被动式绿色建筑技术的运用与设计美学分析

冷依婧 孔奕丹 李昕颖

吉林艺术学院 吉林 长春 130021

随着社会发展和经济发达，各国对能源消耗问题越来越关注，节能减排成为一个日益紧迫的问题。我国的建筑能耗约占社会总能耗的30%，这在一定程度上制约了经济转型和可持续发展的步伐。我国目前已有近400亿平方米的建筑，其中99%的建筑都是高能耗建筑[1]。而“被动式”建筑的概念于20世纪80年代在德国的低能耗建筑基础上已逐步建立起来[2]。2007年，中欧开始引进德国被动式建筑节能理念和技术。随着中国建筑节能要求的不断提高，被动式绿色建筑节能技术在国内也受到了更为广泛的关注。这些新技术和系统的出现，为解决建筑节能降耗问题提供了有效的解决方案，并为可持续发展目标的实现奠定了基础。当前，人们在研究被动式建筑时主要关注于技术层面，却忽视了建筑的艺术性，导致建筑的丑陋或畸形。因此，在考虑被动式技术运用的同时，充分考虑建筑的美学特点，实现二者的融合，是本文的出发点。

1 被动式绿色建筑概述

1.1 相关定义论述

欧盟委员会支持的“被动房”建筑促进项目中，定义的“被动房”是指通过非传统的采暖方式和非主动的空调形式来实现冬夏季舒适室内环境的建筑[2]。在2015年中华人民共和国住房和城乡建设部试行的被动式超低能耗绿色建筑技术导则中认为，被动式建筑是一种近零能耗建筑，通过高效的保温隔热和热回收技术，最大程度地减少能源消耗，同时提供舒适的室内环境[3]。

1.2 设计理念和原则

在不同阶段，建筑设计理念表现出各自的特点。被动式建筑设计理念中，可以通过科学合理的设计建筑空间形态和环境结构来实现节能目标。同时，设计师需重视气候条件，采用有效的控制手段，以确保舒适的室内环境。对于被动式建筑设计，设计师需要着重采用被动技术手段有效利用自然通风、日产光照等，以确保建筑设计能够达到低碳、可持续的目的。

1.2.1 坚持“人类中心主义”原则

被动式建筑设计理论的核心和支柱是坚持以人为中心。其不仅考虑建筑本身的设计，还从生态学的角度将可持续性的理念贯穿其中。被动式建筑的可持续性理念更是将人类的需求福祉放在首位，同时考虑到人们对环境和自然资源的依赖和影响。在具体设计时，设计师需要全面了解建筑用途、使用群体、基本功能要求、建筑寿命以及周围环境等因素，以此为基础进行综合考虑和设计，以实现人性化的建筑设计。

1.2.2 围绕“生态中心主义”发展

被动式建筑设计要求设计师基于尊重自然和生态环境的基础上，最大效率的利用自然能源来减少对环境的影响。该设计在遵循整体主义共生原则和自然和谐生态原则下，合理利用各类煤炭、石油等不可再生资源。设计过程中，应考虑使用清洁可再生能源和环保资源替代。被动式建筑设计强调自然采光的合理运用，通过设计窗户、中庭和天窗等，确保室内充足的阳光。合理控制建筑设计对环境的影响，并在生态承载力范围内使用环保材料替代传统建筑材料来降低耗能费用。

1.2.3 把握“地域中心主义”理念

被动式建筑不局限于单一标准的建设模式，可以根据具体应用场景进行优化调整。在被动式建筑设计中，设计师应该将“地域中心主义”理念纳入考虑，即基于地域特点和环境因素进行科学合理的设计。在设计之前，充分了解和掌握气候变化规律，进行前期资料的充分调研，以提高自然气候利用效率，合理规划和安排，避免资源浪费，减少资源消耗。

2 节能技术与建筑设计美学

2.1 节能技术应用

德国被动式建筑节能技术是一种注重能效和舒适度的设计理念和综合方案，通过自然通风、自然采光、太阳能辐射和室内非供暖热源等被动节能措施以及高效节能的建筑围护结构技术来尽可能降低建筑能耗。可以归纳为六个方面：

1) 高效的保温隔热系统。

2) 高效的门窗系统。

3) 无热桥的设计与构造。

4) 卓越的建筑气密性。

5) 具有高效热回收功能的新风系统。

6) 辅助供热制冷与可再生能源的利用相结合。

2.2 建筑设计美学

建筑之美除了功能需求外，还需满足审美、心理、文化等多个方面的需求。然而，对于“建筑美学”的定义和研究存在不同观点和争议。美学研究通常局限于哲学领域，然而，建筑美学研究需适应多样性，拓展研究范畴，充分关注建筑美的丰富内涵。一些学者将西方形式美学要素分为四大部分：历史、技巧、物理和心理[4]。这些观点表明，建筑美学研究主要涉及美的本质、建筑环境、建筑形式、建筑技术和使用者的心理感受等五个核心方向。

2.2.1 建筑美与环境相关

优秀的建筑设计将自然和文化融合，创造有序的城市空间，提高历史价值和居住环境的艺术性。然而，也存在一些不合适的、生硬模仿和过于追求形式的设计手法。建筑的象征性手法能够带来丰富的人文情感和文化体验，但为了避免庸俗需要在特定环境和文化背景下运用。建筑与环境的关系包括个体与群体、局部与整体、建筑与城市等多个方面。积极的环境艺术观念强调建筑与环境间的对话、互补、对比和协调，共同创造优美的美学效果。

2.2.2 建筑美与艺术相关

建筑美包含功能美、形式美和技术美的有机融合。建筑美与艺术密切相关，它们之间存在内在联系和共性：

(1)建筑美和艺术美都传达情感和精神层面的内容，它们共有情感和精神这两个基本要素。

(2)建筑美与艺术美的共同点在于它们都基于形式美的基本法则，而形式美是它们共有的基础。建筑艺术与纯艺术也都是通过创造形式美来表达情感和精神的。建筑艺术和艺术美都依赖于形式美的创造，并与建筑美和纯艺术分享这个共同点。形式美是建筑美与艺术美的基础，也是建筑艺术与纯艺术的共通点。

2.2.3 建筑美与心理相关

过分追求建筑的外表或形式表现，可能会导致建筑与使用者之间疏离感。“结构或者形式上的豪华及夸张的表演反而产生了‘亲近感’的贫乏”海格尔曾说。因此，建筑师在设计中应该注重建筑美与使用者心理感受的综合考虑。斯卡帕在设计中考虑到了建筑的尺度问题，并通过丰富多变的设计元素，让建筑更加亲近人心。

2.2.4 建筑美与技术相关

建筑美学与技术也是密切相关的。在建造过程中，技术是实现建筑美学的基础。建筑师需要通过技术手段来进行设计构思，如扎哈设计的布达佩斯特Szervita广场塔，其建筑表面为一光滑曲面，具有连续的曲率变化。在塔表面，覆盖了圆盘填充，圆盘填充的精确计算需要求解非线性方程。另一方面，建筑美学也促进了技术的发展和进步。在建筑美学的设计和实现中，建筑师不断探索和尝试新的材料、结构和技术手段来达到理想的设计效果。

在建筑设计和建造中，建筑美学和技术是密不可分的两个方面。建筑师需要在设计和实现过程中平衡两者之间的关系，使它们相互促进，达到最优的建筑效果。只有通过技术手段的应用和建筑美学的设计相结合，才能实现优秀的建筑设计和建造效果。

2.3 节能技术与建筑设计美学相结合

“当技术实现了它的真正使命，它就升华为艺术。”——密斯·凡·德罗

绿色建筑技术美学的被动性设计特征体现在其注重被动式节能手段的应用，通过充分利用，实现建筑自身和周围环境自然资源的最大限度利用，同时在美学上也体现出与环境的和谐与融合。P.L.奈尔维的“二重性”观点强调了建筑的形象既受到物理结构的制约，又包含了主观感情的美学意义，这使得建筑艺术具有独特的特点和决定性意义。在绿色建筑技术美学中，技术的发展不仅要考虑功能和美学的相互平衡，还需要注重绿色和被动式节能设计的应用。

3 被动式绿色建筑技术与设计美学实践

3.1 建筑单体设计与美学结合

中国传统的朴素思想强调了人与自然的和谐，这种生态观念认为人与自然应该是相互依存、和谐统一的。在设计中，应该注重舒适的自然风、良好的环境和充足的阳光等因素，以创造一个更加宜人的空间。

3.1.1 自然采光与建筑有机结合

“光线是建筑的灵魂。”作为被动式设计之一的自然采光不但可以充分表达各种环境、人及美学的因素，还能够有效节能减排，是建筑可持续设计重要方法之一。对于建筑师来讲，这无非是一种引领通向重新思考被动式绿色建筑设计与美学关系的有效手段，应当充分利用自然光所呈现出来的艺术性，将其与建筑功能及美学充分融合。

如福斯特在设计斯坦斯特德机场时，采用了独特的天窗采光方式和幕墙系统，为航站楼创造了宜人的光环境。机场的服务分布系统是以一种“树枝状”或者是“树状”的结构从地下延伸至一层大厅。这些“树”使得自然光能够轻易地照射入机场同时也能够隔离雨水。在阴天或者是下雨时机场同样也以变化光使得大厅呈现一种“诗意”。此外与其他英国航站楼相比，该航站楼拥有显著地能源和经济优势使得它的运转资金约为其他机场的一半。

3.1.2 自然通风与建筑美学有机结合

新型建筑设计越来越注重将自然通风和美学相结合。这种设计需要考虑建筑所处地理环境和气候特点，并将其融入建筑的形态设计中。许多国内外的建筑都在这方面进行了探索和尝试。

如中建滨湖设计总部建筑设计中的中庭空间设计不仅影响建筑形式和布局，还能创造良好的生态景观环境，起到气候缓冲空间的作用。还考虑了建筑朝向和当地主导风向，以形成良好的通风廊道。中庭的顶部凸出可以引入自然光线和加强烟囱效应，加速气流流通，进一步提高中庭的通风效果。(如图1)在垂直界面上，采用了双中空隔热三银玻璃幕墙，作为内外气候的第一道边界，能最大化获取光照并阻隔太阳长波辐射热。幕墙外侧设计垂直绿化系统，南向设置模块化绿墙单元，东、西两向设置通长种植槽与攀爬拉索，形成了随季节生长变化的第二道动态植物界面。在经过一系列被动式建筑设计后，项目投用后测算出夏季能耗将低至42kwh/㎡左右，冬季能耗将低4~8kwh/㎡左右，约为常规办公建筑能耗的1/3。而建筑整体的横向竖向都进行了植被设计，整体外观与环境相融合，成功的将被动式设计与设计美学相结合。

图1 中建滨湖设计总部图片 来源：网络（https://www.gooood.cn/）

3.2 场地整体设计与美学结合

在设计中结合场地整体景观环境是十分重要的，因为人们的愉悦感受来自于很多方面，而其中感官愉快是审美价值的基本品质之一。例如2022年北京冬奥会的重要配套工程“冰立方” ，为了贯彻落实北京2022年冬奥会对场馆建设可持续发展的理念，运用了“被动式建筑”的设计理念，节能的同时，又能有效保证地下场馆的恒温恒湿。 同时为保证建设完成后广场景观仍保留完整，冰场地面部分沿用“水立方”原有景观设计理念，设置三个以“水滴”为主题的构筑物作为场馆入口，形成烟囱效应，由此实现冰场的自然通风，再依靠顶板直径为13m的采光井及19根导光管将自然光引入室内，经计算，年节约用电约26000kW时。

4 总结

本文主要探讨了被动式绿色建筑技术在建筑设计中的应用和设计美学方面的分析，介绍了被动式绿色建筑技术的概念、设计理念原则，指出其在减少能源消耗和环境保护方面的优势，分析了被动式绿色建筑技术在建筑设计中的应用，重点介绍了被动式技术与美学设计结合的应用。被动式绿色建筑的运用极大的推动了建筑可持续发展。虽然被动式技术的节能优势显著并被广泛运用，但是对于建筑艺术的设计方面的研究有待补充。建筑师应在运用被动式建筑技术时，结合建筑的实际情况，从人们物质和精神需求的角度来综合考虑绿色建筑未来的发展及目标。