朱虹

引言

人類社會是自然界長期發(fā)展的產(chǎn)物，在遠(yuǎn)古的蒙昧?xí)r期就生活在大自然的懷抱中。起初人類抵御自然災(zāi)害能力低下，而敬畏地忍受著自然規(guī)律的制約與生存命運的擺布。隨著人類社會的不斷發(fā)展，我們清楚的看到建筑的存在與建筑技術(shù)的每一次進步，都是為人類改善居住環(huán)境和協(xié)調(diào)與大自然的關(guān)系進行頑強的努力。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和新技術(shù)的革命，特別是工業(yè)化時代的超速發(fā)展。出現(xiàn)了城市高樓林立，阡陌交通，爆發(fā)式的資源消費。高密度的污染及大規(guī)模的廢棄物產(chǎn)出。這種人為的人與自然的對抗越來越嚴(yán)重地威脅到人類自身安全與生存。臭氧空洞、溫室效應(yīng)、酸雨、沙塵暴、物種滅絕、水源匱乏、SARS等等。這些我們當(dāng)代人必須面對的危機與挑戰(zhàn)，是我們?nèi)祟愡^度發(fā)展，激化與自然的矛盾所導(dǎo)致的全球災(zāi)難與問題。

在我國改革開放、經(jīng)濟與社會發(fā)展日新月異的今天，對照歐，美國家在現(xiàn)代化發(fā)展過程中的痛苦經(jīng)歷與經(jīng)驗教訓(xùn)。中國的城市發(fā)展和城鎮(zhèn)化進程，不能再重蹈覆轍。在城市建設(shè)中一定要重新考慮人與自然的關(guān)系，尊重自然生態(tài)規(guī)律。讓越來越多的低碳建筑、低碳社區(qū)、低碳城市構(gòu)成我國未來希望的發(fā)展前景。

一、低碳建筑的可持續(xù)設(shè)計

（一）什么是低碳設(shè)計

低碳設(shè)計是一種在不減弱自然系統(tǒng)的健康發(fā)展和再生產(chǎn)能力的基礎(chǔ)上便能夠滿足人類需求的一種平衡設(shè)計。美國建筑師學(xué)會將低碳設(shè)計定義為“將這個系統(tǒng)賴以運轉(zhuǎn)的重要資源持續(xù)不斷地運用至將來的一種社會能力的設(shè)計”。在世界人口激增、能源需求量增加、環(huán)境持續(xù)污染的年代中，低碳設(shè)計正迅速成為當(dāng)今世界所提倡。

我們目前的經(jīng)濟體系中并沒有意識到那些已經(jīng)枯竭資源的價值以及環(huán)境污染和生物可持續(xù)性銳減的代價。如果每個人一天的碳排放量以數(shù)字記錄，可以得出一個人一天的碳足跡。記錄碳足跡可以提醒人類對大自然虧欠了多少。所以，對低碳設(shè)計的研究凸顯了我們對自然無節(jié)制攝取的克制和在日常行為中改善與自然之間關(guān)系的種種努力。我們漸漸地意識到環(huán)境可持續(xù)與經(jīng)濟可持續(xù)間的密切關(guān)系。如果說環(huán)境和經(jīng)濟可持續(xù)是目標(biāo)，那么低碳設(shè)計就是我們這些設(shè)計者們實現(xiàn)這一目標(biāo)的方法。低碳設(shè)計使能源惡消耗、效率低下、排污嚴(yán)重的系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)橛泄?jié)制利用資源、富有活力且可反復(fù)使用的循環(huán)系統(tǒng)。

（二）為什么要發(fā)展低碳建筑的可持續(xù)設(shè)計

目前人們越來越清晰的認(rèn)識到二氧化碳排放量猛增，會導(dǎo)致全球氣候變暖，而全球氣候變暖會對整個人類的生存和發(fā)展構(gòu)成嚴(yán)重威脅。實際上，城市里碳排放60%來源于建筑維持功能本身，而交通汽車只占到30%。氣候變化、空氣污染和資源緊缺，這一切促成了地方、區(qū)域和全球范圍日益增長的環(huán)境關(guān)注。其中可持續(xù)城市和低碳建筑的發(fā)展問題需要更多的關(guān)注，因為建造活動在消耗大量資源的同時制造大量的環(huán)境污染物。

對于發(fā)展中國家來說，低碳建筑思想也越來越受到重視，并已寫進國家的發(fā)展規(guī)劃中。事實上，早在2007年我國提出的《能源發(fā)展“十一五”規(guī)劃》中，明確提出到2010年，將使單位GDP能源消耗量比2006年降低20%的目標(biāo)。

建筑可持續(xù)目標(biāo)的最終達成需要所有建筑專業(yè)人員——建筑師和工程師的共同協(xié)作。政府也應(yīng)當(dāng)在可持續(xù)建筑的追求中發(fā)揮作用，鼓勵和促進有環(huán)境意識的建筑實踐。建筑的生命周期很長，我們今天做出的任何決定都會在今后幾十年中持續(xù)他們的影響。

二、上海世博會中建筑與環(huán)境的低碳設(shè)計

（一）低碳設(shè)計在建筑中的運用——以英國零碳建筑為例

1.英國零碳館的設(shè)計由來

2010上海世博會中，有一位來自英國的設(shè)計師比爾.鄧斯特提出顛覆城市傳統(tǒng)，徹底改變?nèi)藗兩畹睦砟睢１M管人們已經(jīng)意識到可持續(xù)發(fā)展的重要性，可是現(xiàn)代人的生活任然依賴那些需要排放二氧化碳的能源。比爾認(rèn)為要想徹底的改變城市環(huán)境就要改變?nèi)祟惖纳钅Ｊ?，讓人們不再依賴石油、煤油等能源。這座建筑之所以被稱為零碳館是因為他所需要的電力、水和食物完全是自給自足的，不需要世博區(qū)提供任何幫助。無論它舒適的空間，美麗的空中花園還是智能配套的設(shè)施，都讓人相信在這里可以找到理想的生活。

2.在設(shè)計初始分析英國零碳館所能運用的低碳材料

英國零碳館中所有的生活垃圾都可以被降解，并且轉(zhuǎn)化為火力發(fā)電能源。墻體附著有特殊的熒光涂料，白天儲存的太陽能量，將在夜間釋放熒光。以減少照明能耗。房子朝南的墻壁采用的是鏤空設(shè)計，以后會裝上玻璃，自然采光；而房子的北面墻壁則被設(shè)計為斜坡狀。玻璃窗采光，也和發(fā)電完美結(jié)合。屋頂?shù)奶柲軣崴?，將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能。另外還將種上一種名叫“景天”的半肉質(zhì)植物。“景天”不僅有助于防止冬天室內(nèi)的熱量散失，而且還能使零碳館從周邊各展館中“脫穎而出”。此外，四季恒溫是零碳館的最大特點。其中的秘訣就在于屋頂上的一個獨特的裝置“風(fēng)帽”。它們的任務(wù)就是時刻采集新鮮的空氣并調(diào)節(jié)室溫，讓室內(nèi)外的空氣不停地流通。

3.在設(shè)計過程中考慮英國零碳館的技術(shù)應(yīng)用

英國零碳館在上海建造時技術(shù)上遇到了一些全新的挑戰(zhàn)。歐洲處于寒帶氣候區(qū)，它需要的是制熱。然而在上海，它僅僅是一小部分時間需要制熱，大部分時間需要制冷。上海夏天濕熱的天氣，讓風(fēng)帽這種靠自然通風(fēng)，為室內(nèi)降溫的功能幾乎失靈。所以在降溫上需要找到新的技術(shù)方法。世博會最佳實踐區(qū)在黃埔江畔依江而建。江水就是最好的降溫元素。于是設(shè)計師改變風(fēng)帽的內(nèi)部循環(huán)系統(tǒng)。將一部分江水引到零碳館下方，與進入風(fēng)帽的熱空氣進行冷熱交換，空氣降溫之后再被分配到每個房間。這就可以在不使用空調(diào)的情況下依然保持室內(nèi)的涼快舒適。（如圖1、2）

（二）低碳設(shè)計對環(huán)境的影響——以西班牙空氣生態(tài)樹為例

低碳設(shè)計在環(huán)境中的運用非常廣泛。大到整個城市，小到樓前廣場。在過去十年中整個設(shè)計水平發(fā)展很快。但是總體感覺環(huán)境事業(yè)的發(fā)展有點浮躁，或許我們追求了更多視覺的沖擊，而忽略了對周邊環(huán)境的影響。

在上海世博園區(qū)里，一個最佳實踐區(qū)內(nèi)。有一個奇特外形的建筑，這就是來自西班牙的空氣生態(tài)樹。在園區(qū)內(nèi)人們發(fā)現(xiàn)了一個奇怪的現(xiàn)象。上海的氣溫達到35℃的高溫，園區(qū)內(nèi)進行施工的工人在休息的時間，不去安裝了空調(diào)的工人休息室休息，反而都來到這個西班牙的空氣生態(tài)樹下乘涼，并且在這個建筑物周圍沒有任何制冷設(shè)備。

經(jīng)過實踐我們發(fā)現(xiàn)，雖然空氣生態(tài)樹的建筑是一個開放式的空間，但是這里的溫度要比周圍低8-10度。設(shè)計師瓊斯﹒路易斯﹒瓦列霍在生態(tài)樹的傘狀結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)計了一個裝置，它可以將水霧化為超微粒子，擴散至空氣中，通過增加“傘”下的濕度，來達到降溫效果。為了更好的達到既環(huán)保又有好的降溫效果，設(shè)計師又在空氣生態(tài)樹上加裝了風(fēng)力發(fā)電機，他帶動空氣樹內(nèi)部的電扇轉(zhuǎn)動，使空氣循環(huán)流通。同時在空氣樹的外圍設(shè)計了黑色的紗布，來遮擋中午的陽光，以便達到更好的降溫效果。

三、實現(xiàn)建筑與環(huán)境低碳設(shè)計的方法

由于低碳設(shè)計涉及到整體的環(huán)境質(zhì)量，因此，與建筑材料與能源等相關(guān)的問題十分重要。事實上，低碳設(shè)計不一定要花費更多。而且，低碳設(shè)計能夠提高建筑物的價值。以下是對實現(xiàn)低碳建筑設(shè)計的幾種方法的簡單介紹：

（一）保證熱舒適度的同時提高能效

通過能源分析改進設(shè)計，利用完整的建筑體系安排以確保系統(tǒng)按照設(shè)計運行。首先謹(jǐn)慎而系統(tǒng)地降低建筑的整體荷載，當(dāng)所有的建筑荷載都降低后開始考慮建筑內(nèi)的機械系統(tǒng)。在降低建筑物的全部荷載后，就像對一些更小的設(shè)備那樣，所降低的就不僅僅是運行費用，而且還包括初始的投資。首先對建筑元素進行定位和模塊化，然后考慮建筑物的表皮，最后進行玻璃設(shè)計。能源分析應(yīng)當(dāng)與在建筑最初的概念設(shè)計開始就彼此融合，使設(shè)計團隊能夠充分認(rèn)識到特定的建筑類型、項目要求及氣候區(qū)域在能量設(shè)計當(dāng)中存在的問題。

（二）發(fā)展靈活設(shè)計以延長建筑壽命

通過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則和適于加熱、通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)、動力機通信系統(tǒng)的靈活基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)將應(yīng)對未來需求的靈活可變的設(shè)計融入發(fā)展之中。采用適于擴展的設(shè)計，在建設(shè)中避免使用改造難度大、造價高的埋入式的固定電纜、管道系統(tǒng)和暗槽。對于需要較長使用周期的設(shè)施應(yīng)進行相應(yīng)的設(shè)計，使建筑系統(tǒng)易于進行定期維修和選擇性的更換。對于預(yù)期使用壽命較短的設(shè)施則應(yīng)考慮其將來的可能用途或拆除的相關(guān)設(shè)計。

（三）利用與環(huán)境更協(xié)調(diào)的建筑材料

在整個生命周期內(nèi)評估建筑材料對環(huán)境的影響，如：材料中揮發(fā)性有機化合物的含量，可再生能力，可循環(huán)能力，低能耗、低污染性等是實施綠色建筑的重要環(huán)節(jié)。因此，要適當(dāng)應(yīng)用當(dāng)?shù)夭牧?，如麥秸、磚石以及木材等，從而將建筑材料本身所造成的污染降至最小。

四、低碳設(shè)計的未來

低碳設(shè)計本質(zhì)上是使環(huán)境設(shè)計更加人性化，通過與自然更多地接觸和對社會更多的關(guān)注提供更好的生活環(huán)境。建筑是有適應(yīng)性的。如果設(shè)計合理，建筑可以在很大范圍的環(huán)境情形下舒適安全。人類也是有適應(yīng)性的。他們可以生活在北極冰天雪地的單薄帳篷里，也可以生活在赤道上炎熱的沙漠里。只需要很簡單很直接地打開窗戶，就可以帶來更多對低碳的創(chuàng)造性使用，更多的流通空間和更多的自然光線，這些不僅是建筑在技術(shù)層面上更加節(jié)能，同時促進人與自然的交流。在走向可持續(xù)未來的過程中，我們不僅得到可見的好處，而且從心理上講，人們在可持續(xù)的建筑中感覺更好，從而增強了他們的安寧感，提高了工作效率。

在未來的一個世紀(jì)，全球溫度很可能還將持續(xù)上升，設(shè)計師們需要對建筑性能有更好的理解，才能保證被動和低能耗建筑持續(xù)有效地滿足使用者的需求、期待和福利。

五、結(jié)語

低碳建筑與景觀設(shè)計的理論體系和獨特的藝術(shù)形式深深的影響著當(dāng)代的城市、環(huán)境和建筑的發(fā)展。將低碳環(huán)保的能源利用技術(shù)與現(xiàn)代的建筑與環(huán)境有機融合，創(chuàng)造出更良好的人類居住環(huán)境和活動空間。合理的利用大自然中可再生資源，減小不可再生資源的浪費以及對環(huán)境的污染。這樣既可改善建筑物周圍的氣候，減少建筑物內(nèi)的溫度波動、凈化空氣、降低噪聲、美化環(huán)境。同時還能調(diào)節(jié)人的神經(jīng)系統(tǒng)，消除緊張及疲勞情緒，有益身心健康。低碳設(shè)計已經(jīng)成為當(dāng)代建筑、環(huán)境設(shè)計師重要的設(shè)計方式。

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【作者單位：上海大學(xué)美術(shù)學(xué)院】