高舒適，低能耗，智能化
——從BEA“2226”系列設計看21世紀低碳建筑轉變

作者 | Author：賈倍思 JIA Beisi/ BEA 建筑設計（香港）合伙人及總經理，香港大學建筑系副教授 Director and Partner of Baumschlager Eberle Hong Kong (Architecture);Associate Professor,Department of Architecture,The University of Hong Kong

1.引言

全球建筑能源消耗已超過工業和交通，達到全球總能源消耗的41%。2017年，我國建筑能源消費總量占全國能源消費總量的21.10%；相較2000年的2.88億噸標準煤消耗量增長了約3.2倍，年均增長7.25%。我國成為僅次于美國的世界第二大建筑能耗消費國已成為不爭的事實。1994年《中國21世紀議程》通過后，中國綠色建筑發展也已取得一系列重要進展。2016年2月中共中央國務院明確提出新時代“建筑八字方針”——綠色、適用、經濟、美觀，成為當前及未來中國建筑發展的基本綱領。我國近幾年陸續頒布《近零能耗建筑技術標準（GB/ T 51350-2019）》《綠色建筑評價標準（GB/T 50378-2019）》等規范與標準，將建筑節能與綠色建筑設計要求提升到了更高的層面。2021年國家宣布了《2030年前碳達峰行動方案》，要求大力推動節能低碳建筑。綠色建筑是在建筑全生命周期保持低能耗且實現環境友好的建筑。通過節能技術和設計提升低碳水平，因地制宜利用可再生能源降低能耗，綠化屋頂改善局部循環。近年來，一些國家不斷推廣綠色建筑，進行了許多有益的探索和嘗試，有效地減少了建筑的碳排放。冬天不用開暖氣，夏天不用開空調，濕度常年維持在40%—60%，近年來，起源于德國的被動房以其較高舒適性和能耗大大低于傳統建筑的特性，受到越來越多的關注（李強，2022）。

圖1：北京萬國城MOMA 項目2008

“自然建筑”“綠色建筑”“生態建筑”“可持續建筑”“低碳建筑” 在今天早已不再是陌生的詞匯。在上世紀70年代的石油危機之后，特別是“羅馬俱樂部”發表了關于世界資源是有限的報告之后，這些詞匯才開始出現；當時還伴隨著“重返自然”的小規模建筑實踐，強調對自然材料和環境形態的模仿。1992年聯合國在里約熱內盧大會宣言誕生了“可持續發展”的世界協調發展的人類共同目標。盡管建筑學依然保持著自己的傳統慣性，比如，注重建筑的硬件和形象而忽視數據和運行，但是建筑的健康、能耗和環境標準、以及建筑節能技術的出現，開始影響甚至主導了建筑設計。同時，由于互聯網和計算機軟件大規模進入建筑設計，建筑技術主導的實驗性建筑開始出現，傳統建筑設計方法面對挑戰。首先，建筑的標準及規范和建筑的地方性關系復雜，有些行為不節能且破壞環境。其次，建筑設計和建筑技術的關系應該重新理順，主動式節能不但不能大面積運用，而且技術本身也不斷對材料生產和供應過程產生資源消耗。如果20世紀的節能靠的是設備和硬件，那么21世紀的節能建筑靠的應該是智慧和軟件。重視數據可能是當前建筑學發展的主要趨勢。

BEA 建筑設計（be architects Holding AG，原名Baumschlager Eberle Architekten）成立于1985年，位于奧地利沃拉爾貝格，因其設計和建造世界各地標志性建筑的清晰而系統的設計方法而聞名。他們的建筑特點可以概括為“在材料和藝術/建筑手段方面具有嚴格的經濟性，以及強烈的文化和社會責任感”（Frampton，2003）。可持續性是建筑在生態、經濟和文化價值方面所能做出的重要貢獻；考慮到這一點，他們建造的建筑符合一系列與資源和能源、質量和功能中立性相關的可持續性標準。正如Dietmar Eberle于2003年10月24日在香港大學演講所說：“可持續建筑意味著什么？在全球范圍內，我們必須審視問題和我們所擁有的東西。我們需要將建筑視為一個過程。我們需要關于人、能源和資源的正確和完整的信息。在此基礎上，設計是指創造一座至少能使用200年的建筑。”自上世紀90年代起，BEA的建筑設計就獲得歐洲節能建筑獎，2003年獲得世界可持續住宅建筑一等獎。自2005年進入中國市場后，北京當代集團的MOMA住宅系列是中國首批“恒溫恒濕恒氧”的“高舒適低能耗”住宅（圖1），2014年青島的大榮中心是中國最早的“恒溫恒濕恒氧”辦公綜合體（賈倍思，2011，2018）。自2010年始，BEA研發的全被動、無設備、高智能的“2226”節能系列成為德國的節能標準。

一般來說，住宅主要包括兩種能耗：第一種是運營能耗，即在建筑物使用期間，提供熱力、冷氣、照明和保證其它系統正常工作的能源消耗；另一類是固定能耗，指一棟建筑物建造、完成、生產、建設、拆毀和處理所需的能耗。兩者之和為建筑物的全部能耗，其中運營能耗可以被有效降低，由原來大約50%減至約25%。一棟建筑80%以上的“物化能源”（embodied Energy）用于原材料生產；而建筑師應在建筑設計中用較少的材料，特別是高能耗材料，用輕質充氣混凝土塊代替密質混凝土塊，選擇低能源結構系統，如使用墻承重結構代替鋼筋混凝土或鋼結構;在可能的情況下，建筑師應設計多層高密度建筑代替高層建筑，考慮就地取材，以循環模式替代線性模式。建筑設計從一開始就應該有意識地充分發掘建材回收利用的潛能（Dominski,T.1992)。目前，許多設計者錯誤地把工程所在地的環境當作一個物理和形象空間，而沒有充分認識到人、特別是使用者的作用。

2.BEA被動式節能的基本原理

為減少二氧化碳排放，BEA關注地方氣候，優化建筑設計中舒適度和智能化的技術體系；同時盡可能在不使用主動設備的情況下增加室內舒適溫度區間的時間長度。首先，設計在建筑節能和技術策略方面要抓主要矛盾，多采用被動式（Passive）措施，不能技術堆砌，片面追求高技術。鮑姆施拉格和埃伯勒的建筑設計強調“被動式”設計優先，即通過合理的建筑設計策略性非技術手段把使用能耗降低70%-80%，剩下的20%-30%的節能目標則給予“主動式”設計完成；至于采取何種“主動式”的設計策略的選擇已經對總體節能效果的影響較小。特別在北方地區，通過針對不同的基地狀況設定理想模型，建筑可無需額外的供熱系統（圖2）（賈倍思，王擎 2012）。

氣候信息梳理是整個設計的前提，包括太陽路徑、風向、降雨量、溫度等，是最基本的技術參數考慮，對這些背景相關的因素必須予以考慮。如圖所示，一個建筑在1-12月整體的溫度情況，包括室內溫度（綠色）和室外溫度（藍色）；如要達到灰色區的舒適溫度（22 度至26度），這個建筑需要制冷和制暖。工程師會看左邊、右邊或者是中間，即這個建筑是否需要制冷和采暖，而使用者可能關注的是中間的灰色部分。BEA建筑關注內容更多，考慮因素更全面。比如如何利用人體的熱量，計算機的熱量，或夏季夜間較低的室外溫度，特別是自然通風。建筑設計可以做得更好，把制冷或者制暖需求降低一些，甚至使用新技術把制冷和采暖需求和能耗減到零，二氧化碳排放等于零，這就是“BE2226”全被動建筑設計（圖3）。

圖2：溫度舒適區間（灰色區）和優化建筑設計前后能耗比較

圖3 2013 年建成的第一座“BE2226 盧斯梯瑙（Lustenao）”建筑立面（a），及能耗（b），全壽命周期能耗（c），和造價（d）和同類建筑的比較（藍色是“2226”建筑）

首先，我們不要低估建筑設計本身的貢獻。優化建筑設計節能是重中之重，形體的緊湊性、合理的建造、合適的窗墻比、節能玻璃、遮陽系統、保溫/隔熱（屋頂、外墻、樓面）、氣密性、可調節窗戶都是考慮的重點。其中，窗墻比、節能玻璃、遮陽系統等對制冷的影響最為明顯，而對供熱影響最大的是節能玻璃、外墻保溫/隔熱、氣密性等。簡潔緊湊的形體有利于節省材料和減少與外部空氣的接觸面積，并意味著減少生產和運輸材料消耗的二氧化碳，也可以提高公共空間使用效率。合理的建造可以儲存合適的熱量以調節室內溫度，避免外界最熱和最冷時間段對室內溫度的影響。合適的窗墻比不僅有效控制了夏季多余太陽得熱，還在冬季引入了足夠的太陽得熱，也保證了住戶對光線的感受處于舒適的區間，依照經驗通常取30-60%之間并且北邊盡量取最小值。節能玻璃對于改善建筑立面中最薄弱的環節意義重大；為抵抗夏季過度得熱和冬季熱量損失，Low-u的雙層玻璃和low-g涂有保護層的玻璃將被建議采用。遮陽系統則可分為固定和靈活的系統，或者是兩種方式的結合，但固定遮陽系統造價更低廉。保溫和隔熱著重在屋頂、外墻和樓面，并且保溫隔熱層厚度依次遞減，而要盡量避免熱橋。氣密性通常通過門窗的風控制薄片解決冷熱空氣在不恰當時間的滲透問題。可調節窗戶為不同住戶在不同時間氣候極端變化的情況下，提供了自我調節舒適性的可能（圖4）。

值得一提的是對舒適度的精確定義；在某些時候，舒適度與節能設計存在矛盾，必須在一定程度上平衡兩者的關系。其內容包括熱能溫度舒適度、衛生舒適度、視覺舒適度和音效舒適度。技術體系由于圍護成本偏高，作為最后考慮的因素取決于前面被動式設計減少能耗的程度，但也在某些項目中取得立竿見影的節能效果。

基于以上對綠色建筑的理解，BEA還開發了自己的可持續綠色建筑設計工具DCC（Digital Content Creation）。其目的是將設計和能耗評估在方案設計階段相結合，使用便利，能鼓勵建筑師設計低能耗建筑的積極性。根據建筑設計過程，該軟件提供關于“主動性”和“被動性”設計策略的建議，同時，為使用者提供靈活而大范圍的參數輸入設置（圖5），以下是實現的重要目標：軟件使用簡潔界面、設計過程的建議、采暖制冷能源需求計算、總體能源概念的評價結果、技術系統的計算、二氧化碳排放評價等。這是一個處于動態計算和靜態計算之間、取其所長的靈活運算工具。

3.智能化，環境和與人互動– 以BE 2226 體系為例

20世紀節能建筑以硬件和設備為基礎，而21世紀的節能依靠智慧，軟件和建筑與人互動，大量減少甚至取消設備，因為設備本身的生產、管理和更新不僅增加能源消耗，而且占用建筑的空間，降低建筑使用效率；而以設備為主導的節能設計將會淘汰。BE2226能源概念的主要目標是證明建筑可以在沒有傳統供暖、制冷或空調的情況下運行，或者可以顯著減少對這些措施的依賴。樓宇智能化的主要目標是全年在建筑內提供高水平的舒適度和空氣質量，而無需采用加熱、冷卻或通風系統等傳統方式（Lars Junghans 2016）。在瑞士，沒有通風和空調的辦公室消耗46kWh/m2的能源，部分通風和空調辦公室消耗超過65kWh/m2的能源，全供暖，空調和通風的辦公室耗電量上升到136kWh/m2；而BE2226測得的平均比耗電量為38 kWh/m2，與普通的辦公樓相比，BE2226使用的電力不到三分之一。

3.1 與人互動

節能建筑設計面臨的最大挑戰不是技術和氣候，而是使用者行為的變化。成年人坐立時輸出100-150瓦的熱量（感熱和潛熱），需要新鮮空氣排除CO2等污濁空氣；在室外溫度低至冰點的情況下，人類熱量輸出與新鮮空氣需求之間要達到平衡。這意味著，用戶在零度以下對建筑的影響屬于“零和博弈”，溫度取決于人數。內部熱量增益指身體熱量、電氣設備和人工照明的熱量釋放。熱量增益主要取決于用戶行為和用戶密度，使用越集中，熱量排放越多。在冬季和夏季，CO2觸發的新鮮空氣的需求（以及與通風有關的熱損失）取決于用戶的密度，如果房間使用率低，則只會排放少量二氧化碳，對新風的需求量低。開啟二氧化碳調節窗口要考慮用戶的動態行為，降低空氣交換率。用戶的動態行為可用于將必要的空氣交換率保持在最低水平，而不會影響空氣質量。傳統的計算方法采用每小時空氣交換率，這些方法排除了動態行為，而只考慮平均使用頻率（Lars Junghans 2016）。

空間的使用功能（會議室、自助餐廳、美術館、公寓、單人房、辦公室、開放式辦公室）不斷變化，使得自然通風控制系統必須既獨立又可靠。BE2226必須能夠隨時響應用戶變化，這種能力要求系統使用所謂的“反饋控制回路”。通過持續測量和評估現狀，反饋控制可以立即采取必要的步驟來保持空氣質量、濕度和室溫（Peter Widerin 2016）。BE2226每個房間都配備感應器以實時跟蹤溫度、二氧化碳濃度和濕度，屋頂還安裝一個氣象站，用于記錄室外溫度、風和光照條件。所有數據都由設施服務器（中央計算機）評估，每個房間也被單獨評估。根據評估，在各自房間中的兩個相互距離最遠且呈對角的自然通風口被打開或關閉，每個房間都受益于兩個方向的定位；每個房間的數據都顯示在觸摸屏上，觸摸屏也是照明、其他通風口、入口監控系統和開門器的用戶界面。

3.2 建筑本身是節能設備

BE2226建筑結構由兩層高隔熱磚和裸露的混凝土樓板構成。夏季的目標是憑借通風和建筑構件的儲存效應來釋放多余的熱量，冬季的目標是利用內部熱量和太陽能的熱量來保持舒適的室溫。溫度控制的關鍵是建筑物本身，基于堅固的結構、混凝土天花板和厚的同質外墻，該建筑結合了兩個重要的物理特性，即外墻的導熱系數非常低（U值）、外墻和天花板以及地板的儲熱能力非常高。從這個意義上講，厚的外墻就像一個低通濾波器（一種緩沖器），幾乎完全補償了溫度的短期波動，例如每小時的室外溫度通過建筑圍護結構減少了50倍，如此可以保證內墻表面溫度不會出現任何意外的峰值，并且建筑物對外界溫度變化的反應非常緩慢。外墻的過濾效果在很大程度上取決于壁厚，并由導熱系數定義（Peter Widerin 2016）。由于外墻熱傳導非常低，8W的熱輸出可確保即使在-6°C的外部溫度條件下也有足夠熱量，讓建筑達到22-26°C的預期溫度范圍。每個辦公電腦總計100-200瓦，那么數臺計算機就足以達到所需的熱輸出。

通常所稱的U值描述的是相關建筑構件一側的溫度升高1開爾文的速度。傳統U值描述僅限于熱流阻力而不考慮各部件的存儲容量，材料的儲存性能主要由熱容量決定，熱量要儲存在建筑結構中，而不是通過任何通風方式將熱量排出；相比之下，BE2226建筑的高內部儲存能力有助于將表面溫度保持在22至26°C之間。墻體的輻射溫度指表面溫度對人體的影響。在冬季相對較低的氣溫下，相對較高的表面溫度可以積極影響室內的舒適感；BE2226的基本目標是根據季節積極利用表面溫度，使全年表面溫度控制在在22至26°C之間（Lars Junghans 2016）。

夏季由于高溫和二氧化碳的產生，房間內的空氣通過自然交叉通風與過熱的新鮮空氣進行交換，導致溫度暫時升高；同樣，冬季自然通風會導致房間溫度暫時降低。在這兩種情況下，設計必須考慮室內空氣的熱容量相對于建筑物的熱容量。室內空氣的熱容量比天花板的熱容量小100多倍；這意味著，即使室內空氣溫度發生顯著變化，對建筑物溫度的影響也很小；一段短時間后，房間內的溫度接近建筑物的溫度，房間內的空氣在夏季冷卻，在冬季變暖（Peter Widerin 2016）。

圖4：各種被動式節能設計策略對采暖 (紅色)和制冷(藍色)能耗的影響

圖5：DCC“被動式”設計輸入界面 — 遮陽系統DCC“主動式”設計輸入界面 — 技術系統

BE2226中最重要的氣候控制元件是窗戶上的垂直通風口，它們是調節建筑物熱戶的最重要控制裝置，因此不需要額外的機械熱輸入。設計結合內部熱量增益，調節通風口，使流入建筑物的空氣根據季節和時間以正確的新鮮空氣量進行房間自然通風。通風期對于定義基于需求的自動自然通風至關重要，其控制參數為內部溫度、相對濕度、CO2濃度和外部溫度，通風間隔短，通風效率高。通風效率決定房間中的空氣量被通風完全交換所需的時間，自然通風的關鍵效率因素是通風口的位置、類型和設計（Lars Junghans 2016）。

太陽輻射可以在光和熱輸入之間產生沖突。房間凈空高度達3.3米，窗戶面積減少到總立面面積的16%左右，便實現了日光的最佳分布。大窗戶有利于增加日光和太陽輻射的增益，這種增加可能導致夏季過熱，盡管有技術進步，玻璃產生的熱流仍然很高。綜合考慮，辦公樓的窗戶面積應該盡可能小，但細節很重要，比如狹窄的豎窗有利于日光分布和排除位于高位的CO2（Lars Junghans 2016）。

3.3.精密計算，軟件，持續的建筑反饋和互動

BE2226的目標是根據需要提供自然通風。樓宇自動化的邏輯是在需要時打開通風口，通風時間盡可能短，以將流向外部的不必要熱流減少到最低限度；在冬季則必須找到一種平衡，以確保自然通風以減少二氧化碳濃度，同時室內溫度不會因為供應新鮮空氣而低于所需的舒適水平。這表明，如果在開窗之前空氣溫度已經很高，那么它會保持在舒適的范圍內，這種高溫是通過用戶、機器和建筑體量的存儲容量的高內部熱量排放實現的；這需要施工開始前進行廣泛調查和優化以確定控制的最佳調整點，同時建筑用戶應有機會定義“首選調整范圍”（Lars Junghans 2016）。

新鮮空氣控制基于測量數據，關鍵因素是室內的 CO2濃度。一旦辦公室空氣中的二氧化碳濃度達到1200 ppm的極限，無論內部和外部溫度如何，通風口都會打開，直到二氧化碳濃度降至800ppm。由于每個辦公室都受到獨立監控，因此調整將根據各個辦公室CO2濃度來進行；房間里的用戶越多，房間自動交叉通風的頻率就越高。未使用的房間根本沒有二氧化碳通風。BE2226附近優良的室外空氣質量使這種簡單的控制成為可能，每個房間有兩到四個通風窗，員工可以通過觸摸屏隨時手動打開；控制系統只會進行干預，以便通風口在設定的時間段（通常為十五分鐘）后再次關閉，以防止過度冷卻或加熱（Peter Widerin 2016）。

4.可持續，還不僅僅是節能……

只有優質建筑才可能成為持久的建筑，因為人們喜歡優質建筑而不會輕易將它拆掉，所以優質建筑是可持續建筑的首要條件。從材料到施工，建筑過程包含了能源和自然資源的消耗，并對環境造成了不同程度的破壞和污染。延長建筑的壽命是提高資源效率、減少整體能源消耗和環境污染的基本原則。“大拆大建”的劣質建筑，無論采用什么節能技術，都只會對環境造成破壞；真正的節能建筑首先應是以優質的建筑設計為主導。BEA建筑的唯一性和地方性，可以用他們所強調的三個方面來予以闡述：一是對特定環境社會文化的理解，二是對技術及其科學背景的掌握，三是設計能力。建筑師是以形態塑造來推動社會文化和技術的進步，其建筑根植于地方環境，包括氣候、材料、工藝，特別是當地建筑法規，都對他們的建筑風格有決定性影響。他們有意識強調地方差異在項目設計中的作用，這種差別反映在地區和空間結構、規劃和建筑法規、工程技術和施工過程等方面。

建筑其實和五個不同的建筑結構維度重合。第一個是場所的公共空間，建筑在它的社區所作出的貢獻通常都會超過100-200年；第二個是建筑的結構必須能夠支撐100年以上，花費非常巨大；第三個是建筑外墻，外部幕墻必須要能夠支撐50年以上；第四是整個項目的內容，包括功能性、樓層高度，還有相關技術須支撐5-25年；第五層是室內和家具，通常情況下生命周期都只有五、六年，最多十年。但事實情況下，租戶或住戶的需求在不斷變化，很難確定。建筑要跨越五個不同卻又彼此緊密關聯的維度，包括材料、技術等；這些不同的元素應該區分開，這樣才能容易根據不同的需求來取代它們。

長效建筑能夠有多少年的使用壽命，根據技術、文化、以及技術和建筑在不同環境和文化中含義而有所不同，但在某段時間中應將使用壽命區分開，要根據技術、方法層面來區分建筑不同的使用壽命。這種創造既可以通過傳統建筑手段，也可以利用先進的技術，或者兩者結合，最終目的是讓使用者滿意（舒適）并最大限度地保護自然環境。維持精良的建造和工藝水平取決于對決策過程的定義、與當地建造實踐的結合、對當地歷史背景的了解、對低能耗的材料和建造技術的熟練掌握、以及根據材料的使用年限和空間結構而把建筑劃分為五個獨立層面等因素。本文用以下三個案例圖解來解釋這五個層面的設計。

案例1：BE2226 宜曼維德（Emmenweid）辦公樓，瑞士 2018

這是一座沒空調、無采暖、面積2815平方米的辦公樓，是BE2226概念的延續。BEA2226概念已經發展得非常成熟，這種節能模式早在2013年就運用在了BE奧地利盧斯特瑙的辦公樓中。林格瑙療養中心和瑞士埃宜曼維德（Emmenweid）的新建四層建筑也沿用了這套系統，在沒有供暖、制冷與機械通風的前提下，為了讓室內保持在22-26°C的適宜溫度，建筑的熱容量、體型和感控通風系統成為了設計的重點。除了其空間和空間品質外，BE2226還證明在商業辦公建筑中可能存在一種新的思維方式，這種思維方式注重時間因素，以克服機械時代的習慣：使用壽命長、全年以及全天氣候穩定。

案例2：綠色辦公-ENJOY，巴黎 2018

作為巴黎新區（Clichy-Batignolles）的入口和地標建筑，這座7層高的建筑在鐵路樞紐沿線和更廣闊的環境當中顯得相當突出。它是采用模數化建造的綜合功能建筑，包括公司總部、合作辦公和商業設施。通過功能的靈活性和高速網絡和數字化管理，“綠色辦公-ENJOY”提供高質量的辦公環境。更令人矚目的是它在木結構-混凝土建造方面的創新，采用這種新型結構的原因是它的基地位于19世紀鐵路線的混凝土頂蓋之上，而頂蓋無法支撐一般的混凝土建筑結構；為減輕重量，建筑梁柱、樓板、內外隔墻都采用木結構。這是巴黎第一棟達到產生剩余能量標準的建筑，一系列被動式節能設計將建筑的運營能耗降低至22.9kwh/m2，17000平方米的屋頂太陽能板卻產出23.5kwh/m2的能量，高于建筑自身的運行消耗。

案例3：ICEG鹽城中鷹黑森林，江蘇鹽城 2021

圖6 建筑容入和強化城市環境形態（a.BE2226 宜曼維德;b.綠色辦公-ENJOY;c.ICEG 鹽城中鷹黑森林）

客戶對BEA的要求非常明確：項目除了保證達到國家“綠標三星”外（建筑節能率89.70%，可再生能源和i用率：72.80%的空調用冷量和熱量），要為當地提供高標準的住宅和室內設計。買家的期望同樣重要，所有560套公寓房都至少需要一面朝南；為了滿足租戶和未來買家的期望，BEA的建筑師們設計了三座住宅樓，包括12萬平方米的居住空間及相應的配套基礎設施。該項目從一開始就獲得了巨大的成功，所有公寓在開發前就傾售一空。

4.1 場所

BEA建筑的處理可以分成城市和郊野兩種不同手法。對于城市項目，設計充分利用現有成熟的城市形態，以一種謙遜的態度融入城市肌理，其地方性因此也體現在“不可察覺”的統一中，在此基礎上經過時間的醞釀和尺度切換的不同感受以實現其唯一性。而在空曠的郊野地區，設計沒有現成的城市參照物，則采用不同的策略，根據情況整合不同的建筑手法去實現（圖6）。因地制宜，對地方資源的充分利用的策略并非是鮑姆施拉格和埃伯勒所特有的，卻是他們所一直堅持的，例如建筑體量、交通基礎設施、材料與周圍環境的關系。同時，他們堅持要優于當地已有建筑，新建建筑的目標并不一定是某種技術上的創新，BEA所理解的“優于”在于如何整合當地特殊的條件和資源，創造出長效持久的作品。對外部公共空間的重視也反映在對立面的精心設計上，這是歐洲城市空間引以為豪的傳統手法，體現出對外部使用者的尊重。內部公共空間則以加強住戶間的交流和提升統一價值共性為目的，這種住宅需要解決的是建立個人與社區空間的界限和層次。

BEA主張高密度多功能的城市社區。現有城市中的“插建”是BEA的主要項目類型。現代主義的城市形態及其生活方式不可持續，不僅是因為它們危害城市文化和文明，還因為這種規劃和城市發展的結果是低密度、大規模城市擴散、侵害自然和鄉村土地、以及大規模的交通能耗。一個可持續的城市應將住宅、公園和學校安排在到工作、購物、交通和公共服務設施的步行距離之內，城市應有“可以步行的街道”和集中商業、娛樂等公共服務設施的城鎮中心。對于創建生態生活方式，存在很多誤導，比如某種“生態開發”要求城市現有大量人口離開城市，移居鄉村；最近幾十年的生態村莊建設可以看成是這個策略的先鋒。這種理論的支持者對于現有城鎮要進行“田園化”改造，城市分散化產生的負面環境影響十分巨大，如自然地和耕地的流失，以及大量的城市居民住在鄉下帶來交通的增長。生態的人類聚居必須是高密度，人口高密度意味著較少地開發新土地，城市建設用地較少，這有益于保持當地的物種多樣性和生物資源；人口高密度還意味著交通需求低，便于推行使用公共和非機動化交通模式；高密度還意味著提高交通工具的能源利用效率，從而降低能耗。

2226宜曼維德（圖6-a）體量上與歷史工業區現存建筑相呼應。白色磚墻凸顯其本身的立體感和獨立性，硬朗的輪廓線使建筑體量融入周邊環境；建筑平面布局直接了當，核心筒與厚達80厘米的外墻之間的大跨空間提供不同的辦公方式。這座建筑證明建筑可以既靈活又持久，為環境的可持續發展做出一定貢獻。綠色辦公-ENJOY（圖6-b）通過延續的城市界面使得建筑和基地歷史和環境對話，平面采用不對稱的三叉戟形態，其中兩個側翼體量位于北側街道，立面順應街道的形式略微折角。設計延續城市街道立面的同時也塑造了自身雕塑感，從室外不同角度去看，建筑呈現的形態各不相同，包括東南角的建筑兩翼圍合裙房上的半開放內部庭院。ICEG鹽城中鷹黑森林項目（圖6-c）與社區鱗次櫛比的公寓樓形成強烈對比，BEA建筑師設計了三棟形態各異、高度雕塑感的住宅樓，隨著太陽的東升西落，塔樓始終能得到最佳的日照。虛擬現實技術可以觀察到這三座雕塑感的住宅樓與普通住宅樓的區別；看似隨意的效果實際上是在對移動的日照角度進行詳細分析后，BEA建筑師為居民創造高質量的室內和室外空間的結果。三座27層、28層和31層的塔樓形成一系列的雕塑，融入鹽城的城市景觀；隨著視角的不同，三棟住宅樓既是城市空間中連貫的整體，也是三個獨立結構。在一個以空間與密度、張力與活力為特征的鹽城新區，不同高度的階梯式公寓樓突出了城市空間的動感，并且在與毗鄰的公寓樓對話時，形成了形態各異的三維晶質。充滿線條感的小區景觀設計，旨在為住戶提供寬敞與極具流動性的戶外體驗。同時，設計映射了小區附近河流的紋理與路線，把城市的景觀元素帶進小區，同時也與波浪形的公寓樓表面相輔相成。

4.2 結構

在設計實施過程中BEA關注的重點是公共空間、外墻系統、樓梯/核心空間，這種選擇是基于實現可持續200年建筑的目標和提高建筑內在的能源效率，同時權衡建筑師可以控制的層面以有效地提高公眾的參與性（圖7）。外部公共空間強調建筑與周圍環境的融和，營造居住者與當地社區交流的場所，提高舒適性（滿足基本的通風、采光和噪聲標準，營造寬大開放空間等）。

BEA設計常采用內外兩層結構，外層結構和立面、外墻結合；內層結構集中了樓梯間和廚衛等設備間（圖9）。兩層結構相對獨立，中間的居住空間并不設置結構，以實現靈活性的最大化。外層結構根據不同的情況做法多變，可與開窗在同一層面解決，也可設計成雙層外墻，結構層在內而活動外墻在外。內層結構樓梯間通常處于核心，外面布置廚房和衛生間。內層結構的管線控制可以根據中間層平面形式的調整而相應改變，但并不需要改變內層的平面布置。雙層結構平面也促使支撐體和填充體的分離成為可能。

BE2226宜曼維德（圖7-a）平面布置概念簡單，設計可適應多種用途。內芯包括樓梯、衛生設施和廚房。這是一個廣闊的多用途區域，沒有承重隔墻，可靈活配置用于不同功能。外墻體由兩層空心磚組成，每層磚厚36.5厘米，內層是承重隔熱墻，外層是隔熱墻。綠色辦公-ENJOY是木結構多層建筑，底層和核心筒采用混凝土結構以發揮穩定性和消防的需求；設計局部采用鋼梁，擴大木結構跨度，增加空間的靈活性。木材的重量比混凝土輕三分之一，木材還可作為天然碳庫，2700m3的北歐和奧地利木材可儲存520噸二氧化碳。由于主要采用木質設計，施工過程中使用的二氧化碳比傳統混凝土建筑少2900噸，相當于種植1500棵樹，抵消了2300萬車公里的排放量。更重要的是，這種可持續的材料以最簡單的方式使用。經典的云杉和松木膠合層壓板梁柱結構位于底板上方，其地板由交叉層壓松木制成并配有沖擊隔聲裝置。ICEG鹽城中鷹黑森林項目采用剪力墻和混凝土框架結構，外墻是國內常用的預制裝配式高層建筑結構，柱網布置在外圍并和外墻脫開，對內形成最大的靈活空間，對外形成流動的外墻曲線造型。

圖7 結構作為開放的基礎設施（a.BE2226 宜曼維德;b.ICEG 鹽城中鷹黑森林;c.綠色辦公-ENJOY）

圖8 立面窗墻比是對外部公共空間的承諾和節能的關鍵（a.BE2226 宜曼維德;b.綠色辦公-ENJOY;c.ICEG 鹽城中鷹黑森林）

圖9 雙層結構和開放靈活的空間（a.2226 宜曼維德;b.綠色辦公-ENJOY;c.ICEG 鹽城中鷹黑森林）

4.3 外墻

BEA的大進深建筑不僅節能和降低外墻造價，還為光影變化、景觀朝向的多樣選擇和室內外空間序列的變化提供了可能。優雅、靈活的外墻系統打破了傳統立面的死板形象，也為住戶提供不同的光影感受，同時兼顧內部核心空間的光線引入和藝術性在外墻系統層面上，他們不僅遵從傳統建筑學的觀點，注重建筑外形，同時滿足室內外兩者的需求，并且在材料選擇和施工上保證這一結構層的節能保溫和長效持久性。核心空間安排了公共交通和管線設備，以及廚房和衛生間。在BEA看來，被多數建筑師忽略的樓梯間能給予建筑師塑造特殊環境氛圍的機會。他們常采用屋頂采光和較寬敞的入戶空間設計模式，通過適當的尺度調整、形態設計和材料色彩選擇，使樓梯這個建筑中唯一的斜面在天光配搭下形成一種高貴的藝術效果（圖8）。因此，我們必須打破單純根據預期用途來看待建筑的舊思維方式；作為建筑設計的中心目標，實現“用途”的首要地位必須被“美”所取代，因為“美”是導致建筑的社會和文化接受的品質。社會和文化接受度是建筑物壽命最重要的前提。

2226宜曼維德項目（圖8-a）以其輕質石灰灰泥和在墻深處設置的規則而寬大窗戶而引人注目。邊緣齊平的馬蹄形屋頂突出了它的體積，立面的凹進部分形成一條引人注目的水平線，為這座巨大的建筑提供了結構支撐，并與相鄰建筑建立了聯系。設計使用了未填充的大型磚塊，確保了蒸汽的有效擴散，并具有較高的熱質量，從而顯著提高了室內氣候的穩定性。綠色辦公-ENJOY（圖8-b）的內部三叉戟的形態不但提供了充足的自然光，而且豐富了室內辦公空間的體驗和識別性，一掃普通辦公建筑室內單調沮喪的氣氛。大樓外立面使用的“卡布奇諾”色系喚起了工作人員對巴蒂尼奧勒（Batignolles）車站舊鐵路軌道的記憶，立面采用頂天立地的垂直線條也強化了紀念性建筑般的拔地而起的雄偉氣勢，采用實木框架、斯特林板（OSB）和礦棉建造，并用鋁盒裝飾。建筑體現le較高的體形系數、較低的窗墻比（37%）和充足的自然采光。ICEG鹽城中鷹黑森林項目（圖8-c）延續建筑表皮線條以尋找并提供給居民幸福感。原地預制的混凝土護欄構成建筑表皮的外輪廓，屏蔽了內表皮的玻璃外墻；在護欄和窗戶之間形成直入的露臺，同時半私密、朝南的戶外區域具遮陽的作用。水平方向的預制混凝土帶與整個綜合體結合在一起，從整體上觀察很難分辨出一座建筑在哪里結束，另一座建筑又從哪里開始。總之，它們是巨大的雕塑群。

4.4 多功能

多功能靈活性是優質、長效、節能的建筑的必要條件。靈活性的目的是使建筑的可變性達到最大化以滿足住戶在時間變化過程中不同的需求，維持了建筑長久有效使用。建筑不同于時裝，后者可置換性高，但靈活性使建筑成為了“不過時”的使用品，而且避免了建筑過早拆卸而導致資源浪費和環境破壞，提高了使用者參與建筑維護過程的積極性和使命感。靈活性體現在結構布置、中性立面、使用方式、平面布局和交通組織等方面。結構系統相對獨立，多數呈均質和中性布置，為靈活變化提供了前提。但結構布置如尺寸的間隔模數在某種程度上限制了立面和平面的變化，因此與外墻、核心空間和平面形式有一定聯系。不同于大部分開放建筑的研究集中在填充體上，BEA更關注建筑師能掌控的支撐體部分，即承重結構、外墻、服務管線等。廚房和衛生間設備復雜，管線上下連通，特別是節能通風空調的引入，使其改造和裝修都不是一般住戶可以隨意進行改動的，因此也成為BEA設計的重點。

在有限的空間范圍內獲得更多的功能，這種建筑可適應市場變化，現在建成的建筑將來仍可保持較高的市場價值。多功能易于提高現有住宅質量而不需花費太大，滿足使用者遠期的居住需求變化，滿足私密性要求的同時獲得良好的鄰里互動關系。耗費材料、能源和勞動力所建成的建筑可以在較長時間內發揮作用，從而減少新建住宅對材料、能源和資源的消耗；適應性住宅建成后，其改建、翻新和發展的技術難度較低，所需消耗的資源對環境的破壞較低。BEA相信多功能和靈活性讓用戶更加自由，更加高效地安排功能。建筑建成后并沒有規定何人來使用，讓使用者個人進行改造則是可以改善的，它成為了使用密度最充分的地方。

2226宜曼維德項目（圖9-a）的建筑平面布局使得核心筒與厚達80厘米的外墻之間的大跨空間促成不同的辦公方式。綠色辦公-ENJOY（圖9-b）細致而人性化的辦公空間還體現在位于建筑上部三個開放帶頂棚的露臺，辦公人員可以從這里看到巴黎的天際線，欣賞周邊的景色。視線從南側的露臺一直延伸到圣心大教堂（Sacré Coeur），使用者們站在西側露臺上可以看到埃菲爾鐵塔（Sacré Coeur），而站在北側的露臺上則可以欣賞附近高聳的地方法院建筑；使用者不需要離開辦公室，便可以全方位地體驗巴黎優美的城市壞境。ICEG鹽城中鷹黑森林項目（圖9-c）以面積在140-220平方米之間的大戶型公寓為主，居民喜歡公寓角落位置，因為這些位置進一步擴大了他們俯瞰城市的視野；而其他水平位置的房間也蘊含著另一種空間延伸的體驗。圍繞在公寓樓的混凝土護欄不僅僅提供了結構工程所需的圍護需求，同時也增強了建筑形體的雕塑質感。三個塔樓由一個共同的裙房相連，裙房設議會中心、餐館和健身房。

4.5 填充體（Infill）

建筑填充體包括外墻元素、內部隔墻元素、地板元素、存儲元素、門、廚房元素和浴室元素，同時也可以歸納為四個類別，即：住宅空間布局及其必要構件，如內隔墻、框架和門；廚房設備、衛生潔具、器具及由布局確定的安裝部分。室內裝修在建筑業中發展迅速，產品供應商在施工質量方面提供強有力的支持，并干預建筑設計決策，而用戶在決策中也起著重要作用。建筑設計支持在設計過程中與客戶、用戶和供應商進行有效對話，通過了解紋理、照明和氛圍作為設計控制的關鍵區域，同時在材料和工藝方面精益求精，以此提高建筑設計的質量。建筑美感（形式、比例、光線）是傳統建筑學所關注的核心內容之一，在BEA的設計中同樣不可或缺。

BE2226 宜曼維德項目采用極簡的設計手法，抹灰，架空地板，白色涂料和木質窗框等簡單材料，形成中性的室內環境，白色充分反射自然光；架空地板提供空間設備連接的靈活性，白色涂料的樓板和天花發揮了熱容量的作用，另外填充構件也減到極限。綠色辦公-ENJOY木材是真正的可再生資源，同時體現了自然的美學意向，整個辦公空間內都隨處可見暴露在外的木結構和木裝修。這種基本的美學表達在這座辦公大樓中隨處可見；木材作為一種真正的可再生材料，提供了人性的室內氛圍，將自然帶入建筑內部。例如，令人印象深刻的休息室——另一個非常特別的特征——也是用木材覆蓋的。街道的材料和視線都預示著景觀庭院區域，其進場路線正好穿過建筑物。ICEG鹽城中鷹黑森林項目采用了中國產業化的室內構建，提高非承重墻的預制裝配水平，住戶在室內裝修和空間布局有充分自主權。

5 結語：21世紀的智慧

未來二十年，影響建筑的重大社會變化就是工作和生活的界限會越來越模糊。現在我們總是說行業或者是工業化社會向服務社會轉變，但是服務為主的社會也意味著人與建筑的關系發生改變，工作和生活的區分有了變化；這些都是二十世紀的主要特點，也造成了量方面的增長。我們要非常的清楚，這種社會的發展最終會改變建筑：首先，不要認為量化發展會繼續存在并擴大；其次，當我們想進行更多質量方面的思考的時候，我們就必須要改變思維方式；最后，設計關注的焦點也應該有所不同。

可持續發展將全球環境做為一個生態體系來對待，認為人的任何小范圍、短期的和個別的活動都會帶來大范圍的、長遠的和多方面的影響。建造不僅帶來城市空間和居住面積的變化，而且對社會關系、地理環境、經濟結構(比如小規模商業和產業的數量和地域分布等)都會造成不可逆轉的影響。

21世紀中國的城市人口結構和經濟狀況出現了變化。小康社會的目標是希望社會中大多數人能夠活得很好，這樣也會帶來更多能源消耗，而其中65%的能耗都和建筑相關，所以建筑節能越來越重要。一般建筑設計只看未來五年的需求，客戶未來五年可能會有些要求或者想法制約了低碳和可持續的建筑設計，這樣的建筑設計思維無法處理100年甚至200年的建筑全壽命周期時間表。20世紀后半葉，我們的建筑壽命大概是30-40年，但是現在這個數字已經上升到了50-70年，再過10年可能我們的建筑生命周期會到200年左右，這就是我們要做出改變的原因。上世紀90年代，我們的人均建筑面積大概只有10-15平方米，但是現在這個數字已經上升到了人均40-50平方米；其中30平方米都是室內面積，10平方米是公用或室外面積。數字的大幅增長，人均建筑環境和面積都提升，舒適性和能耗都在大幅度增加。我們現在要思考數量和質量的關系，雖然對很多人來說，數量問題還沒有解決，但質量問題也變得更加重要。

圖10 開敞、簡約和優雅的室內空間結構作為開放的基礎設施（a.BE2226 宜曼維德;b.綠色辦公-ENJOY;c.ICEG 鹽城中鷹黑森林）

境效益原則是指被使用的資源和產生的廢物都可以發揮最大效益，提高耐久性，使用期長，環境消耗相對減少。提高能量轉換的技術效能（節能或循環利用廢熱），避免自然資源、水和能量的消耗速度超過自然界補充制造這些資源所需的時間，使資源循環圈得以閉合（提高再利用、循環使用率）來防止污染，減少并避免對資源、特別是不可再生能源的需求等等，意味著建筑本身是一個長期的資源利用過程。如何平衡“高舒適、低能耗、智能化”三者關系是BEA建筑師一直思考的問題。建筑節能設計的關鍵是解決20世紀對建筑技術的依賴而轉向21世紀的智能化、數據化和與人互動，其中要把建筑本身當成節能設備來看待，優化建筑設計至關重要。

節能只是可持續建筑的一部分，而提高建筑的品質、特別是適應未來的需求變化更為重要。BEA的實踐將建筑分成五個獨立的層面：第一，建筑必須是能夠為當地的社區做出貢獻，尤其是公共空間使用功能的持續。通常都會超過100-200年的時間；第二，建筑的結構必須能夠支撐100年以上并足夠開放；第三，建筑外墻、外部幕墻必須要能夠支持50年以上；第四，建筑的樓層高度，以及其他相關技術要滿足每隔20-30年的功能變化；最后，室內空間必須要為使用者自主決策的10-15年變化提供便利。

鳴謝

作者感謝浙江建筑規劃設計研究院和香港政府附加研究基金對“居住建筑技術和環境”研究課題的資助（項目編號：207301486）。