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。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，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。當大自然通過千變萬化的演變形成了適應當地條件的獨特地域，并進一步構成一個復雜網格系統(tǒng)的同時，人類只用了短短數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，減少廢棄物的產生、無污染等多方面內容。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：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。在中西方文化產生了激烈碰撞，而后交流隨著開放逐漸正常化之后，種種建筑思潮和理念涌入我國，對中國建筑界產生了較大影響。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，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部，因此室內的空氣質量以及污染物（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，保證室內的空氣質量、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，選擇恰當的綠化方式和節(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，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，這些空氣經過地板周圍的回風口，重新回到室內。

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后，有些誤區(qū)也不可避免地產生。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。”

雖然他的構想受到技術和時代的局限沒能實現，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。