建筑造型與被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)

我們的祖先僅僅依靠本土的材料和對(duì)周圍環(huán)境有限的知識(shí)來(lái)構(gòu)件他們的家園。他們也善于利用這些來(lái)達(dá)到目的。世界各地的房屋，根據(jù)氣候條件不同，一般來(lái)說(shuō)修建的目標(biāo)都是冬季保暖、夏季涼爽、開(kāi)擴(kuò)空間的防風(fēng)、濕熱地區(qū)保證通風(fēng)和陰涼等。那時(shí)沒(méi)有任何科技，所以只能通過(guò)建筑的造型來(lái)實(shí)現(xiàn)生活和工作空間的舒適。

南歐和北非的很多民居聚落都是這樣，有寬敞的庭院，舒適涼爽，而在較為寒冷的地區(qū)，早期建筑則慣用小體量的結(jié)構(gòu)，搭配窄窗、厚重的石墻或者木墻，墻壁上內(nèi)置壁爐。

在更為遙遠(yuǎn)的北方，氣候嚴(yán)酷，人們只能修建像氈房或者冰屋那樣的庇護(hù)所。這類建筑的入口朝向與風(fēng)向相反；體量很小，易于供暖；盡量利用當(dāng)?shù)乜捎玫慕ㄖ牧稀@些都使其成為節(jié)能建筑的基本范例。

早期的人們利用可以更換的構(gòu)件，根據(jù)氣候條件的變化來(lái)調(diào)整他們生活的空間。比如說(shuō)，帆布可以用來(lái)遮擋窗戶或庭院，避免陽(yáng)光直射，也可以作為中世紀(jì)床的帷幔或頂篷。拉上帷幔，床的周圍就形成一個(gè)獨(dú)立的空間，跟房間里較冷的其余空間實(shí)現(xiàn)隔熱，睡著之后人體散發(fā)的熱量也更容易把這個(gè)小空間暖起來(lái)。中世紀(jì)的城堡一般采用空氣加熱系統(tǒng)，把廚房和壁爐的熱氣通過(guò)復(fù)雜的墻內(nèi)煙道傳送到其他空間。僅利用這種熱氣傳送，不用任何額外的機(jī)械風(fēng)扇，冬季室內(nèi)就能實(shí)現(xiàn)非常高效的供暖。并非很久之前，簡(jiǎn)單的厚磚墻還在作為保溫手段廣泛使用，隔熱御寒效果很好，其熱量?jī)?chǔ)備能力讓建筑內(nèi)部保持氣候穩(wěn)定性。另外，舉架較高的房間空間也更大，無(wú)需使用額外的通風(fēng)手段就能提供足夠的新鮮空氣。

上述這些被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)的實(shí)例反映了我們的祖先是如何嘗試以盡可能高效的方式利用可用資源和技術(shù)。

有了現(xiàn)代科技，化石燃料成為唾手可得的熱源；電力驅(qū)動(dòng)的空調(diào)和通風(fēng)系統(tǒng)讓我們?yōu)榱耸孢m而更空間、更無(wú)節(jié)制地使用看起來(lái)似乎無(wú)限的能源。這時(shí)，能源效率反而降低了。

當(dāng)今，空間有限，我們追求更密集、更快速的建筑結(jié)構(gòu)。現(xiàn)代科技的發(fā)展讓人們對(duì)舒適的天然的永恒欲望得到滿足。我們都能使用全球各地的建筑材料，而本地傳統(tǒng)的技藝卻丟失了。利用科技建造的供暖、通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)讓我們能夠達(dá)到所要求的舒適，但是在如此擁擠的環(huán)境中，我們卻無(wú)法再利用天然的手段。所有這些先進(jìn)的系統(tǒng)都會(huì)增加能源的消耗，并且占用越來(lái)越多的空間——諷刺的是，我們還得想方設(shè)法再增加空間。降低層高就是個(gè)很好的例子。為了獲得更高的利潤(rùn)，我們把層高設(shè)計(jì)得越來(lái)越低，這樣，相同的建筑高度就能容納更多樓層。因此，空間的容量更小，就需要供應(yīng)額外的新鮮空氣?？墒牵徊糠侄喑鰜?lái)的空間還得被額外的通風(fēng)系統(tǒng)占用。這些額外的技術(shù)系統(tǒng)的修造和操控都要增加成本，常常造成低效率的惡性循環(huán)。效率往往意味著簡(jiǎn)單。

被動(dòng)式節(jié)能建筑意味著通過(guò)優(yōu)化其造型和系統(tǒng)來(lái)營(yíng)造舒適的空間，同時(shí)盡可能降低成本。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，我們必須用盡量簡(jiǎn)單、緊湊的結(jié)構(gòu)將建筑的所有組成部件圍合起來(lái)。我們需要讓建筑外層和內(nèi)部的輔助空間最小化。從理論上說(shuō)，能夠讓建筑外層最小化的最有效的造型就是球形。然而，球形的造型卻很難用作建筑結(jié)構(gòu)。從建筑的角度上說(shuō)，沒(méi)有直角的結(jié)構(gòu)，其施工和空間的利用都很難高效地進(jìn)行。能夠滿足我們需求的第二好的造型是立方體。立方體造型的被動(dòng)式節(jié)能建筑會(huì)是非常高效的，通過(guò)外墻的處理能夠讓能源損耗最小化，設(shè)計(jì)師也能更容易地利用所有空間。然而，這并不是說(shuō)所有的被動(dòng)式節(jié)能建筑就都應(yīng)該是立方體造型。正如前面所說(shuō)，高效率意味著優(yōu)化，而優(yōu)化意味著需要將所有的因素納入考慮范圍。建筑用地的各種條件，包括地理位置、地形構(gòu)造、周圍環(huán)境、建筑功能、可用材料和預(yù)算要求等，全都要優(yōu)化，才能決定建筑最終的造型。所以，也許比立方體更復(fù)雜的其他造型會(huì)是針對(duì)某個(gè)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目來(lái)說(shuō)最節(jié)能的。

就建筑的地理位置來(lái)說(shuō)，需要根據(jù)它在地球上所處的位置以及當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件來(lái)決定其朝向布局和結(jié)構(gòu)類型。氣候、風(fēng)力、周圍的植被等因素，我們都應(yīng)該盡量利用。當(dāng)?shù)貤l件的方方面面都要納入考慮。風(fēng)力作為冷源應(yīng)該盡量避免，但是也可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)。冬季日照時(shí)間短，應(yīng)該讓陽(yáng)光能夠照射進(jìn)室內(nèi)，但是夏季的日光熱能卻應(yīng)該減少。制熱水的集光器和太陽(yáng)能光伏板應(yīng)該盡量暴露在朝南的外立面或者屋頂上。北側(cè)的立面需要做好隔熱，通過(guò)較冷的一面減少能源損耗。同時(shí)，夏季炎熱的時(shí)段，建筑北側(cè)可以采用遮陽(yáng)裝置，作為冷源，用于通風(fēng)。所有這些方面都對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)的造型有著巨大的影響。

能源效率不僅是指建筑運(yùn)營(yíng)中的效率，也是施工中的效率。因此，被動(dòng)式節(jié)能建筑需要使用當(dāng)?shù)氐目稍偕茉匆约爱?dāng)?shù)夭牧虾图夹g(shù)。使用全球材料往往意味著長(zhǎng)途運(yùn)輸，還包括從原材料到生產(chǎn)商的運(yùn)輸。大公司使用來(lái)自世界各地的材料，然后再把他們的產(chǎn)品銷往各個(gè)遙遠(yuǎn)的地方。燃料燃燒產(chǎn)生的大量生成物以及其他污染物會(huì)在運(yùn)輸過(guò)程中排施。而使用當(dāng)?shù)匦」S生產(chǎn)的材料就能有效減少運(yùn)輸需求，進(jìn)而減少環(huán)境污染物的排放。

上述的所有因素看起來(lái)似乎會(huì)限制設(shè)計(jì)師的發(fā)揮，制約其創(chuàng)意。事實(shí)則相反，我們要利用這些因素作為我們的靈感，作為產(chǎn)生優(yōu)秀建筑造型的觸發(fā)器。設(shè)計(jì)師需要變劣勢(shì)為優(yōu)勢(shì)，尋求更好的、更有趣的建筑造型。

好的建筑應(yīng)該是通過(guò)建筑師的努力完美解決面臨的問(wèn)題。沒(méi)有不必要的造型和空間，不追加成本，這應(yīng)該是高效的、非凡的建筑的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。空間效率意味著能源效率，意味著降低建筑運(yùn)營(yíng)成本。布局緊湊、方便交通循環(huán)的建筑會(huì)讓人更喜歡。少一些設(shè)備占用空間，節(jié)省出來(lái)的空間就能用來(lái)綠化，改善生活空間的品質(zhì)。如果說(shuō)密度是我們首要的要求，那么節(jié)省的空間可以用來(lái)做其他開(kāi)發(fā)。

使有當(dāng)?shù)夭牧稀缜拔乃f(shuō)——能夠降低運(yùn)輸成本，還能讓我們使用當(dāng)?shù)氐膭趧?dòng)力、知識(shí)和科技。另一方面，當(dāng)?shù)夭牧贤ㄟ^(guò)建筑造型的藝術(shù)表達(dá)，能夠?qū)F(xiàn)代建筑和當(dāng)?shù)氐膫鹘y(tǒng)凝結(jié)在一起。這意味著傳統(tǒng)的延續(xù)，而傳統(tǒng)決定了當(dāng)?shù)氐奶厣托蜗?。在全球化的趨?shì)下，信息交流越來(lái)越容易，這讓我們——為國(guó)外材料或技術(shù)所著迷的設(shè)計(jì)師們——忘記去看一看當(dāng)?shù)氐馁Y源。我們應(yīng)該看看周圍，就地尋求解決方案，利用當(dāng)?shù)刭Y源呈現(xiàn)出最好的建筑表現(xiàn)。在被動(dòng)式節(jié)能住宅的設(shè)計(jì)過(guò)程中，建筑具體的位置和朝向至關(guān)重要。建筑師必須要研究并理解周圍環(huán)境的條件。環(huán)境條件是在整個(gè)的設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該始終關(guān)注的，而在被動(dòng)式節(jié)能住宅的設(shè)計(jì)中更顯得尤為重要。因此，我們應(yīng)該始終注意讓建筑與環(huán)境、與用地的特點(diǎn)緊密相關(guān)。這是好建筑的一項(xiàng)重要特征。

如前所述，被動(dòng)式節(jié)能住宅應(yīng)該盡量利用它所在的地理位置。被動(dòng)式住宅的造型設(shè)計(jì)意味著通過(guò)建筑手法實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：某些外立面要防風(fēng)、御寒，而另外一些外立面則要盡量利用陽(yáng)光。夏季，窗戶要采用遮陽(yáng)裝置，避免過(guò)熱，遮陽(yáng)外立面還能作為冷源，這一點(diǎn)非常重要。利用空氣自然對(duì)流意味著采用自然通風(fēng)，無(wú)需額外的能源消耗。所有這些因素都會(huì)給外立面帶來(lái)有趣的變化，可能有些窗子較大，有些是閉合的，有些則更開(kāi)敞、明亮。額外的天花板、百葉板、通風(fēng)孔等則能根據(jù)天氣的變化來(lái)調(diào)整外立面，這樣，建筑的外觀會(huì)更加靈活、有趣。外立面所構(gòu)成元素的造型和特點(diǎn)不會(huì)被設(shè)計(jì)師的想象力和可用的資源所限制。

所有的技術(shù)設(shè)備和系統(tǒng)，比如機(jī)械通風(fēng)、熱回收、熱泵、LED燈以及其他低能耗的系統(tǒng)，只是建筑造型和結(jié)構(gòu)背后的支撐。如果我們只用必要的設(shè)備，那么所有這些系統(tǒng)就會(huì)更容易隱藏，對(duì)建筑造型的影響就會(huì)更小。在“技術(shù)為王”的時(shí)代，建筑不顧造型的優(yōu)化，過(guò)度使用機(jī)械通風(fēng)和空調(diào)等設(shè)備，本末倒置，設(shè)備取代了建筑。被動(dòng)式住宅的設(shè)計(jì)讓建筑的造型重新回到重要的地位，比其他一切建筑特征都更重要。這種被動(dòng)式的設(shè)計(jì)方法也讓建筑重新回到這門(mén)藝術(shù)的本源。被動(dòng)式節(jié)能建筑是可持續(xù)發(fā)展的旗幟，凸顯了人類對(duì)我們所生活的環(huán)境的尊重。

建筑一直是個(gè)很特別的學(xué)科。它結(jié)合了藝術(shù)、工程學(xué)、社會(huì)學(xué)和傳統(tǒng)技藝。近年來(lái)，裝置工程、一元化、全球化等思潮常常統(tǒng)治了建筑領(lǐng)域。在世界各地，數(shù)以千計(jì)的建筑拔地而起，技術(shù)上很復(fù)雜，但是枯燥乏味，跟周圍的環(huán)境割裂。這樣的建筑，無(wú)視當(dāng)?shù)氐募榷l件，代表的僅僅是工程，而不是真正意義上的建筑。設(shè)計(jì)優(yōu)良的被動(dòng)式節(jié)能建筑能夠在工程和建筑之間尋找到適當(dāng)?shù)钠胶恻c(diǎn)。這樣的建筑能為我們提供舒適的生活和工作環(huán)境，同時(shí)與大自然和傳統(tǒng)相協(xié)調(diào)。我們?cè)O(shè)計(jì)師必須在被動(dòng)式節(jié)能住宅的設(shè)計(jì)中利用既定條件和限制，視之為靈感與挑戰(zhàn)。我們要把第一眼看上去好像是障礙的因素變成我們的優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)造更好的建筑。