改善空气质量 水能吸附空气中的尘埃，起到净化的作用，特别是当水流湍急，产生水雾时，细小水珠与空气分子的撞击，能够产生大量对人体有利的负氧离子。 对于现代建筑来讲，建筑内部通风总是过度依赖空调系统导致室内空气质量的恶化，如果在高层建筑中设置带有绿化和水体的中庭，通过双层玻璃、天窗等手段，在建筑内部创造出自然通风，引入的外部空气在中庭经过水和绿化的净化加湿，将会提高建筑内部的空气质量，如果能够在适当的条件下，在建筑内引入喷泉，那就如同在室内加入了一个天然的负离子生产器，对人们的健康是大有裨益的。丽江古城水系分布利用临江水渠“净街” 广州白天鹅宾馆中庭 3、利用地下水减少能量散失利用地下水作

19、为能量输送和储存的载体，减少建筑内部能量的散失。大地蕴含着的热量与温度提供了一个恒定、安全的可替代能源选择，而承担大地能量的输送与储存功能的正是地下水。同时由于土壤的隔热性，使得地下水总是保持在一个温度恒定的状态。苏州艺圃世纶堂世纶堂的西南角开凿一口古井，用于调节室温徽州民居中用作夏季消暑的窑井 现代的建筑技术已经能将地下水作为冷源或者热源对整个建筑进行能量的调控。在夏季，将温度较低的深层地下水泵入建筑，通过热交换器来给室内的空气降温。水温升高后被泵入热水箱。在冬季则进行相反的操作，将热水泵入建筑供暖，冷水泵回冷水箱中储存。清华大学建筑设计研究院办公楼深井水利用 4、采用屋顶雨水收集装置，实现

20、雨水的资源化利用建筑屋顶、道路、绿地 综合雨水收集屋顶集水区屋顶集水区 檐槽檐槽落水管落水管储水罐储水罐过滤过滤&泵房泵房 5、实现水资源的循环利用，进行中水回用方井水系位于窦村中央，整个水系由五口井组成方井水系位于窦村中央，整个水系由五口井组成 方井和各塘口的水位有一定的落差，功能各不相同方井和各塘口的水位有一定的落差，功能各不相同 吃水井水位最高，清澈见底，井水恒温，冬暖夏涼，清爽甘甜；淘米的水塘水位次之，吃水井水位最高，清澈见底，井水恒温，冬暖夏涼，清爽甘甜；淘米的水塘水位次之，依次是洗菜、洗衣服、洗便桶的水塘。依次是洗菜、洗衣服、洗便桶的水塘。 窦村窦村 丽江古城三眼井 建筑中

21、水系统的组成建筑中水系统的组成建筑中水系统建筑中水系统原水系统原水系统 原水处理系统原水处理系统供水系统供水系统 中水原水系统中水原水系统是指收集、输送中水原水到中是指收集、输送中水原水到中水处理设施的管道系统和附属构筑物。水处理设施的管道系统和附属构筑物。 其取舍顺序为其取舍顺序为：冷却水：冷却水淋浴排水淋浴排水盥洗排水盥洗排水洗衣排水洗衣排水厨房排水厨房排水厕所排水等。厕所排水等。 医院污水不宜作为中水水源，严禁将工业污医院污水不宜作为中水水源，严禁将工业污水、传染病医院污水和放射性污水作为中水的水水、传染病医院污水和放射性污水作为中水的水源。源。建筑中水系统的安装建筑中水系统的安装一般规

22、定一般规定（1 1）管材及配件与排水系统相同；）管材及配件与排水系统相同；（2 2）检验标准与室内给水管道系统相同）检验标准与室内给水管道系统相同。建筑中水系统的安装建筑中水系统的安装（1 1）必须独立设置；）必须独立设置；（2 2）选用耐腐蚀的管材和管件；）选用耐腐蚀的管材和管件；（3 3）严禁与给水管道连接，并采取下列措施：）严禁与给水管道连接，并采取下列措施： 1 1）管道外壁应涂浅绿色标志；）管道外壁应涂浅绿色标志； 2 2）水池、阀门、水表及给水拴均应有）水池、阀门、水表及给水拴均应有“中水中水”标志。标志。（4 4）管道不宜暗装在墙内，否则管道上必须有明）管道不宜暗装在墙内，否则管

23、道上必须有明显且不会脱落的标志；显且不会脱落的标志；（5 5）中水给水管道不得装取水水嘴；）中水给水管道不得装取水水嘴；（6 6）中水高位水箱和生活高位水箱分别设在不同）中水高位水箱和生活高位水箱分别设在不同房间内，否则净距大于房间内，否则净距大于2 2米；米；（7 7）与生活饮用水管道、排水管道平行敷设时，）与生活饮用水管道、排水管道平行敷设时，其水平净距离不得小于其水平净距离不得小于0.5m0.5m；交叉埋设时，中水；交叉埋设时，中水管道应位于生活饮用水管道下面，排水管道的上管道应位于生活饮用水管道下面，排水管道的上面，其净距不应小于面，其净距不应小于0.15m0.15m。（8 8）中水管

24、道的干管始端、进户管始端应安装阀）中水管道的干管始端、进户管始端应安装阀门，并设阀门井，根据需要设置水表。门，并设阀门井，根据需要设置水表。 6、注重水的场所精神，提高建筑环境中人们的心理舒适度因为水的审美价值与文化功能，水不仅能在技术层面上提高建筑环境中人的生理舒适度，同时也能提高人在环境内的心理舒适度。不同形态的水带给人不同的心理感受，创造出不同的舒适空间。第五节第五节 现代住区水环境系统生态建设现代住区水环境系统生态建设一般住区水环境示意图一般住区水环境示意图 在在2020世纪后期的一些国际学术讨论会上，一些世纪后期的一些国际学术讨论会上，一些专家学者开始向传统的供排水系统和传统的用水专

25、家学者开始向传统的供排水系统和传统的用水模式提出了越来越尖刻的批评模式提出了越来越尖刻的批评: : 为什么要用可以直接饮用的清洁水，去冲洗便器为什么要用可以直接饮用的清洁水，去冲洗便器并用来输送粪便和其他废物并用来输送粪便和其他废物? ? 为什么要把居民少量排泄物和其他大量污水混合为什么要把居民少量排泄物和其他大量污水混合稀释，并通过漫长的排水管将其汇集到城市下游，稀释，并通过漫长的排水管将其汇集到城市下游，再花费大量能耗提升和处理再花费大量能耗提升和处理? ? 为什么大量有机营养物质不能施用于农田和园艺，为什么大量有机营养物质不能施用于农田和园艺，同时又使土壤因得不到有机肥的滋养而退化同时又

26、使土壤因得不到有机肥的滋养而退化? ? 生态人居建设的水资源分类生态人居建设的水资源分类1）上水（净水）：来自城市自来水管网的生活、消防、景上水（净水）：来自城市自来水管网的生活、消防、景 观用水；观用水；2）下水：生活污水、废水；）下水：生活污水、废水；3）中水：废水、污水经净化处理后并达到一定标准的回用）中水：废水、污水经净化处理后并达到一定标准的回用水；水；4）雨水：可供区内地表渗漏和收集利用的自然降水；）雨水：可供区内地表渗漏和收集利用的自然降水；5）景观水：城市自来水、雨水、中水、地表水、地下水；）景观水：城市自来水、雨水、中水、地表水、地下水；6）直饮水：管道水、灌装水、户式终端净

27、化水；）直饮水：管道水、灌装水、户式终端净化水；7）废水：生活洗涤水；）废水：生活洗涤水；8）污水：冲洗粪便、垃圾的水；）污水：冲洗粪便、垃圾的水；9）地下水：可提供居住区使用和调节居住区气候的地下水）地下水：可提供居住区使用和调节居住区气候的地下水资源（其主要技术参数有水位、水质、水量等）；资源（其主要技术参数有水位、水质、水量等）；10）地表水：可提供居住区使用和调节居住区气候的地表水）地表水：可提供居住区使用和调节居住区气候的地表水资源（主要有河流、湖、塘、渠、湿地等）。资源（主要有河流、湖、塘、渠、湿地等）。 生态住区水环境系统包括：给水、废污水、生态住区水环境系统包括：给水、废污水、

28、 中水、景观水体、雨水等系统。中水、景观水体、雨水等系统。 （1 1）给水系统）给水系统 分质供水：高质高用、低质低用，保证供水安分质供水：高质高用、低质低用，保证供水安全、卫生健康。全、卫生健康。节约用水：应用配套节水器具与设施节约用水：应用配套节水器具与设施采用新型节水的坐便器，采用新型节水的坐便器，选用延时自闭式、充电感应式、停用水自闭式等选用延时自闭式、充电感应式、停用水自闭式等类型的节水龙头等类型的节水龙头等; ; 向住户推荐高效节水洗衣机、洗碗机等家用电器；向住户推荐高效节水洗衣机、洗碗机等家用电器；住区的游泳池，采用水循环处理设备住区的游泳池，采用水循环处理设备 （2 2）污废水

29、系统）污废水系统设置两条管路以实现污废水的分质收集设置两条管路以实现污废水的分质收集: :一条为生活杂排水管道，收集除粪便污水以外的各种排水，一条为生活杂排水管道，收集除粪便污水以外的各种排水，例如，淋浴排水、盥洗排水、洗衣排水、厨房排水等，输例如，淋浴排水、盥洗排水、洗衣排水、厨房排水等，输送至中水设施作为中水水源，实现水的再生回用送至中水设施作为中水水源，实现水的再生回用; ; 另一条为粪便污水管道，收集便器排水等排放至市政污水另一条为粪便污水管道，收集便器排水等排放至市政污水管道或者采用卫生管道或者采用卫生( (排水排水) )系统实现水资源和营养物质的循系统实现水资源和营养物质的循环。环

30、。以沼气池代替传统的化粪池，将粪便转化为沼气供居民作以沼气池代替传统的化粪池，将粪便转化为沼气供居民作为厨房的燃料，残渣用于生产农业肥料，不再排入江河，为厨房的燃料，残渣用于生产农业肥料，不再排入江河，沼气池溢出的水再和生活杂排水管的污水一起排入人工湿沼气池溢出的水再和生活杂排水管的污水一起排入人工湿地系统进行深度净化，净化后的水再循环利用是一种合理地系统进行深度净化，净化后的水再循环利用是一种合理又生态的排水方式。又生态的排水方式。 （3）中水系统）中水系统 中水主要指城市污水或生活污水处理后达到中水主要指城市污水或生活污水处理后达到一定的水质标准，可以在一定范围内使用的一定的水质标准，可以在一定范围内使用的非饮用水。非饮用水。 1991年，中国工程标准化协会标准年，中国工程标准化协会标准建筑中建筑中水设计规范水设计规范(CECS 30一一91)颁布实施。颁布实施。 有一