從霧霾到可持續(xù)建筑

白曉宇 Bai Xiaoyu

從霧霾到可持續(xù)建筑

白曉宇 Bai Xiaoyu

奧利沃·巴爾比埃利英國(guó)南安普頓1986攝影1986

本文從北京的霧霾問題切入，討論了霧霾是如何產(chǎn)生的。霧霾是人類對(duì)環(huán)境大量污染造成的，那么怎么樣才能保護(hù)環(huán)境，為我們的子孫后代造福呢？可持續(xù)建筑是一種解決方法。與其號(hào)召減少使用不可再生的燃料和減少污染的產(chǎn)生，我們必須設(shè)計(jì)真正的無污染可持續(xù)建筑，它依賴可再生資源產(chǎn)生并最終能自給自足的能源，實(shí)現(xiàn)零污染。

霧霾，可持續(xù)仿生學(xué)，教育

“霧霾”這個(gè)詞令人談之色變。2015年12月7日，北京首次啟動(dòng)空氣重污染紅色預(yù)警，全城的中小學(xué)、幼兒園放假。部分站點(diǎn)PM2.5小時(shí)濃度超過每立方米550微克，達(dá)到空氣質(zhì)量指數(shù)AQI評(píng)價(jià)的濃度上限。

霧霾天氣是一種大氣污染狀態(tài)，是對(duì)大氣中各種懸浮顆粒物含量超標(biāo)的籠統(tǒng)表述，尤其是PM2.5（空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑小于等于2.5微米的顆粒物）被認(rèn)為是造成霧霾天氣的“元兇”。隨著空氣質(zhì)量的惡化，陰霾天氣現(xiàn)象出現(xiàn)增多，危害加重。

美國(guó)環(huán)保署2009年發(fā)布《關(guān)于空氣顆粒物綜合科學(xué)評(píng)估報(bào)告》指出，有足夠的科學(xué)研究結(jié)果證明了大氣細(xì)粒子能吸附大量有致癌物質(zhì)和基因毒性誘變物質(zhì)，給人體健康帶來不可忽視的負(fù)面影響，包括提高死亡率、使慢性病加劇、使呼吸系統(tǒng)及心臟系統(tǒng)疾病惡化，改變肺功能及結(jié)構(gòu)、影響生殖能力、改變?nèi)梭w的免疫結(jié)構(gòu)等。

而與此同時(shí)，中國(guó)代表團(tuán)正和其他接近200個(gè)國(guó)家一起參加在巴黎舉行的氣候大會(huì)，討論限制溫室氣體排放和緩和氣候變化的問題。溫室氣體與氣候變化緊密相連，而中國(guó)當(dāng)前的空氣污染狀況，也現(xiàn)身說法地為過去幾十年全球經(jīng)濟(jì)對(duì)化石燃料的依賴敲響了警鐘。

根據(jù)美國(guó)能源情報(bào)署報(bào)告：在所有的化石燃料中，煤的碳排放是最高的，中國(guó)大約三分之二的能源來自于煤的燃燒。近來有研究表明，中國(guó)的煤的消耗大約比研究者之前預(yù)計(jì)的還要高17%。雖然中國(guó)政府本月宣布計(jì)劃在2020年的時(shí)候減排超過50%，但煤在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要作用還是不會(huì)減弱。

可持續(xù)建筑刻不容緩

在《綠色設(shè)計(jì)——從理論到實(shí)踐》這本書中，我們可以看到，早在1992年，這個(gè)組織就在耶路撒冷召開了第一次關(guān)于全球城市綠色建筑設(shè)計(jì)的會(huì)議，研究當(dāng)今在建筑和城市方面的重要話題。目前，可持續(xù)建筑正遭遇了一些比較嚴(yán)重的假想出來的問題。其形式、材料和環(huán)保技術(shù)程式化地運(yùn)用于建筑中，導(dǎo)致現(xiàn)在的建筑并沒有將綠色設(shè)計(jì)的目的和建筑性能一體化。真正可持續(xù)發(fā)展的建筑，需要建筑師進(jìn)行整合設(shè)計(jì)。具體說來，就是在可持續(xù)建筑的設(shè)計(jì)過程中，建筑師不應(yīng)當(dāng)僅僅擔(dān)負(fù)建筑設(shè)計(jì)的任務(wù)，還應(yīng)該將自己身邊的資源進(jìn)行整合，建筑師并不是可持續(xù)技術(shù)的創(chuàng)造者，而是一個(gè)整合應(yīng)用者，可持續(xù)建筑的核心在于建筑與技術(shù)的一體化設(shè)計(jì)。目前中國(guó)建筑行業(yè)內(nèi)幾乎每一個(gè)領(lǐng)域都是單獨(dú)作戰(zhàn)、缺少溝通，這實(shí)際上不僅僅造成了設(shè)計(jì)資源的浪費(fèi)，而且使建筑設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)理念很難貫徹始終。

讓整個(gè)世界都相信惡劣的環(huán)境問題已經(jīng)不是最緊迫的了?，F(xiàn)在，必須把工作的重點(diǎn)放在用最經(jīng)濟(jì)的方式實(shí)施綠色原則，這才是最主要和最緊迫的挑戰(zhàn)。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的三個(gè)必要因素已經(jīng)有了。我們已經(jīng)有多種清潔技術(shù)，它們正變得經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。政治方面的動(dòng)力和支持也是急需的。如果我們想把地球留給后代居住，可持續(xù)發(fā)展建筑不再是一種選擇，而是這個(gè)時(shí)代最關(guān)鍵的問題。

而建筑師已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，良好的設(shè)計(jì)目標(biāo)不再是簡(jiǎn)單地建造一個(gè)美觀的建筑，未來的建筑必須感應(yīng)環(huán)境。通過對(duì)建筑保溫、更健康的室內(nèi)設(shè)計(jì)、高效率的照明、空調(diào)設(shè)備、空氣熱交換器和熱回收通風(fēng)系統(tǒng)等水平的提高及改變來回應(yīng)環(huán)境并已取得了顯著進(jìn)展，而這些進(jìn)展正是我們朝正確方向邁出的非常重要的第一步。

但是，只達(dá)到這些還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。發(fā)達(dá)國(guó)家想要繼續(xù)享受21世紀(jì)的舒適，并希望發(fā)展中國(guó)家實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，必須把可持續(xù)發(fā)展當(dāng)成設(shè)計(jì)理念的基石。與其號(hào)召減少使用不可再生的燃料和減少污染的產(chǎn)生，我們必須設(shè)計(jì)真正的無污染可持續(xù)建筑，它依賴可再生資源產(chǎn)生并最終能自給自足的能源，實(shí)現(xiàn)零污染。

奧利沃·巴爾比埃利美國(guó)紐約2014攝影2014

用仿生學(xué)的方法來建造

我們迫切需要重新設(shè)計(jì)我們的建筑、產(chǎn)品和完善全封閉的循環(huán)系統(tǒng)，并使用太陽能。沒人會(huì)認(rèn)為這些變化是一件容易的事，仿生學(xué)為解決此類問題提供了巨大的資源。有無數(shù)的關(guān)于植物和動(dòng)物受資源環(huán)境的限制而進(jìn)化的例子，當(dāng)遭遇挑戰(zhàn)時(shí)一定要把大自然當(dāng)成我們的導(dǎo)師。仿生學(xué)可以分成三大范疇，靈感則來源于自然形態(tài)、自然生態(tài)系統(tǒng)和自然化過程。

迄今為止，建筑師只是在相當(dāng)有限的范圍內(nèi)模仿自然，用生物形態(tài)學(xué)而不是仿生學(xué)來形容更加恰當(dāng)。兩者的區(qū)別在于，一種是復(fù)制自然的形態(tài)，而另一種是自學(xué)習(xí)這些形態(tài)之后的原理。

建筑師邁克爾波林做過一個(gè)關(guān)于仿生學(xué)方面的建筑設(shè)計(jì)，地址在兩個(gè)主要的大都市——利物浦和曼徹斯特之間，以前是一個(gè)垃圾填埋場(chǎng)。客戶希望他們?cè)谠O(shè)計(jì)的時(shí)候忽略垃圾填埋場(chǎng)的土堆，但是他們最終決定從垃圾堆入手。

受零排廢的啟示，他們?cè)O(shè)計(jì)了一座由廢棄物制造并供暖的建筑。用瓦礫垃圾來建墻，儲(chǔ)存垃圾填埋場(chǎng)的剩余垃圾，然后裝入石籠鐵絲籃。屋頂朝南，用的是乙烯-四氟乙烯共聚物結(jié)構(gòu)，所以這座建筑在很多年內(nèi)將采用太陽能自熱。

這些將墻體內(nèi)表面與熱交換器連接到一起，以便在一年中的較冷的時(shí)候，可以從分解過程中吸取熱量，并用它來供暖。設(shè)計(jì)中可行的部分是可以處理來自整個(gè)城市大部分生物可降解的廢棄物，將垃圾轉(zhuǎn)化為有價(jià)值材料。

仿生學(xué)有巨大的潛力來改變我們的建筑、產(chǎn)品和系統(tǒng)。我們目前面臨的每一個(gè)問題——無論是生產(chǎn)能量、尋找干凈的水還是設(shè)計(jì)出的廢物或制造良性材料——在自然界中都有先例，可供我們研究。

用太陽能來支撐

廉價(jià)的石油和天然氣時(shí)代即將結(jié)束，我們必須認(rèn)真地開發(fā)其他可持續(xù)能源，以驅(qū)動(dòng)建筑及交通運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)、公用事業(yè)和工業(yè)。當(dāng)這一切都被說到做到后，可再生能源將推動(dòng)未來的能源革命。

其中最有前途的可再生能源技術(shù)是光伏（PV），一種真正簡(jiǎn)單的現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電裝置，直接來自太陽，不必?fù)?dān)心能源供應(yīng)和環(huán)境損害等問題。這些固態(tài)設(shè)備使用陽光制造電力，安靜無污染，不消耗材料，幾乎無須維護(hù)。

降低了安裝成本，提高了美觀度并增加了分布式發(fā)電的所有優(yōu)點(diǎn)，光伏建筑一體化系統(tǒng)是被廣泛采用的最佳選擇。世界各地的建筑師也創(chuàng)新地把光伏融入到他們的設(shè)計(jì)中，同時(shí)光伏制造商也相應(yīng)推出專門針對(duì)光伏建筑一體化的應(yīng)用，包括整體屋頂模塊、屋面瓦、立面幕墻組件、傾斜玻璃系統(tǒng)和天窗開發(fā)的組件。一個(gè)全新的太陽能發(fā)電建筑時(shí)代開始出現(xiàn)。

在過去的20年中，光伏發(fā)電已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室研究發(fā)展到商業(yè)應(yīng)用，現(xiàn)在已經(jīng)為大規(guī)模商業(yè)化做好了準(zhǔn)備。隨著建筑師和建筑工程師更多地參與，光伏在建筑設(shè)計(jì)中扮演著越來越精密、重要和合適的角色，使能源生產(chǎn)建筑觸手可及。光伏建筑一體化成為形式和建筑環(huán)境美學(xué)的一個(gè)組成部分，這些系統(tǒng)將為其擁有者、社區(qū)以及整個(gè)社會(huì)建立一個(gè)更加可持續(xù)發(fā)展的未來。

奧利沃·巴爾比埃利中國(guó)上海2014攝影2014

用教育來改變意識(shí)

英國(guó)建筑聯(lián)盟（AA）學(xué)院在可持續(xù)環(huán)境設(shè)計(jì)方面的教學(xué)和研究始于1954年到1971年的熱帶研究系（建筑聯(lián)盟熱帶學(xué)院）。1974年第一次能源危機(jī)后，建筑聯(lián)盟在其新成立的研究生院?jiǎn)?dòng)了環(huán)境與能源研究項(xiàng)目（AA EE）。該項(xiàng)目屬于首批同類研究生教學(xué)與研究項(xiàng)目。環(huán)境與能源研究項(xiàng)目從此在國(guó)際上為人熟知，擁有活躍在環(huán)境教學(xué)、研究和實(shí)踐領(lǐng)域的教職員工和研究生，他們分布在約50個(gè)國(guó)家中。目前建筑聯(lián)盟學(xué)院提供為期12個(gè)月的可持續(xù)環(huán)境設(shè)計(jì)理學(xué)碩士（MSc）項(xiàng)目和為期16個(gè)月的可持續(xù)環(huán)境設(shè)計(jì)建筑學(xué)碩士（March）項(xiàng)目。

這些研究生項(xiàng)目主要是研究建筑形式、物質(zhì)性和環(huán)境性能之間的關(guān)系，以及該關(guān)系在面對(duì)氣候變化和新興技術(shù)能力時(shí)如何演變?？沙掷m(xù)建筑設(shè)計(jì)不是一成不變的理念，而是一個(gè)應(yīng)在各個(gè)新項(xiàng)目中進(jìn)行重新定義和重新評(píng)估的不斷發(fā)展的概念。目前建筑聯(lián)盟學(xué)校每年接收40~50名來自不同國(guó)家和文化背景的學(xué)生。教授的課程強(qiáng)調(diào)環(huán)境議題的多樣性，并精確描述各氣候區(qū)、建筑類型、環(huán)境屬性和人類行為間的相似點(diǎn)和不同點(diǎn)?？沙掷m(xù)建筑設(shè)計(jì)的目標(biāo)是通過建筑設(shè)計(jì)采用天然能源和洗池實(shí)現(xiàn)建筑內(nèi)外的冷熱舒適與視覺效果。

除了英國(guó)，全世界其他國(guó)家也都高度關(guān)注可持續(xù)教育，并且意識(shí)到可持續(xù)教育對(duì)我們自身環(huán)境的巨大影響。只有我們自己對(duì)環(huán)境和資源有了高度保護(hù)的意識(shí)，才有可能從根本上減少對(duì)資源的浪費(fèi)和對(duì)環(huán)境的破壞，改變現(xiàn)狀，還子孫后代一個(gè)干凈、環(huán)保、沒有霧霾只有藍(lán)天的世界。

From Smog to Sustainable Building

This paper discusses how smog is produced in Beijing. Smog is caused by the human pollution and how do we design for a sustainable future? Green building is one of the way. We must design truly green buildings which can be self-suf fi cient in energy and zero pollution.

Smog, Greenbionics, Education