對未來綠色生態建筑的思考

摘要：目前，全球范圍內的生態問題越發嚴重：全球變暖、海平面升高、空氣污染、資源短缺……現代化的生活方式很多以犧牲環境為代價，一系列問題在不斷威脅著人們的日常生活。作為能源消耗的主體，礦物燃料時代的建筑模式已經嚴重破壞了自然界的生態平衡，可持續、綠色、低能耗的建筑成為了當下探討的熱點。

關鍵詞：綠色建筑 自然環境 可持續發展

目前，全人類都在面臨著共同的環境危機，環境問題越來越多地影響了人們的日常生活，由此，可持續發展和建筑耗能問題成為核心話題。建筑建造中不僅大量消耗資源，也大量制造環境污染物。調查數據顯示，辦公樓及民用設施占能耗和碳排放比例的39%，而工業污染及一系列相關問題僅占28%——相差高達近10%，加之能耗和碳排放的龐大基量，這10%無疑是一個令人震驚的數據，若不加以制止，不斷聳起的摩天大樓將是人類的一道道“墓碑”。在歐洲，大約45%的能源消耗和建筑有關。在英國，高達50%的垃圾來源于建造活動，不斷超出限額的能源消耗和廢棄物將成為壓倒環境的最后一根稻草。鑒于此，我們不僅要減少污染物的排放，更要從根源入手，研究建筑、自然與人的關系，探尋一種全新方式，巧妙地找到三者之間的平衡，從根本上應對日益嚴重的環境問題，在不合理的高能耗、高排放的現狀中采取一種綠色的、可持續的建筑方式來適應人與自然之間的平衡。由此，綠色建筑的概念應運而生。

綠色建筑概念的提出

綠色建筑概念是經過對前人大量實踐經驗剖析確立的。綠色建筑不是指一般意義的綠化，例如在墻壁上種植植被、在屋頂設計空中花園，而是代表一種概念：對環境無害，能充分利用自然環境資源，并且在不破壞基本環境生態平衡條件下建造的建筑。在學術上，綠色建筑是在建筑的全壽命周期內，最大限度地節約資源（節能、節地、節水、節材），保護環境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。

綠色建筑的思潮是在現代建筑史中逐漸提出的。19世紀末，西方涌現出一批要求革新的建筑師，主張建筑要適應社會生活和新技術發展的需求。第一次世界大戰前后，西方建筑界的革新者將建筑設計同西方現代藝術思潮結合，發展了現代派建筑，這些建筑以簡潔、大方為美學原則，大多以簡單的幾何形體呈現，外觀方正、墻面光潔，這些都是現代主義建筑的特征，其綠色思想就包含其中。

現代主義建筑學派的倡導人和奠基人之一格羅皮烏斯對日照間距做過詳細的研究，認為陽光充足的自然空間是保證獲得良好建筑環境的首要條件，并積極嘗試通過改革建筑外墻構造來改善建筑的環境性能，其設想恰恰是今天綠色建筑的核心建造思想，即通過增加自然光線來調節室內亮度以盡可能地減少人造光的使用，以及通過改造建筑的外墻體來增加建筑的熱質量以減少采暖、制冷、照明過程中的能源消耗。法國柯布西耶是20世紀重要的建筑師之一，他在《明日之城市》一書中提出：“人類是自然的產物，是按照自然規律被創造出來的。如果他能充分意識到這些規律并遵守他們，如果能把自己的生命融合在自然永恒的潮汐中，那么他將意識到有益的和諧。”他的這段話體現出了人類要按照自然規律，以一種可持續的方法與自然和諧共存。弗蘭克·勞愛德·賴特的有機建筑就被認為是從里到外和諧的建筑。建筑大師都極有遠見地意識到了設計與自然相結合的必要性。這些先驅們的前衛設想為綠色建筑概念提供了雛形，而第一、第二次工業革命的生產力大解放則為綠色建筑的真正到來提供了現實基礎。

經過兩次工業革命的刺激，社會價值觀鼓勵消費，甚至打出“消費就是美德”的口號，那時正是現代主義建筑盛行之時，建筑設計向全面機械化模式邁進，例如全天候的中央空調、全玻璃的建筑外觀、24小時供應的熱水系統、晝夜不息的人工照明，剛剛進步的人們迫不及待地向世界證明自己的強大，最終，過度的能源消耗帶來惡果。20世紀50年代，倫敦爆發了“煙霧事件”，天空被黑沉沉的煙霧所籠罩，數天內不散，倫敦城白夜不分，四千多市民因污染氣體中毒而失去生命。與此同時，洛杉磯也爆發“光化學污染”等嚴重的環境事件，人們越來越認識到環境破壞對生命造成的威脅。1969年，美籍意大利建筑師保羅·索勒瑞把生態學和建筑學兩個概念合并為生態建筑的新理念，至此，綠色建筑真正出現。而20世紀70年代的全球性能源危機也給世界敲響了警鐘，高昂的油價迫使每一個人都開始關心能源消耗與儲備問題，尤其是能耗。生態建筑在這時得到前所未有的重視，建筑界興起了節能設計運動，“低能耗建筑”“誘導式太陽能建筑”“生態建筑”“風土建筑”等理念爭相亮相。隨后，綠色建筑的理念和各項規章制度越發完善，隨著世界人口的不斷增加以及環境污染的日趨嚴重，綠色建筑的理念越發深入人心，成為現在建筑設計的主流。

綠色建筑概念的實行

綠色建筑的根本理念就是節約能源，控制建筑能耗。廣義上的建筑能耗包括建筑材料生產、建筑施工和建筑物使用等方面。近代建筑大都為了采取裝飾上的華麗效果以及整體的觀賞性，采用成本高昂的遠產地建材，不僅耗費大量運輸成本，也忽略了建材本身的環境適應性。我們應該在建筑的整個生命周期內評估建材對環境的影響，對原材料的選擇應充分考慮其來源、生產、運輸、安裝等環節的能耗總和。此外，建筑過程中應該選擇對環境污染小、易處理、可再生的建材，而不是價格便宜、毒性大的不可回收材料。采用簡單的填埋或者焚燒處理手法將會對水源、土壤、空氣造成二次污染，“風土建筑”的思維則很好地解決了這一問題，例如Ibuku事務所在印度尼西亞建造的Sharma溫泉和綠色村莊，他們并沒有運用現代主義建筑中經常使用的鋼筋和玻璃，而是采用當地的毛竹建造，毛竹不光生長速度極快，僅需7年就可以完全長成，同時還具有極其優良的構造性能，它的水平抗壓力相當于鋼筋，而且本身具有足夠的強度。通過靈活運用這些當地材料，Ibuku用風土建筑的概念為世界范圍的綠色建筑設計建立了榜樣。這種思想有力反擊了建筑形式完全不考慮氣候風土、地方建材、人文特點而產生的千篇一律的四方形玻璃式建筑風格。風土建筑，從當地選取可再生、可持續的無毒建材，使其在制造、安裝和維護過程中產生的廢物和污染降至最小，適當應用當地材料，如麥稈、磚石及當地木材，通過原汁原味的建筑材料，結合當地特色的風土人情，順應風土，打造出獨屬于當地特色的建筑文化。

另一大建筑能耗就是建筑在日常運行中所消耗的能量，例如保溫、采光、通風、用水等，這也是在建筑的生命周期中能耗占比最大的一部分，而現在的綠色建筑正是在對這一部分進行改造。結合21世紀的新興技術，在盡量減少建筑使用能耗方面，人們提出了“零能耗建筑”的設想。零能耗建筑具有全智能控制、不用或少用外界能源、24小時生活熱水即開即用、室內空氣保持清新等特點，這種建筑基本不消耗煤炭、石油等不可再生能源，把開源和節流兩種方式合二為一，將傳統建筑對于化石燃料能源的需求轉向太陽能、風能、淺層地熱能等可再生能源。以前不注重的方面例如房間朝向、建筑熱效能、生活用水高效利用等，在綠色建筑中成為了建造師需要重點考慮的首要因素。在一個建筑的耗熱量構成中，傳統建筑的圍護結構耗熱量占總耗熱量75%，如何提高建筑的熱效能就成為了現代綠色建筑所要解決的首要難題。目前較為普遍的做法是提高建筑圍護結構的保溫性能，采用復合墻體，運用內外保溫墻、夾心保溫外墻來進行保溫，使建筑外墻形成中空結構或添加新型保溫材料。這樣的方法室內溫度相對恒定，相比之前傳統的水泥墻體，保溫效能有50%的提高。

另外，開窗也是建筑物保溫急需解決的一個問題。傳統建筑中由窗縫所滲透出去的熱量占據5%至10%左右，所以應在保證必要采光的前提下，盡量縮小開窗面積。窗框要盡可能采用導熱系數較小的框料，并盡可能密封以減少縫隙引起的熱損失。在冬季時，類似的中空結構以及雙層幕墻結構將形成一個室內外的緩沖地帶，使室外的寒氣在進入室內之前預熱。現代綠色建筑還采用淺層地熱供暖、太陽能等可再生資源，用以建筑內部的日常保溫、照明功能。建筑內部的通風及制冷也是需要限制的能源消耗之一，為增強制冷效果減少了建筑內部空間與外界的空氣對流，空調在夏季長期運行，這樣不僅使室內空氣混濁，還增大了建筑的使用能耗。只要合理研究建筑所在地的盛行風向，通過風壓通風、熱壓通風以及少量的機械通風等手段，在保證同等制冷效果的前提下將比空調節省一多半的能源消耗，還能增加空氣對流。此外高性能的外墻也能幫助保持室內的涼爽。這種綠色設計真正實現了環保和可持續的理念。

丹麥的零耗能建筑是綠色建筑中的里程碑，產生的能量大于耗能。建筑本身通過自然通風系統、太陽能電池板等精心設計的能熱循環方式來減少傳統能源的使用，石板屋頂上覆蓋著太陽能光伏系統和太陽能熱水系統，采用可再生能源進行發電。窗戶面積占樓地面積的40%，是當地傳統建筑的兩倍，建筑內部的每個房間至少有兩扇不在同一面墻上的窗戶，保證了全天候的自然采光。在夏季，自然通風系統使窗戶達到自然通風的目的；到了冬季，約50%的熱量由太陽光來提供。這種建筑無疑讓我們看到了未來綠色建筑的光明前景。

資源短缺同樣是現代建筑需直面的嚴重問題，水資源的短缺更是迫在眉睫。近年來中國缺水城市的比例在不斷上升，如何在建筑中加入節水措施也成為了綠色建筑關注的重點。建筑可通過使用充氣裝置、電子水龍頭、低流量衛生管道設備實現節約用水，必要時也可考慮無水小便池等無水裝置的應用。同時考慮雨水收集、中水再利用，以及利用如透水磚、綠植屋面等天然雨水處理系統凈化地表徑流回灌地下水。

可持續建造的可能

由于在建造的過程中會消耗大量資源并且拆除建筑造成的垃圾也污染嚴重，相比將老舊建筑推倒重建，在原有建筑的基礎上加入綠色設計成分，通過標準規劃和靈活的基礎設施改造建筑更為可行。對于較長使用周期的設施應進行相應的設計，使建筑系統易于進行定期維修和選擇性的更換；對于預期使用壽命較短的設施則應考慮拆除后再利用的相關設計。建筑的區位選址也是應該考慮的元素之一，確定建筑的類型和與之相匹配的運輸方式，將定位互補的建筑結合安排方位可以節省大量能耗，例如超市應該靠近住宅區，物流中轉站應該設立在交通要道……如此將可持續、再利用的眼光延伸到建筑的整個生產和使用周期中，綠色建筑才能真正發揮其作用。

當今的建筑成本之高是造成現在房價飛升的主要原因之一，許多專業人士認為高成本是可持續設計的主要障礙，只有私人住宅等高端建筑才可能進行綠色設計。事實上，隨著環境問題越發突出，人們對如何與自然和諧共存越來越關注，可持續建筑在某些方面比普通建筑更容易籌集資金，擁有更多市場。另外，綠色設計的花費也未必就更高，原始成本范圍內便有很多可操作性。此外，用長遠的眼光來考慮，綠色建筑的造價其實要比傳統建筑更低，起初看似高造價其實是包含了以后日常維護使用的價值。

在人類文明歷史長河中，人與自然的和諧共生是永恒不變的主題。綠色設計必須適應當下的文化，同時也要肩負起對環境的責任，并最終將兩者“天衣無縫”地結合在一起。美國建筑大師路易斯·康曾經說過：“過去的事物一直存在著。現在的事物一直存在著。將來的事物一直存在著。”從前礦物時代的生態平衡，在經過礦物燃料時代的不平衡，再進入到后礦物時代的再次平衡，整個過程中，成功的建筑融合了過去與現在，最終將進入美好的未來。今后綠色建筑模式的興起與發展將成為一種社會和自然的共同需求。

（徐翊博/清華大學美術學院環境藝術設計系，文中圖片由作者提供）

參考文獻：

[1][法]勒·柯布西耶.明日之城市[M].北京：中國建筑工業出版社，2009：3.

[2][意]詹盧卡·杰爾米尼.弗蘭克·勞愛德·賴特[M].大連：大連理工大學出版社，2008：5.

[3]鳳凰空間·北京.世界經典生態建筑[M].南京：江蘇人民出版社，2012：9.

[4]北京方亮文化傳播有限公司.世界綠色建筑設計[M].北京：中國建筑工業出版社，2008：8.

[5]楊洪興，姜希猛等.綠色建筑發展與可再生能源應用[M].北京：中國鐵道出版社，2016：12.

[6]李繼業，劉經強，郗忠梅等.綠色建筑設計[M].北京：化學工業出版社，2015：3.

[7][意]斯蒂芬尼亞.薩瑪.勒.柯布西耶[M].大連：大連理工大學出版社，2011：4.

[8]高迪國際.可持續建筑（上）[M].桂林：廣西師范大學出版社，2015.