对未来绿色生态建筑的思考

dumtjoiqe

摘要：目前，全球范围内的生态问题越发严重：全球变暖、海平面升高、空气污染、资源短缺……现代化的生活方式很多以牺牲环境为代价，一系列问题在不断威胁着人们的日常生活。作为能源消耗的主体，矿物燃料时代的建筑模式已经严重破坏了自然界的生态平衡，可持续、绿色、低能耗的建筑成为了当下探讨的热点。
关键词：绿色建筑 自然环境 可持续发展
目前，全人类都在面临着共同的环境危机，环境问题越来越多地影响了人们的日常生活，由此，可持续发展和建筑耗能问题成为核心话题。建筑建造中不仅大量消耗资源，也大量制造环境污染物。调查数据显示，办公楼及民用设施占能耗和碳排放比例的39%，而工业污染及一系列相关问题仅占28%——相差高达近10%，加之能耗和碳排放的庞大基量，这10%无疑是一个令人震惊的数据，若不加以制止，不断耸起的摩天大楼将是人类的一道道“墓碑”。在欧洲，大约45%的能源消耗和建筑有关。在英国，高达50%的垃圾来源于建造活动，不断超出限额的能源消耗和废弃物将成为压倒环境的最后一根稻草。鉴于此，我们不仅要减少污染物的排放，更要从根源入手，研究建筑、自然与人的关系，探寻一种全新方式，巧妙地找到三者之间的平衡，从根本上应对日益严重的环境问题，在不合理的高能耗、高排放的现状中采取一种绿色的、可持续的建筑方式来适应人与自然之间的平衡。由此，绿色建筑的概念应运而生。
绿色建筑概念的提出
绿色建筑概念是经过对前人大量实践经验剖析确立的。绿色建筑不是指一般意义的绿化，例如在墙壁上种植植被、在屋顶设计空中花园，而是代表一种概念：对环境无害，能充分利用自然环境资源，并且在不破坏基本环境生态平衡条件下建造的建筑。在学术上，绿色建筑是在建筑的全寿命周期内，最大限度地節约资源（节能、节地、节水、节材），保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。
绿色建筑的思潮是在现代建筑史中逐渐提出的。19世纪末，西方涌现出一批要求革新的建筑师，主张建筑要适应社会生活和新技术发展的需求。第一次世界大战前后，西方建筑界的革新者将建筑设计同西方现代艺术思潮结合，发展了现代派建筑，这些建筑以简洁、大方为美学原则，大多以简单的几何形体呈现，外观方正、墙面光洁，这些都是现代主义建筑的特征，其绿色思想就包含其中。
现代主义建筑学派的倡导人和奠基人之一格罗皮乌斯对日照间距做过详细的研究，认为阳光充足的自然空间是保证获得良好建筑环境的首要条件，并积极尝试通过改革建筑外墙构造来改善建筑的环境性能，其设想恰恰是今天绿色建筑的核心建造思想，即通过增加自然光线来调节室内亮度以尽可能地减少人造光的使用，以及通过改造建筑的外墙体来增加建筑的热质量以减少采暖、制冷、照明过程中的能源消耗。法国柯布西耶是20世纪重要的建筑师之一，他在《明日之城市》一书中提出：“人类是自然的产物，是按照自然规律被创造出来的。如果他能充分意识到这些规律并遵守他们，如果能把自己的生命融合在自然永恒的潮汐中，那么他将意识到有益的和谐。”他的这段话体现出了人类要按照自然规律，以一种可持续的方法与自然和谐共存。弗兰克·劳爱德·赖特的有机建筑就被认为是从里到外和谐的建筑。建筑大师都极有远见地意识到了设计与自然相结合的必要性。这些先驱们的前卫设想为绿色建筑概念提供了雏形，而第一、第二次工业革命的生产力大解放则为绿色建筑的真正到来提供了现实基础。
经过两次工业革命的刺激，社会价值观鼓励消费，甚至打出“消费就是美德”的口号，那时正是现代主义建筑盛行之时，建筑设计向全面机械化模式迈进，例如全天候的中央空调、全玻璃的建筑外观、24小时供应的热水系统、昼夜不息的人工照明，刚刚进步的人们迫不及待地向世界证明自己的强大，最终，过度的能源消耗带来恶果。20世纪50年代，伦敦爆发了“烟雾事件”，天空被黑沉沉的烟雾所笼罩，数天内不散，伦敦城白夜不分，四千多市民因污染气体中毒而失去生命。与此同时，洛杉矶也爆发“光化学污染”等严重的环境事件，人们越来越认识到环境破坏对生命造成的威胁。1969年，美籍意大利建筑师保罗·索勒瑞把生态学和建筑学两个概念合并为生态建筑的新理念，至此，绿色建筑真正出现。而20世纪70年代的全球性能源危机也给世界敲响了警钟，高昂的油价迫使每一个人都开始关心能源消耗与储备问题，尤其是能耗。生态建筑在这时得到前所未有的重视，建筑界兴起了节能设计运动，“低能耗建筑”“诱导式太阳能建筑”“生态建筑”“风土建筑”等理念争相亮相。随后，绿色建筑的理念和各项规章制度越发完善，随着世界人口的不断增加以及环境污染的日趋严重，绿色建筑的理念越发深入人心，成为现在建筑设计的主流。
绿色建筑概念的实行
绿色建筑的根本理念就是节约能源，控制建筑能耗。广义上的建筑能耗包括建筑材料生产、建筑施工和建筑物使用等方面。近代建筑大都为了采取装饰上的华丽效果以及整体的观赏性，采用成本高昂的远产地建材，不仅耗费大量运输成本，也忽略了建材本身的环境适应性。我们应该在建筑的整个生命周期内评估建材对环境的影响，对原材料的选择应充分考虑其来源、生产、运输、安装等环节的能耗总和。此外，建筑过程中应该选择对环境污染小、易处理、可再生的建材，而不是价格便宜、毒性大的不可回收材料。采用简单的填埋或者焚烧处理手法将会对水源、土壤、空气造成二次污染，“风土建筑”的思维则很好地解决了这一问题，例如Ibuku事务所在印度尼西亚建造的Sharma温泉和绿色村庄，他们并没有运用现代主义建筑中经常使用的钢筋和玻璃，而是采用当地的毛竹建造，毛竹不光生长速度极快，仅需7年就可以完全长成，同时还具有极其优良的构造性能，它的水平抗压力相当于钢筋，而且本身具有足够的强度。通过灵活运用这些当地材料，Ibuku用风土建筑的概念为世界范围的绿色建筑设计建立了榜样。这种思想有力反击了建筑形式完全不考虑气候风土、地方建材、人文特点而产生的千篇一律的四方形玻璃式建筑风格。风土建筑，从当地选取可再生、可持续的无毒建材，使其在制造、安装和维护过程中产生的废物和污染降至最小，适当应用当地材料，如麦秆、砖石及当地木材，通过原汁原味的建筑材料，结合当地特色的风土人情，顺应风土，打造出独属于当地特色的建筑文化。
另一大建筑能耗就是建筑在日常运行中所消耗的能量，例如保温、采光、通风、用水等，这也是在建筑的生命周期中能耗占比最大的一部分，而现在的绿色建筑正是在对这一部分进行改造。结合21世纪的新兴技术，在尽量减少建筑使用能耗方面，人们提出了“零能耗建筑”的设想。零能耗建筑具有全智能控制、不用或少用外界能源、24小时生活热水即开即用、室内空气保持清新等特点，这种建筑基本不消耗煤炭、石油等不可再生能源，把开源和节流两种方式合二为一，将传统建筑对于化石燃料能源的需求转向太阳能、风能、浅层地热能等可再生能源。以前不注重的方面例如房间朝向、建筑热效能、生活用水高效利用等，在绿色建筑中成为了建造师需要重点考虑的首要因素。在一个建筑的耗热量构成中，传统建筑的围护结构耗热量占总耗热量75%，如何提高建筑的热效能就成为了现代绿色建筑所要解决的首要难题。目前较为普遍的做法是提高建筑围护结构的保温性能，采用复合墙体，运用内外保温墙、夹心保温外墙来进行保温，使建筑外墙形成中空结构或添加新型保温材料。这样的方法室内温度相对恒定，相比之前传统的水泥墙体，保温效能有50%的提高。
另外，开窗也是建筑物保温急需解决的一个问题。传统建筑中由窗缝所渗透出去的热量占据5%至10%左右，所以应在保证必要采光的前提下，尽量缩小开窗面积。窗框要尽可能采用导热系数较小的框料，并尽可能密封以减少缝隙引起的热损失。在冬季时，类似的中空结构以及双层幕墙结构将形成一个室内外的缓冲地带，使室外的寒气在进入室内之前预热。现代绿色建筑还采用浅层地热供暖、太阳能等可再生资源，用以建筑内部的日常保温、照明功能。建筑内部的通风及制冷也是需要限制的能源消耗之一，为增强制冷效果减少了建筑内部空间与外界的空气对流，空调在夏季长期运行，这样不仅使室内空气混浊，还增大了建筑的使用能耗。只要合理研究建筑所在地的盛行风向，通过风压通风、热压通风以及少量的机械通风等手段，在保证同等制冷效果的前提下将比空调节省一多半的能源消耗，还能增加空气对流。此外高性能的外墙也能帮助保持室内的凉爽。这种绿色设计真正实现了环保和可持续的理念。
丹麦的零耗能建筑是绿色建筑中的里程碑，产生的能量大于耗能。建筑本身通过自然通风系统、太阳能电池板等精心设计的能热循环方式来减少传统能源的使用，石板屋顶上覆盖着太阳能光伏系统和太阳能热水系统，采用可再生能源进行发电。窗户面积占楼地面积的40%，是当地传统建筑的两倍，建筑内部的每个房间至少有两扇不在同一面墙上的窗户，保证了全天候的自然采光。在夏季，自然通风系统使窗户达到自然通风的目的；到了冬季，约50%的热量由太阳光来提供。这种建筑无疑让我们看到了未来绿色建筑的光明前景。
资源短缺同样是现代建筑需直面的严重问题，水资源的短缺更是迫在眉睫。近年来中国缺水城市的比例在不断上升，如何在建筑中加入节水措施也成为了绿色建筑关注的重点。建筑可通过使用充气装置、电子水龙头、低流量卫生管道设备实现节约用水，必要时也可考虑无水小便池等无水装置的应用。同时考虑雨水收集、中水再利用，以及利用如透水砖、绿植屋面等天然雨水处理系统净化地表径流回灌地下水。
可持续建造的可能
由于在建造的过程中会消耗大量资源并且拆除建筑造成的垃圾也污染严重，相比将老旧建筑推倒重建，在原有建筑的基础上加入绿色设计成分，通过标准规划和灵活的基础设施改造建筑更为可行。对于较长使用周期的设施应进行相应的设计，使建筑系统易于进行定期维修和选择性的更换；对于预期使用寿命较短的设施则应考虑拆除后再利用的相关设计。建筑的区位选址也是应该考虑的元素之一，确定建筑的类型和与之相匹配的运输方式，将定位互补的建筑结合安排方位可以节省大量能耗，例如超市应该靠近住宅区，物流中转站应该设立在交通要道……如此将可持续、再利用的眼光延伸到建筑的整个生产和使用周期中，绿色建筑才能真正发挥其作用。
当今的建筑成本之高是造成现在房价飞升的主要原因之一，许多专业人士认为高成本是可持续设计的主要障碍，只有私人住宅等高端建筑才可能进行绿色设计。事实上，随着环境问题越发突出，人们对如何与自然和谐共存越来越关注，可持续建筑在某些方面比普通建筑更容易筹集资金，拥有更多市场。另外，绿色设计的花费也未必就更高，原始成本范围内便有很多可操作性。此外，用长远的眼光来考虑，绿色建筑的造价其实要比传统建筑更低，起初看似高造价其实是包含了以后日常维护使用的价值。
在人类文明历史长河中，人与自然的和谐共生是永恒不变的主题。绿色设计必须适应当下的文化，同时也要肩负起对环境的责任，并最终将两者“天衣无缝”地结合在一起。美国建筑大师路易斯·康曾经说过：“过去的事物一直存在着。现在的事物一直存在着。将来的事物一直存在着。”从前矿物时代的生态平衡，在经过矿物燃料时代的不平衡，再进入到后矿物时代的再次平衡，整个过程中，成功的建筑融合了过去与现在，最终将进入美好的未来。今后绿色建筑模式的兴起与发展将成为一种社会和自然的共同需求。
（徐翊博/清华大学美术学院环境艺术设计系，文中图片由作者提供）
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