建筑造型與被動式節(jié)能設(shè)計

我們的祖先僅僅依靠本土的材料和對周圍環(huán)境有限的知識來構(gòu)件他們的家園。他們也善于利用這些來達到目的。世界各地的房屋，根據(jù)氣候條件不同，一般來說修建的目標都是冬季保暖、夏季涼爽、開擴空間的防風、濕熱地區(qū)保證通風和陰涼等。那時沒有任何科技，所以只能通過建筑的造型來實現(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。

在更為遙遠的北方，氣候嚴酷，人們只能修建像氈房或者冰屋那樣的庇護所。這類建筑的入口朝向與風向相反；體量很小，易于供暖；盡量利用當?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)氣候條件的變化來調(diào)整他們生活的空間。比如說，帆布可以用來遮擋窗戶或庭院，避免陽光直射，也可以作為中世紀床的帷幔或頂篷。拉上帷幔，床的周圍就形成一個獨立的空間，跟房間里較冷的其余空間實現(xiàn)隔熱，睡著之后人體散發(fā)的熱量也更容易把這個小空間暖起來。中世紀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，不用任何額外的機械風扇，冬季室內(nèi)就能實現(xiàn)非常高效的供暖。并非很久之前，簡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，其熱量儲備能力讓建筑內(nèi)部保持氣候穩(wěn)定性。另外，舉架較高的房間空間也更大，無需使用額外的通風手段就能提供足夠的新鮮空氣。

上述這些被動式節(jié)能設(shè)計的實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)動的空調(diào)和通風系統(tǒng)讓我們?yōu)榱耸孢m而更空間、更無節(jié)制地使用看起來似乎無限的能源。這時，能源效率反而降低了。

當今，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、空調(diào)系統(tǒng)讓我們能夠達到所要求的舒適，但是在如此擁擠的環(huán)境中，我們卻無法再利用天然的手段。所有這些先進的系統(tǒng)都會增加能源的消耗，并且占用越來越多的空間——諷刺的是，我們還得想方設(shè)法再增加空間。降低層高就是個很好的例子。為了獲得更高的利潤，我們把層高設(shè)計得越來越低，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。可是，一部分多出來的空間還得被額外的通風系統(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)。效率往往意味著簡單。

被動式節(jié)能建筑意味著通過優(yōu)化其造型和系統(tǒng)來營造舒適的空間，同時盡可能降低成本。為了實現(xiàn)這個目標，我們必須用盡量簡單、緊湊的結(jié)構(gòu)將建筑的所有組成部件圍合起來。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，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，沒有直角的結(jié)構(gòu)，其施工和空間的利用都很難高效地進行。能夠滿足我們需求的第二好的造型是立方體。立方體造型的被動式節(jié)能建筑會是非常高效的，通過外墻的處理能夠讓能源損耗最小化，設(shè)計師也能更容易地利用所有空間。然而，這并不是說所有的被動式節(jié)能建筑就都應(yīng)該是立方體造型。正如前面所說，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)雜的其他造型會是針對某個開發(fā)項目來說最節(jié)能的。

就建筑的地理位置來說，需要根據(jù)它在地球上所處的位置以及當?shù)氐沫h(huán)境條件來決定其朝向布局和結(jié)構(gòu)類型。氣候、風力、周圍的植被等因素，我們都應(yīng)該盡量利用。當?shù)貤l件的方方面面都要納入考慮。風力作為冷源應(yīng)該盡量避免，但是也可以用來實現(xiàn)自然通風。冬季日照時間短，應(yīng)該讓陽光能夠照射進室內(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，通過較冷的一面減少能源損耗。同時，夏季炎熱的時段，建筑北側(cè)可以采用遮陽裝置，作為冷源，用于通風。所有這些方面都對我們設(shè)計的造型有著巨大的影響。

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

上述的所有因素看起來似乎會限制設(shè)計師的發(fā)揮，制約其創(chuàng)意。事實則相反，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)計師需要變劣勢為優(yōu)勢，尋求更好的、更有趣的建筑造型。

好的建筑應(yīng)該是通過建筑師的努力完美解決面臨的問題。沒有不必要的造型和空間，不追加成本，這應(yīng)該是高效的、非凡的建筑的評判標準?？臻g效率意味著能源效率，意味著降低建筑運營成本。布局緊湊、方便交通循環(huán)的建筑會讓人更喜歡。少一些設(shè)備占用空間，節(jié)省出來的空間就能用來綠化，改善生活空間的品質(zhì)。如果說密度是我們首要的要求，那么節(jié)省的空間可以用來做其他開發(fā)。

使有當?shù)夭牧稀缜拔乃f——能夠降低運輸成本，還能讓我們使用當?shù)氐膭趧恿?、知識和科技。另一方面，當?shù)夭牧贤ㄟ^建筑造型的藝術(shù)表達，能夠?qū)F(xiàn)代建筑和當?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?shù)氐奶厣托蜗?。在全球化的趨勢下，信息交流越來越容易，這讓我們——為國外材料或技術(shù)所著迷的設(shè)計師們——忘記去看一看當?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?shù)刭Y源呈現(xiàn)出最好的建筑表現(xiàn)。在被動式節(jié)能住宅的設(shè)計過程中，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)境條件是在整個的設(shè)計過程中應(yīng)該始終關(guān)注的，而在被動式節(jié)能住宅的設(shè)計中更顯得尤為重要。因此，我們應(yīng)該始終注意讓建筑與環(huán)境、與用地的特點緊密相關(guān)。這是好建筑的一項重要特征。

如前所述，被動式節(jié)能住宅應(yīng)該盡量利用它所在的地理位置。被動式住宅的造型設(shè)計意味著通過建筑手法實現(xiàn)以下目標：某些外立面要防風、御寒，而另外一些外立面則要盡量利用陽光。夏季，窗戶要采用遮陽裝置，避免過熱，遮陽外立面還能作為冷源，這一點非常重要。利用空氣自然對流意味著采用自然通風，無需額外的能源消耗。所有這些因素都會給外立面帶來有趣的變化，可能有些窗子較大，有些是閉合的，有些則更開敞、明亮。額外的天花板、百葉板、通風孔等則能根據(jù)天氣的變化來調(diào)整外立面，這樣，建筑的外觀會更加靈活、有趣。外立面所構(gòu)成元素的造型和特點不會被設(shè)計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)，比如機械通風、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)就會更容易隱藏，對建筑造型的影響就會更小。在“技術(shù)為王”的時代，建筑不顧造型的優(yōu)化，過度使用機械通風和空調(diào)等設(shè)備，本末倒置，設(shè)備取代了建筑。被動式住宅的設(shè)計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。這種被動式的設(shè)計方法也讓建筑重新回到這門藝術(shù)的本源。被動式節(jié)能建筑是可持續(xù)發(fā)展的旗幟，凸顯了人類對我們所生活的環(huán)境的尊重。

建筑一直是個很特別的學(xué)科。它結(jié)合了藝術(shù)、工程學(xué)、社會學(xué)和傳統(tǒng)技藝。近年來，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，無視當?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)計優(yōu)良的被動式節(jié)能建筑能夠在工程和建筑之間尋找到適當?shù)钠胶恻c。這樣的建筑能為我們提供舒適的生活和工作環(huán)境，同時與大自然和傳統(tǒng)相協(xié)調(diào)。我們設(shè)計師必須在被動式節(jié)能住宅的設(shè)計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，創(chuàng)造更好的建筑。