浅谈可持续建筑设计

刘维旸

（厦门大学 艺术学院,福建 厦门 361005）

一、可持续建筑的兴起

（一）环境与能源危机下的困境

哈佛大学的生物学家爱德华·威尔逊（Edward O.Wilson）将21世纪描述成“瓶颈期”，因为气候快速变化、物种灭亡以及人口增长都交汇在一起。诚然，在过去的两个世纪里，我们将巨大的工业组织格局强加给了地球，这本身的过程已然不可逆转。工业的发展也确实为人类的进带来了诸多显而易见的好处：无论是吸纳了数以千万人口的大城市，还是郊野之外的大型水坝、高速公路等基础设施建造，都成为了现代生活中不可或缺的一部分。然而这样的工业格局也预示着在此后的几个世纪、甚至是几十年后的未来，人类就将面临资源耗竭和环境退化的窘境。

在这一工业化过程中，我们会发现，建筑这一从人类文明兴起之初便开始书写其历史的古老行业在其中扮演了某种推波助澜的角色。当大自然通过千变万化的演变形成了适应当地条件的独特地域，并进一步构成一个复杂网格系统的同时，人类只用了短短数十年的时间就依靠资源的堆砌在大地上建立起各种大胆、重复而缺乏变化的城市格局。快速兴起的城市被缺乏远见（纵使当时认为深思熟虑）的道路划分成为不同的区域，相互连接，城市本身充斥着前篇一律的建筑，提供生活与管理便利的同时也失去了许多与自然相联结的手段与乐趣。

这些大城市成为了资源消耗的集中点。目前在占地达到61%的人类景观中，城市的占地面积还不到2%，却包含了42%的世界人口。这些小块而高密度的人类聚落，既是决策中心，也是能源消耗中心。它们决定着其余的土地上会发生什么，这间接地促成了一种环境退化格局——源源不断的资源被决策运送到城市，却无法完完全全利用这些资源，总是产生无用的浪费，而后更多的资源送来，城市成为了某种意义上产出低于消耗的低效机器。这样的局面很大程度上是由于城市本身的特性所决定，但不可否认的是，也有一部分来自于城市建筑的浪费与盲目：城市建筑属于非传统意义上的一次性产品，一旦建成，就会踏入损耗的行列，需要不断投入更多的能源驱动，不断进行修缮和补正，缺乏自我修复和能源摄入的渠道。而在这些城市建筑生命的最后，它们又会变成城市的痼疾之一：需要再次消耗宝贵资源进行拆除和清理的废墟。

建造——损耗——损耗殆尽后低效能回收——建造——再次损耗这样的循环绝对不是当今建筑行业所希求的结果，只是一种缺乏思考的落后于时代的恶性循环。在资源与环境的双重压力下，“可持续发展”这一理念开始在建筑行业生根发芽，并在近几十年来得到了迅疾的发展。

（二）国内外可持续建筑理论发展

20世纪80年代中后期，“可持续发展”这一术语才开始被广泛使用，但自20世纪60年代以来，就已经有了“生态建筑”的称谓。减少建筑的使用周期中对大自然的伤害是可持续建筑发展的核心理念，这个过程中涉及到节地、节能、节约资源，还涉及到原材料的循环使用，减少废弃物的产生、无污染等多方面内容。目前，世界各国都十分重视可持续建筑理论的发展，但各国研究的发展程度有所不同。

发达国家如美国、德国等对于可持续建筑的研究和探索已经颇具历史。自上世纪70年代起，德国的建筑界、大学科研机构及生态保护团体就开始对生态建筑进行理论方面的研究和实践探索，德国著名杂志《细节》就曾出版了可持续建筑专辑。在实际的建筑设计中，依托于新生节能技术而开发的各种设备也被广泛应用。同样的，美国在可持续建筑理论研究领域也走出了属于自己的步调：1969年麦克哈格的《设计结合自然》一书，最早提出了要在城市规划和环境评价研究中运用生态学和生态设计方法；1995年，美国的“绿色建筑委员会”提出了一套能源设计先导计划，并在2000年发布了它的2.0版本。

在可持续建筑技术评估方面，各国也都依据本国情况出台了各种评价标准与评估系统，例如加拿大的GBC2000，英国的BREEAM评估系统，美国绿色建筑委员会推出的“绿色建筑评价系统”（GBRS）等。

我国对于可持续建筑的理论研究和实践探索，比发达国家至少要晚了10到20年。在中西方文化产生了激烈碰撞，而后交流随着开放逐渐正常化之后，种种建筑思潮和理念涌入我国，对中国建筑界产生了较大影响。1996年，国家自然科学基金委正式将“绿色建筑体系研究”列入了国家“九五”重点资助课题；2000年，国家颁布了《建筑节能技术政策》；2001年，我国制定了《中国生态住宅技术评估手册》，这一手册是国内第一部生态住宅评价规范。

二、可持续建筑技术的应用

（一）可持续设计原则及要点

由于各国国情与区域性差异的存在，其制定的关于可持续建筑设计原则也并不完全一致。但在一些关键问题上，世界经济合作与发展组织还是提出了以下四点适用于大部分情况和地区的设计原则：

1.资源的应用效率原则

在可持续建筑设计中使用的资源，应该尽可能保证选用环保型建筑材料，并保证在运用建筑材料与资源中遵守“高效、节能”的要求——这也意味着在设计初期就应该计算得当，减少浪费。

2.能源的使用效率原则

在能源使用方面，可持续建筑设计应当灵活运用光热、光电等日益成熟的手段作为辅助能源来源，缓解外部供能压力，提高建筑的自养水平。目前的太阳能发电发热转化效率已足以支持建筑将其作为辅助供能手段。相信随着科技的进步，会有更多令人振奋的清洁能源使用方式出现，提供更多的选择。

3.污染的防止原则

由于目前狭义上的建筑物使用空间大部分位于内部，因此室内的空气质量以及污染物（一般指二氧化碳）排放量就成为了衡量可持续建筑设计合格与否的一大关键。该原则意味着可持续建筑应当按照生态经济开放式闭合循环原理进行一定的生态工程设计，保证室内的空气质量、气体流通。

4.环境的和谐原则

正如本小节开头所言，可持续建筑设计受区域影响较大，该原则意味着在设计过程中应当因地制宜，选择恰当的绿化方式和节能手段，在不损害周边地域生态的情况下进一步进行设计。尤其是针对气候条件的不同，采用被动式的能源策略，例如半地下设计、太阳能的大规模应用、地冷管道设置等。

（二）可持续建筑设计的实例及误区

在各种因地制宜的可持续建筑设计中，建筑师马尔科姆·维尔斯（Macolm Wells）的住宅作为寒冷气候条件下的可持续设计代表，具备很多值得借鉴参考之处。

维尔斯住宅位于美国东北部马萨诸塞州伸入大西洋的一个半岛——科德角上。不同于大多数尽最大可能获取太阳辐射的节能建筑，其较长的立面为东西朝向，而不是普通的南向。这么做的主要原因是顺应地形，并充分借用东向的景观。这样独特的设计思路有其明显的优势，但也带来了一些其它麻烦：事实上这所建筑很难指望获得足够的太阳辐射，必须依靠其他替代性举措来控制能量流。在设计师的妙想下，该建筑的能量控制手段包括了：覆土，采用非常厚实的保温层，利用空气流，使用大量的蓄热材料以及季节性的装备。

这座建筑大约一半的屋顶都覆盖有12-18英寸厚的土壤。土壤对于能量控制而言，主要用处是保温。除了覆土之外，土层下的屋顶拥有12英寸的保温层，而在挡土墙的外侧，设计师也布设了6英寸厚的泡沫塑料板用以保温。

除了利用覆土和半地下结构来保暖之外，空气流也是维尔斯住宅取得成功的一个关键因素。为建筑北部供暖的燃油炉以及为建筑南部的柴火炉，二者产生的暖空气四处流通，热量得以充分利用。一部分导管上端被安置在暖空气大量集中的玻璃屋脊顶部位置，通过这些部分的小型风扇，暖空气经过导管一路向下，进入地板下方作为蓄热层的沙床中。通过沙床后，这些空气经过地板周围的回风口，重新回到室内。

这些结构上的设计帮助维尔斯住宅在寒冷的冬季能够尽可能节约能源，并且保持自然与舒适。这样的设计对其余地域的可持续建筑设计也具有启发意义：例如在较为炎热的地段，运用反向的通风技巧使得室内尽可能保持凉爽；保温层的使用，以及通过对住宅玻璃面积的控制（遮挡或者开启）来达到夏季控温控光的效果等等。同时，随着科技水平的不断提高，能够运用在可持续建筑设计上的新材料也将更为丰富，使得我们拥有更多的选择。

但是显而易见，在众多成功运用可持续技术建造的建筑大量出现后，有些误区也不可避免地产生。这一点在可持续建筑技术和理论发展较为滞后的国家里体现得较为明显，例如认为使用了环保材料就是可持续建筑，在设计的时候采用了绿色设计就是可持续建筑，可持续建筑一旦建成，就疏于管理等。这样的认识误区应该通过建筑师们锲而不舍的努力推广和教育的力量来消除。

三、结语

法国建筑大师柯布西耶曾在他的著作《走向新建筑》中提到过对于未来城市的设想：“……小院消失了，住宅楼的各个立面都可以朝着空气和光线敞开，进入人们视野的也不再是林荫道旁没精打采的树木，而是开阔的草坪、游乐场和浓密的绿荫。”

虽然他的构想受到技术和时代的局限没能实现，但是他的这番话中却可窥见可持续发展思想的影子。人与自然的关系从始至终都不是对立的，建筑也不应该充当人类与自然抗争或者斗争的武器，而应该成为二者更好相融的桥梁。可持续建筑必将成为一种建筑潮流与趋势，旨在让人类过上更加清洁、环保、舒适的生活，旨在尽最大可能保持原有的生态，让人类与这个星球共同迎来更为和谐开阔的明天。