被動式建筑設計基礎理論與方法研究

鐘德偉

【摘 要】以二氧化碳為代表的溫室氣體，導致地球不斷變暖。應對氣候變化、倡導低碳生活已經成為了全人類的共識。在這種共識下，被動式建筑成為繼綠色建筑、低碳建筑、可持續建筑等之后備受社會各界關注的熱點之一。自上世紀九十年代以來，被動式建筑憑借超低能耗已受到歐洲各國政府的認可和支持，學術界也展開了較為深入和系統的研究。被動式建筑這一概念也很快被我國學者所接受。近年來關于被動式建筑的文章，包括理論闡述、技術引介、作品介紹等屢見不鮮。

【關鍵詞】被動式；建筑設計；理論；方法

1引言

人類社會進入新世紀以來，全球氣候變暖問題成為核心議題，也成為人類有史以來面臨的最大挑戰。導致氣候變化的原因有自然的因素和人為的因素，全球科學家經過長期的研究認為，工業革命以來，人類的各種活動是造成目前氣候變化的主要原因。建筑是人類在惡劣的自然環境下保護自己、求得生存的產物，從巢居、穴居、散居到建房聚居的過程是人類適應自然、利用自然、改造自然的過程，也是人類不懈地改善生存環境的真實寫照。人類社會初期，生產水平落后，人們對氣候的應對呈現一種被動的關系：寒冷地區的人們通過緊湊的設計、壁爐或暖爐來實現采暖，依靠砌筑厚墻來保持建筑物內部的溫暖；濕熱地區則通過通透的建筑形式和大挑檐適應特殊的氣候環境。

被動式建筑是人類社會實踐活動的產物，其目的是為了使人能夠“詩意地棲居”因此，它是人所創造的，并且是為人所利用，就其根本而言，它的一切活動都離不開人。建筑觀是建筑設計的“風向標”，貫穿于整個建筑設計過程，決定著建筑設計的思考方向。有什么樣的建筑觀，就有什么樣的建筑實踐。“真正建筑師的思想，接近于哲學家與詩人”。成功的建筑師離不開哲學的思辯，哲學對建筑設計的指導思想會帶來重大的影響，從而左右建筑設計的原理與方法。因此，從建筑哲學視角出發，研究被動式建筑是什么、怎么做、做的怎么樣等基礎問題，從理論上形成系統的被動式建筑設計的基礎框架，實踐中形成對建筑師設計有指導意義的設計策略，實現綠色建筑技術與建筑設計的自然融合，使綠色建筑回歸設計，這是本文的研究目的。

2被動式建筑設計理念的基本內涵

被動式建筑的設計理念，是結合氣候的設計理念。結合氣候的設計理念并不是一個新理念。自1965年V·Olgyay的《設計結合氣候》到20世紀90年代，西方建筑師對結合氣候的設計進行了系列廣泛的探討，實踐中一系列適應氣候的建筑。而相關的建筑實踐則可最早可以追溯到工業革命以前的鄉土建筑，現代的有諾曼·福斯特（Norman Foster）、查爾斯·科里亞（Charles Correa）等。面對日益嚴峻的氣候問題，被動式建筑設計引起了建筑界及其他社會各界的重視。較綠色建筑、可持續建筑、節能建筑等概念來說，被動式建筑這一概念可以使得氣候設計被放置在首要位置。從建筑哲學意義上講，被動式建筑是手段，可持續建筑的是目的。被動式建筑的特征在于：被動式建筑凸顯建筑的手段角色而不是目的角色；被動式建筑凸顯工具角色而不是產品角色。被動式建筑的發展，經歷了樸素的被動式建筑、被動式太陽能建筑、現代被動式建筑三種形態，是人類的農耕文明、工業文明到生態文明的發展史。

2.1結合氣候的設計的基本思路

室外氣候與室內的熱舒適要求普遍存在著不同程度的偏離，氣候控制即是指縮小室外氣候與室內熱舒適環境之間差距的過程。氣候控制有兩種方法，一是通過建筑本身縮小差距的被動式方法，二是通過環境設備調控主動式的方法。結合氣候的設計首先選擇通過建筑本體來縮小差異，在建筑方案設計過程中，根據建筑所在地域氣候特點，遵循建筑環境控制技術基本原理，集合建筑功能要求和形態設計等需要，合理組織和處理各建筑元素，使得建筑物不需要依賴空調設備而依賴建筑本體就能夠滿足人體熱舒適的要求。

2.2建筑必須適應未來的氣候

上世紀六十年代至九十年代堅持結合氣候設計理念主要歸因于能源危機與環境危機，目的是為了節約能源，減少碳排放，保護環境；而現階段由于極端天氣增加，建筑設計必須能夠做到在建筑壽命周期內能為人們提供“庇護”，即設計出能夠真正能夠抵御氣候的建筑。

2.3結合氣候設計的理念的哲學視角分析

建筑設計開始于對需要的識別和對于滿足需求方法的認識。建筑設計過程也隨著問題的定義而展開，并隨著計劃指導下的研究與開發計劃的進展而繼續進行，最終構造出某種產品的原型并給予相應的評價。“好”的建筑需要好的設計作為前提和基礎，“壞”的設計實際上等于在設計階段就預先為工程埋下隱患。也就是說，在方案設計階段，如果不對合適的綠色措施加以考慮，那么這些措施就永遠不會在這一項目中被使用。

3被動式建筑的設計方法

近代建筑理論的奠基者維奧萊·勒·杜克（Uiolive Le Duc）是較早論述方法重要性的人，后來經過Labroust和Durand的發展，建筑設計方法學得到很大的發展。當理論家們將現代科學的認識論、方法論引入設計方法（Design method），對設計方法進行普遍研究之后，就相應地出現了“設計方法論”。本質上，方法是解決存在于邏輯分析和創造性思考之間沖突的手段，具體的方法總是與理論思想相聯，可以說，不存在不帶理論思想的純粹方法，方法又總是可用于實踐的，方法研究可以使問題得到更為科學和理性地解答。

3.1傳統建筑設計方法

設計一棟建筑，傳統設計方法通常會將設計問題按專業拆分，如建筑、結構、給排水、暖通空調和電氣專業。這種解決問題的方式組織結構清晰，分工明確，有不同專業的設計人員分別負責不同階段的任務，可以有效地發揮各專業的專長，但僅僅考慮了各專業內部的各種優化而忽略了專業之間的優化。傳統設計方法的核心是建筑師，項目組內其他工程師起配合作用，建筑工程的決策主要來自業主和建筑師。在設計開始時，項目組很少有交流或合作，項目從設計初期到施工結束都是以一種單一的、順序式的、線性的方式進行。

3.2整合設計方法

整合設計要求將建筑設計過程看作一個完整的體系，依靠多種專業之間的配合和協作，通過不同專業對建筑設計項目的認識和理解，做出對項目的全面認識和共同決策。整合設計中有必要引用一個概念“工程共同體”。工程共同體的概念由科學共同體的概念衍生而來，是以共同的工程范式為基礎而形成的、以工程設計、建造、管理為目標的活動群體。在建筑設計過程中，工程共同體以建筑設計師為核心。工程共同體一開始就涉足項目，直到建筑的運營階段。這種方法能夠全面把握項目的時間和成本，是一種科學的、全面的和高效率的設計方法。與傳統設計不同的是，這整合設計中，項目開始之初，工程共同體就已經成立，項目的決策來自整個工程共同體的共同商議，項目的目標與結果在初步設計階段就已經確定，項目的每一個利益相關者都是此目標與結果的創建者。項目從初期到完工，是以一種迭代和反復的過程進行的。項目是在開放式的系統之下，項目的設計、發展與結果得到了最優化。整合設計強調的是生命周期成本而不是前期成本。

結束語

總而言之，隨著技術和經濟的發展，人們對建筑的需求標準也越來越高。能不能盡可能多地使用可再生能源；能不能使我們重歸自然、親和自然、適應自然，而不是試圖征服自然、戰勝自然。這些都是當今建筑界亟待解決的問題。

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