淺談可持續(xù)建筑設計

劉維旸

（廈門大學 藝術學院,福建 廈門 361005）

一、可持續(xù)建筑的興起

（一）環(huán)境與能源危機下的困境

哈佛大學的生物學家愛德華·威爾遜（Edward O.Wilson）將21世紀描述成“瓶頸期”，因為氣候快速變化、物種滅亡以及人口增長都交匯在一起。誠然，在過去的兩個世紀里，我們將巨大的工業(yè)組織格局強加給了地球，這本身的過程已然不可逆轉(zhuǎn)。工業(yè)的發(fā)展也確實為人類的進帶來了諸多顯而易見的好處：無論是吸納了數(shù)以千萬人口的大城市，還是郊野之外的大型水壩、高速公路等基礎設施建造，都成為了現(xiàn)代生活中不可或缺的一部分。然而這樣的工業(yè)格局也預示著在此后的幾個世紀、甚至是幾十年后的未來，人類就將面臨資源耗竭和環(huán)境退化的窘境。

在這一工業(yè)化過程中，我們會發(fā)現(xiàn)，建筑這一從人類文明興起之初便開始書寫其歷史的古老行業(yè)在其中扮演了某種推波助瀾的角色。當大自然通過千變?nèi)f化的演變形成了適應當?shù)貤l件的獨特地域，并進一步構成一個復雜網(wǎng)格系統(tǒng)的同時，人類只用了短短數(shù)十年的時間就依靠資源的堆砌在大地上建立起各種大膽、重復而缺乏變化的城市格局。快速興起的城市被缺乏遠見（縱使當時認為深思熟慮）的道路劃分成為不同的區(qū)域，相互連接，城市本身充斥著前篇一律的建筑，提供生活與管理便利的同時也失去了許多與自然相聯(lián)結的手段與樂趣。

這些大城市成為了資源消耗的集中點。目前在占地達到61%的人類景觀中，城市的占地面積還不到2%，卻包含了42%的世界人口。這些小塊而高密度的人類聚落，既是決策中心，也是能源消耗中心。它們決定著其余的土地上會發(fā)生什么，這間接地促成了一種環(huán)境退化格局——源源不斷的資源被決策運送到城市，卻無法完完全全利用這些資源，總是產(chǎn)生無用的浪費，而后更多的資源送來，城市成為了某種意義上產(chǎn)出低于消耗的低效機器。這樣的局面很大程度上是由于城市本身的特性所決定，但不可否認的是，也有一部分來自于城市建筑的浪費與盲目：城市建筑屬于非傳統(tǒng)意義上的一次性產(chǎn)品，一旦建成，就會踏入損耗的行列，需要不斷投入更多的能源驅(qū)動，不斷進行修繕和補正，缺乏自我修復和能源攝入的渠道。而在這些城市建筑生命的最后，它們又會變成城市的痼疾之一：需要再次消耗寶貴資源進行拆除和清理的廢墟。

建造——損耗——損耗殆盡后低效能回收——建造——再次損耗這樣的循環(huán)絕對不是當今建筑行業(yè)所希求的結果，只是一種缺乏思考的落后于時代的惡性循環(huán)。在資源與環(huán)境的雙重壓力下，“可持續(xù)發(fā)展”這一理念開始在建筑行業(yè)生根發(fā)芽，并在近幾十年來得到了迅疾的發(fā)展。

（二）國內(nèi)外可持續(xù)建筑理論發(fā)展

20世紀80年代中后期，“可持續(xù)發(fā)展”這一術語才開始被廣泛使用，但自20世紀60年代以來，就已經(jīng)有了“生態(tài)建筑”的稱謂。減少建筑的使用周期中對大自然的傷害是可持續(xù)建筑發(fā)展的核心理念，這個過程中涉及到節(jié)地、節(jié)能、節(jié)約資源，還涉及到原材料的循環(huán)使用，減少廢棄物的產(chǎn)生、無污染等多方面內(nèi)容。目前，世界各國都十分重視可持續(xù)建筑理論的發(fā)展，但各國研究的發(fā)展程度有所不同。

發(fā)達國家如美國、德國等對于可持續(xù)建筑的研究和探索已經(jīng)頗具歷史。自上世紀70年代起，德國的建筑界、大學科研機構及生態(tài)保護團體就開始對生態(tài)建筑進行理論方面的研究和實踐探索，德國著名雜志《細節(jié)》就曾出版了可持續(xù)建筑專輯。在實際的建筑設計中，依托于新生節(jié)能技術而開發(fā)的各種設備也被廣泛應用。同樣的，美國在可持續(xù)建筑理論研究領域也走出了屬于自己的步調(diào)：1969年麥克哈格的《設計結合自然》一書，最早提出了要在城市規(guī)劃和環(huán)境評價研究中運用生態(tài)學和生態(tài)設計方法；1995年，美國的“綠色建筑委員會”提出了一套能源設計先導計劃，并在2000年發(fā)布了它的2.0版本。

在可持續(xù)建筑技術評估方面，各國也都依據(jù)本國情況出臺了各種評價標準與評估系統(tǒng)，例如加拿大的GBC2000，英國的BREEAM評估系統(tǒng)，美國綠色建筑委員會推出的“綠色建筑評價系統(tǒng)”（GBRS）等。

我國對于可持續(xù)建筑的理論研究和實踐探索，比發(fā)達國家至少要晚了10到20年。在中西方文化產(chǎn)生了激烈碰撞，而后交流隨著開放逐漸正?；?，種種建筑思潮和理念涌入我國，對中國建筑界產(chǎn)生了較大影響。1996年，國家自然科學基金委正式將“綠色建筑體系研究”列入了國家“九五”重點資助課題；2000年，國家頒布了《建筑節(jié)能技術政策》；2001年，我國制定了《中國生態(tài)住宅技術評估手冊》，這一手冊是國內(nèi)第一部生態(tài)住宅評價規(guī)范。

二、可持續(xù)建筑技術的應用

（一）可持續(xù)設計原則及要點

由于各國國情與區(qū)域性差異的存在，其制定的關于可持續(xù)建筑設計原則也并不完全一致。但在一些關鍵問題上，世界經(jīng)濟合作與發(fā)展組織還是提出了以下四點適用于大部分情況和地區(qū)的設計原則：

1.資源的應用效率原則

在可持續(xù)建筑設計中使用的資源，應該盡可能保證選用環(huán)保型建筑材料，并保證在運用建筑材料與資源中遵守“高效、節(jié)能”的要求——這也意味著在設計初期就應該計算得當，減少浪費。

2.能源的使用效率原則

在能源使用方面，可持續(xù)建筑設計應當靈活運用光熱、光電等日益成熟的手段作為輔助能源來源，緩解外部供能壓力，提高建筑的自養(yǎng)水平。目前的太陽能發(fā)電發(fā)熱轉(zhuǎn)化效率已足以支持建筑將其作為輔助供能手段。相信隨著科技的進步，會有更多令人振奮的清潔能源使用方式出現(xiàn)，提供更多的選擇。

3.污染的防止原則

由于目前狹義上的建筑物使用空間大部分位于內(nèi)部，因此室內(nèi)的空氣質(zhì)量以及污染物（一般指二氧化碳）排放量就成為了衡量可持續(xù)建筑設計合格與否的一大關鍵。該原則意味著可持續(xù)建筑應當按照生態(tài)經(jīng)濟開放式閉合循環(huán)原理進行一定的生態(tài)工程設計，保證室內(nèi)的空氣質(zhì)量、氣體流通。

4.環(huán)境的和諧原則

正如本小節(jié)開頭所言，可持續(xù)建筑設計受區(qū)域影響較大，該原則意味著在設計過程中應當因地制宜，選擇恰當?shù)木G化方式和節(jié)能手段，在不損害周邊地域生態(tài)的情況下進一步進行設計。尤其是針對氣候條件的不同，采用被動式的能源策略，例如半地下設計、太陽能的大規(guī)模應用、地冷管道設置等。

（二）可持續(xù)建筑設計的實例及誤區(qū)

在各種因地制宜的可持續(xù)建筑設計中，建筑師馬爾科姆·維爾斯（Macolm Wells）的住宅作為寒冷氣候條件下的可持續(xù)設計代表，具備很多值得借鑒參考之處。

維爾斯住宅位于美國東北部馬薩諸塞州伸入大西洋的一個半島——科德角上。不同于大多數(shù)盡最大可能獲取太陽輻射的節(jié)能建筑，其較長的立面為東西朝向，而不是普通的南向。這么做的主要原因是順應地形，并充分借用東向的景觀。這樣獨特的設計思路有其明顯的優(yōu)勢，但也帶來了一些其它麻煩：事實上這所建筑很難指望獲得足夠的太陽輻射，必須依靠其他替代性舉措來控制能量流。在設計師的妙想下，該建筑的能量控制手段包括了：覆土，采用非常厚實的保溫層，利用空氣流，使用大量的蓄熱材料以及季節(jié)性的裝備。

這座建筑大約一半的屋頂都覆蓋有12-18英寸厚的土壤。土壤對于能量控制而言，主要用處是保溫。除了覆土之外，土層下的屋頂擁有12英寸的保溫層，而在擋土墻的外側(cè)，設計師也布設了6英寸厚的泡沫塑料板用以保溫。

除了利用覆土和半地下結構來保暖之外，空氣流也是維爾斯住宅取得成功的一個關鍵因素。為建筑北部供暖的燃油爐以及為建筑南部的柴火爐，二者產(chǎn)生的暖空氣四處流通，熱量得以充分利用。一部分導管上端被安置在暖空氣大量集中的玻璃屋脊頂部位置，通過這些部分的小型風扇，暖空氣經(jīng)過導管一路向下，進入地板下方作為蓄熱層的沙床中。通過沙床后，這些空氣經(jīng)過地板周圍的回風口，重新回到室內(nèi)。

這些結構上的設計幫助維爾斯住宅在寒冷的冬季能夠盡可能節(jié)約能源，并且保持自然與舒適。這樣的設計對其余地域的可持續(xù)建筑設計也具有啟發(fā)意義：例如在較為炎熱的地段，運用反向的通風技巧使得室內(nèi)盡可能保持涼爽；保溫層的使用，以及通過對住宅玻璃面積的控制（遮擋或者開啟）來達到夏季控溫控光的效果等等。同時，隨著科技水平的不斷提高，能夠運用在可持續(xù)建筑設計上的新材料也將更為豐富，使得我們擁有更多的選擇。

但是顯而易見，在眾多成功運用可持續(xù)技術建造的建筑大量出現(xiàn)后，有些誤區(qū)也不可避免地產(chǎn)生。這一點在可持續(xù)建筑技術和理論發(fā)展較為滯后的國家里體現(xiàn)得較為明顯，例如認為使用了環(huán)保材料就是可持續(xù)建筑，在設計的時候采用了綠色設計就是可持續(xù)建筑，可持續(xù)建筑一旦建成，就疏于管理等。這樣的認識誤區(qū)應該通過建筑師們鍥而不舍的努力推廣和教育的力量來消除。

三、結語

法國建筑大師柯布西耶曾在他的著作《走向新建筑》中提到過對于未來城市的設想：“……小院消失了，住宅樓的各個立面都可以朝著空氣和光線敞開，進入人們視野的也不再是林蔭道旁沒精打采的樹木，而是開闊的草坪、游樂場和濃密的綠蔭?！?/p>

雖然他的構想受到技術和時代的局限沒能實現(xiàn)，但是他的這番話中卻可窺見可持續(xù)發(fā)展思想的影子。人與自然的關系從始至終都不是對立的，建筑也不應該充當人類與自然抗爭或者斗爭的武器，而應該成為二者更好相融的橋梁。可持續(xù)建筑必將成為一種建筑潮流與趨勢，旨在讓人類過上更加清潔、環(huán)保、舒適的生活，旨在盡最大可能保持原有的生態(tài)，讓人類與這個星球共同迎來更為和諧開闊的明天。