探尋大型公共建筑低碳發(fā)展之路

孫一民 肖毅強 王靜／ Sun Yinmin, Xian Yiqiang , Wang Jing

引言

在異動的全球氣候與喧囂的哥本哈根大會的“化學作用”下，“低碳”這一名詞終于席卷了我們的生活。人們的思想覺悟恍惚在一夜之間得到突飛猛進的提高，而身邊的種種事物正在迅速“被低碳”，甚至連娛樂明星也在電視里細致入微地向大家講解著低碳生活的重要。在建筑領域，與低碳相關的研究內容成為了國家政策的扶持對象，行業(yè)內的焦點問題以及設計人的熱門話題。這一切看來，建筑的低碳發(fā)展之路似乎觸手可及?？蓪嶋H上，當我們的建筑朝著“低碳”方向開始闊步前行時，有些問題還需要更深層次的思考。

1 低碳發(fā)展超越了“狹義”節(jié)能建筑研究

美國的研究表明，由建筑排放的CO2約占總排放量的39%。為了應對能源危機和氣候變暖，建筑業(yè)中與低碳相關的研究正在興起——建筑的低碳發(fā)展應運而生。低碳發(fā)展是一種改變傳統(tǒng)建筑模式來應對全球變暖挑戰(zhàn)的建造策略，其目標定位于有效緩解建筑對于環(huán)境的影響。

目前我國和美國的CO2排放量超過了全球總量的三成，與此同時我國還處在城市建設的高峰時期，排放量還有加速上升的趨勢。建筑作為剛性碳排放的領域，如果未來沒有有效的控制導向，那么建筑未來的發(fā)展必將成為我國經濟發(fā)展、社會進步難以承受之重。顯然，在中國經濟發(fā)展轉型與城市化進程中，建筑的低碳發(fā)展是一個關鍵問題。

我國CO2的高排放區(qū)域主要集中在“環(huán)渤海灣、長江三角洲、珠江三角洲等城市化密集地區(qū)”（顧朝，譚縱波，韓春強等，2009）。這些地區(qū)經濟發(fā)達，建筑活動頻繁，大眾舒適度要求高，也是建筑的低碳發(fā)展最為迫切的地區(qū)。

盡管有關低碳經濟的研究在我國早已開展，但對于建筑的低碳發(fā)展研究卻是剛剛起步。“低碳經濟”的概念實質是低能耗與低污染，核心問題是能源技術和減排技術的創(chuàng)新、產業(yè)結構和制度創(chuàng)新及人類生存發(fā)展觀念的根本性轉變。由低碳經濟的概念可知，建筑的低碳發(fā)展并非一個全新的事物，其研究的重要組成部分承接了節(jié)能建筑的理念。然而，傳統(tǒng)建筑節(jié)能研究，由于其核心內容的原因，導致其更加關注建筑設備及其系統(tǒng)、建筑材料，特別是維護材料的熱工性能指標。建筑的低碳發(fā)展的探索，將首先關注項目決策階段的策劃與可行性研究，其次是規(guī)劃設計階段的技術策略選擇，從而包括并超越節(jié)能建筑研究的領域。這意味著，要有利地推動我國建筑的低碳發(fā)展，需要從精明建造與整體優(yōu)化的角度全面推進。

建筑業(yè)的節(jié)能工作在近十年間一直是長抓不懈。例如，“十一五”期間，建筑節(jié)能承擔了我國全部節(jié)能任務40%左右的部分。但如果我國的建設速度依然保持甚至超越目前的建設速度和能耗強度，那么，到2020年我國的新增建筑面積將達到300億m2，相應建筑耗能將達到11億t標準煤，約等于4.5個三峽發(fā)電站的年發(fā)電量。在未來20年，建筑耗能將成為我國的主要能源消費的增長點。建筑節(jié)能的工作依然是任重道遠。

當然，建筑的低碳發(fā)展也不完成等同節(jié)能建筑。在工業(yè)革命這200年間積累的CO2，僅僅依靠建筑的節(jié)能減排技術手段難以完全解決。對于建筑的低碳發(fā)展的探索，我們需要是基于現有的節(jié)能研究并對其進行發(fā)展，創(chuàng)造更為多元化的標準與措施。

2 大型公共建筑是低碳發(fā)展的重點對象

公共建筑作為一種建筑類型，本意是指民用建筑中的非住宅類建筑。但“大型公共建筑”的定義方式則并非如此，這是一個從能耗角度確定的術語。

“公共建筑除采暖外的單位面積能耗隨地域的變化不大，而與公共建筑的體量與規(guī)模成正比，當單棟面積超過2萬m2，并且采用中央空調時，其單位建筑面積能耗是普通規(guī)模的不采用中央空調的公共建筑能耗的3～8倍，并且其用能的特點和存在的主要問題也與普通規(guī)模的公共建筑不同”（清華大學建筑節(jié)能研究中心，2009）。由此可見，“大型公共建筑”從公共建筑中界定出的是一群能耗高的建筑們，而決非某一類或幾類建筑類型。自然，大型公共建筑必然成為建筑節(jié)能研究工作關注的重點。

從調查所得的數據來看，大型公共建筑的能耗的確驚人。如清華大學建筑節(jié)能研究中心的研究報告（2009）顯示，“我國2萬m2以上的大型公共建筑面積占城鎮(zhèn)建筑面積的比例不到4%，但是能耗卻占到建筑能耗的20%以上，其中單位面積耗電量更是普通民宅的10～15倍”。因此，建筑節(jié)能專家一直都認為，大型公共建筑的節(jié)能潛力巨大，相當多的建筑節(jié)能研究都是圍繞著大型公共建筑的節(jié)能來展開。

實際上，大型公共建筑的節(jié)能工作不僅僅只具有良好的能源效益，同時也獲得了巨大的示范效益。大型公共建筑作為城市現代化的象征，傳達著人類的經驗、感受和思想情操，擁有極為突出的標志地位與美學效果。在我國，由于對大型公共建筑標志性的追求，帶來了更為突出的能耗問題。鳥巢、水立方標志性的成功，忽略了我國現階段體育建筑建設中普遍存在的對簡單問題復雜化、材料過度應用和技術堆砌導致的高成本建造模式，其深遠的負面影響將不斷顯露出來。

在低碳時代來臨之際，大型公共建筑無疑仍是研究領域的重要對象。抓住了大型公共建筑這個主要矛盾，等于覓得建筑的低碳發(fā)展工作的切入點。

3 不同地域氣候的區(qū)分問題不容忽視

建筑如何響應氣候是一個伴隨著建筑誕生直至成長的古老問題。在建筑的設計過程中，這個問題一直困擾著設計人員，但也是激發(fā)設計靈感的重要源泉。當我們展開建筑的低碳發(fā)展研究時，如何使得建筑應對氣候，依然是舉足輕重的大問題。

其實，在我國的節(jié)能建筑研究中，氣候應對這個問題并沒有得到很好的解決。特別是在我國南方的很多城市，由于對地域氣候特征認識度不足，照搬照抄發(fā)達國家既有的建筑節(jié)能模式，很多技術手段被盲目地使用。這種設計方式不僅沒有應對氣候，甚至造成了更大的能耗問題。例如，在我國濕熱地區(qū)利用外遮陽可以得到很好的節(jié)能效果。但是很多新建建筑，大量使用了雙層皮幕墻，尤其是內循環(huán)的模式。這種技術在溫帶國家是一種能取得極佳節(jié)能效果的成熟技術，但在濕熱地區(qū)的不當使用卻增加了額外的空調負擔。即使能采用其他補償措施達到一定的節(jié)能效果，但也造成巨大的投資浪費，而且多半也是節(jié)能源不節(jié)資源。這種節(jié)能設計方式是很值得商榷的。

建筑技術盲目使用的根本原因是設計人員沒有認清技術手段與氣候的相互關系，而采用“一刀切”的方法將建筑節(jié)能簡化為若干技術措施的拼合，這顯然與建筑的本質相悖。要解決建筑應對氣候的問題，我們仍然提倡采用適宜技術。真正應變氣候的建筑是以最小的環(huán)境支出換取舒適要求。多層次建筑技術混合形成的適宜技術，并非某一個或一些孤立的技術，而是基于各類高技術與低技術、主動技術與被動技術的綜合擇優(yōu)與整體融合。其實，無論采用何種建筑技術，都需要在投入產出與綜合效益上取得平衡。如果背離了這些原則，建筑也僅僅徒有技術的光環(huán)而已。建國初年，夏昌士、陳伯齊等先生即主導當時華南工學院的亞熱帶建筑研究，在國內建筑界率先提出關注地域氣候對建筑影響的建筑科學研究問題，《亞熱帶建筑的降溫問題》發(fā)表于20世紀50年代《建筑學報》,先后完成了一系列低造價、適合亞熱帶地區(qū)建造使用的建筑作品與建筑研究，創(chuàng)始了被譽為“夏氏遮陽”的節(jié)能手段，成為探索建筑低碳發(fā)展的先驅。

4 必須立足全過程、整體優(yōu)化的視野

探索我國大型公共建筑低碳發(fā)展的道路必須回歸建筑的原始訴求，關注建造過程，立足整體優(yōu)化的視野。

全過程，代表著前端：將低碳發(fā)展策略運用于決策之初，并貫穿規(guī)劃設計與建造施工始終，后端：建筑使用、維護、改造過程延續(xù)低碳策略，反饋決策修正。

整體優(yōu)化意味著對現有的大型公共建筑節(jié)能研究內容進行擴充。原有研究主要集中于通過建筑的物理技術手段、材料與設備技術實現節(jié)能。公共建筑節(jié)能設計標準從建筑維護結構熱工性能以及采暖通風、空氣調節(jié)系統(tǒng)的節(jié)能設計方面進行規(guī)定，而建筑工程實踐則是采用先進的節(jié)能技術與設備的集成運用。這種研究的思路雖然大幅減少了建筑能耗，但卻未能挖掘建筑載體自身通過整體優(yōu)化得到的節(jié)能潛力。

理想的研究模式應該立足于建造過程的高度整體性，充分考慮建筑項目建議、可行性研究、建筑布局、交通模式、空間形態(tài)及行為模式等多方面的環(huán)節(jié)與層次，同時針對地域氣候的不同，通過設計手段改善物理條件。建筑作為人類生活永恒的自我表現形式，其群體關系、內外空間、邏輯結構與立面形式都體現出了特定條件的社會生活的功能。建筑設計本身是一種通過功能和技術的整合表現轉化的藝術，在其工作過程中要對功能、技術與美學的各類要素進行整合達到最優(yōu)，具體涉及了空間體量、尺度、構圖、光線、質地、色彩和形式，以及朝向、材料、構造、環(huán)境設計與室內控制等等。設計過程中的空間分區(qū)、室內外行動路線、人的行為和活動方式等領域都與人的生活息息相關。要開創(chuàng)低碳生活，這些承載、引導人類生活的空間場所應該做更為細致深入地研究。

大型公共建筑作為低碳研究的“排頭兵”，從整合優(yōu)化的思路出發(fā)進行節(jié)能涉及的領域頗多，較為重要的三個方面是建筑布局節(jié)能、交通組織節(jié)能、空間形態(tài)節(jié)能。

大型公共建筑與城市的關系密切，通過倡導城市用地功能的混合使用和集約開發(fā)，可以構建可持續(xù)性功能空間系統(tǒng)。大型公共建筑的交通系統(tǒng)，有內有外、動靜結合，公眾流線復雜，將城市交通理論與人的行為研究結合，對于交通綜合降碳大有裨益?？臻g形態(tài)包括了空間的系統(tǒng)、技術形態(tài)與能量管理。在大型公共建筑的不同建筑類別中，具有內在的形狀、大小、布局等特征規(guī)律，深入挖掘這些規(guī)律與耗能之間的變化規(guī)律，其中也是大有文章。

展望

根據目前的研究，到2050年只有將大氣CO2濃度的增幅控制在工業(yè)化前水平的兩倍以內，才有可能避免極端氣候的發(fā)生。

在建筑的發(fā)展歷程中經歷了多次變革，構造與結構都曾左右過建筑的發(fā)展。在2010年，這個新世紀來臨10年的日子，建筑可能正在面對著能量系統(tǒng)決定自身未來走向的重大發(fā)展階段。基于環(huán)境友好的低碳發(fā)展模式，是建筑學發(fā)展必需面對的問題。所幸當代科技的昌明，使我們能夠更嚴密地建立建筑物質系統(tǒng)，更精明地使用空間和能源，更高效地管理建筑環(huán)境。但要真正實現將建筑的低碳之路，研究回歸建筑本體的實質，設計傾聽地域氣候的訴求，或許也是我們必須做出的選擇。

[1]顧朝林，譚縱波，韓春強等.氣候變化與低碳城市規(guī)劃[M].南京：東南大學出版社，2009.

[2]清華大學建筑節(jié)能研究中心.中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告2009[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[3]愛民.應變建筑——大陸性氣候的生態(tài)策略[M].上海：同濟大學出版社，2003.

[4]孫一民.產、學、研，密切結合，相互促進的體育建筑實踐[J].南方建筑，2009(5)：24-27.

[5]郎四維.《公共建筑節(jié)能設計標準》編制思路和要點[C].全國空調與熱泵節(jié)能技術交流會論文集，2005

[6] 肖毅強，馮江.華南理工大學建筑學院建筑教育與創(chuàng)作思想的形成與發(fā)展[J].南方建筑，2008年(1):23-27.

[7]肖毅強，施亮.夏昌世的創(chuàng)作思想及其對嶺南現代建筑的影響[J].時代建筑，2007(5):32-37.