绿色生态建筑——现代建筑的追求

我国的高层建筑有近七十年的历史，东北地区，现代化高层建筑的诞生仅有二十几年的历史，然而城市中任何建筑都是城市设计、规划的一部分，城市设计是一项十分复杂的工作，我国在这方面的经验不多，而且管理机制尚不健全，往往受一些因素的影响，工作不甚周密和协调，甚至失去控制，有许多的问题等待我们去解决，有待于探索和改进，所以说，今天的高层建筑设计仍处在一个不太成熟的阶段。

高层建筑体形庞大，如，容积率过高，相邻建筑互相遮挡、不通透，形成大面积阴影区，城市人居环境质量下降，市中心人口膨胀、交通拥挤。除此之外，近些年在某些城市建高层建筑已成风气，设计者往往贪大求高，大部分精力放在追求立面形式和使用功能上，而往往忽略生态环境的保护、建筑设计节能意识淡薄，造成高能耗、低效益，影响常年使用，浪费巨大。

二、实例

柏林国会大厦

主要依靠自然采光而且具有顶光，通过透明的穹顶和倒锥体的反射将光水平反射到下面的议会大厅，议会大厅两侧的内天井也可以补充自然光线，基本上可以保证议会大厅内的照明，从而减少了平时的人工照明。穹顶内还设有一个随日照方向自动调整方位的遮光板，遮光板的作用是防止热辐射和避免眩光。沿着导轨缓缓移动的遮光板和倒锤形反射体都有着极强的雕塑感，日落之后，穹顶的作用正好与白天相反，室内灯光向外放射，玻璃穹顶成了发光体。　

在这个建筑中，对‘风’的处理显得很熟练，他将基本的空气动力学原理应用于高度复杂的建筑中，并将通风系统融入到建筑造型艺术中——作为整个国会大厦视觉精华的玻璃穹顶恰恰是通风系统的排风口。

议会大厅的遮阳和通风系统的动力都来源于装在屋顶上的太阳能发电装置，无污染，整个建筑自成一个系统。正如福斯特自己宣称的，他的这个改建工程是一个“生态结构”。

三、总结和看法

从这个例子以及其他高技派的作品中，发现福斯特为代表的建筑师的设计理念和手法并非放四海而皆准的，尤其对于那些经济不够发达的地区，但随着日益恶化的生态环境和全球性能源危机，这种可持续建筑理念变的很有必要，因为它关注的焦点是建筑的灵活性和生态环境。

建筑的灵活性体现在建筑内部空间的灵活划分上，可根据需要进行扩展而不影响原有建筑的正常使用，这种灵活性主要依靠先进的结构和现代化设备体系来实现。

至于对生态环境的关注是最突出的。建筑师利用先进的结构和设备，材料和工艺，结合不同的地区特殊气候条件，因地制宜，努力创造出理想的人工环境。在不断探索的过程中形成了自己的气候观。但与那些乡土主义不同，这写建筑师对气候的态度不是一味的迁就，正如他们不迁就传统建筑一样。他们根本追求的是创造一种健康、舒适的人工建筑微气候。建筑就是关乎人类及其生活质量的，这些才是建筑师真正的动力，风格和形式都是在第二位的。健康、宜人的建筑微气候是目的，工艺技术是手段，这里没有符号和文脉，没有解构和建构，没有晦涩的哲学词汇。“以人为本”的精神在这类建筑中得到最深刻的体现。

而他们对微气候的关注主要是：1，适宜的温度和湿度；2，尽可能多的获得自然采光；3，最大限度的获得自然通风。当然在不同气候的地区，三者的侧重点和处理方式又是有所不同的。而三者之间也是常会有矛盾的，例如在热带地区过量的自然采光会增加建筑的热量，使室内温度过高。因此通过高效的人工技术手段实现以上的目标或达到各方面的平衡是关键。

四、几种节能途径

1.墙体节能

墙体是建筑外围护结构的主体,其所用材料的保温性能直接影响建筑的耗热量。我国以实心粘土砖为墙体材料,保温性能不能满足设计标准。以外墙为例,JGJ26-1995标准规定,在建筑物形体系数(建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值)小于0.3时,北京地区传热系数不超过1.16Ｗ/(m2·Ｋ),而目前常用的内抹灰砖墙,传热系数都大于上述节能标准数值。因而在节能的前提下，应进一步推广空心砖墙及其复合墙体技术。

2.门窗节能

外门窗是住宅能耗散失的最薄弱部位，其能耗占住宅总能耗的比例较大，其中传热损失为1/3，冷风渗透为1/3，所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下，尽量减小住宅外门窗洞口的面积，提高外门窗的气密性，减少冷风渗透，提高外门窗本身的保温性能，减少外门窗本身的传热量。其节能措施有:

（1）控制住宅窗墙比。住宅窗墙比是指住宅窗户洞口面积与住宅立面单元面积的比值，JGJ26-1995《民用建筑节能设计标准（采暖居住部分）》对不同朝向的住宅窗墙比做了严格的规定，指出“北向、东向和西向、南向的窗墙比分别不应超过20%、30%、35%”。

（2）提高住宅外窗的气密性，减少冷空气渗透。如设置泡沫塑料密封条，使用新型的、密封性能良好的门窗材料。而门窗框与墙间的缝隙可用弹性松软型材料（如毛毡）、弹性密闭型材料（如聚乙烯泡沫材料）、密封膏以及边框设灰口等密封;框与扇的密封可用橡胶、橡塑或泡沫密封条以及高低缝、回风槽等;扇与扇之间的密封可用密封条、高低缝及缝外压条等;扇与玻璃之间的密封可用各种弹性压条等。

（3）改善住宅门窗的保温性能。户门与阳台门应结合防火、防盗要求，在门的空腹内填充聚苯乙烯板或岩棉板，以增加其绝热性能;窗户最好采用钢塑复合窗和塑料窗，这样可避免金属窗产生的冷桥，可设置双玻璃或三玻璃，并积极采用中空玻璃、镀膜玻璃，有条件的住宅可采用低辐射玻璃;缩短窗扇的缝隙长度，采用大窗扇，减少小窗扇，扩大单块玻璃的面积，减少窗芯，合理地减少可开启的窗扇面积，适当增加固定玻璃及固定窗扇的面积。

（4）设置“温度阻尼区”。所谓温度阻尼区就是在室内与室外之间设有一中间层次，这一中间层次象热闸一样可阻止室外冷风的直接渗透，减少外墙、外窗的热耗损。在住宅中，将北阳台的外门、窗全部用密封阳台封闭起来，外门设防风门斗，防止冷风倒灌，楼梯间设计成封闭式的，对屋顶上人孔进行封闭处理等措施均能收到良好的节能效果。

3.屋面节能

在不断改进建筑外墙、外窗的保温性能后，还必须进一步加强屋面保温隔热的研究。屋面节能措施的要点，其一是屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料，以免屋面重量、厚度过大;其二是屋面保温层不宜选用吸水率较大的保温材料以防屋面湿作业时因保温层大量吸水而降低保温效果，如选用吸水率较高的保温材料，屋面上应设置排气孔以排除保温层内不易排出的水分。现在，高效保温材料已经开始应用于屋面，一些建筑的屋面保温，采用膨胀珍珠岩保温芯板保温层代替常规的沥青珍珠岩或水泥珍珠岩做法，就克服了常规作法的诸多缺点。这种保温芯板施工方便、价格低廉、不污染环境;芯板为柔性制品，不仅适用于具有平面的屋面，也可用于带有曲面的屋面，其保温工程更可显示出它的优越性。其主要技术指标，表观密度为110～150kg/m3;导热系数为0.04～0.06W/m·K;蓄热系数为0.90～0.11m2·K。抗压强度大于0.2MPa;吸水率小于0.01%;蒸汽渗透系数为2.18×10-7g/m.n.Pa[5]。这些指标充分体现了膨胀珍珠岩密度较小，导热系数较低，而且吸水率和蒸汽渗透系数也都很低。这是保温性能好的材料所必须具备的。2001年已经在西宁污水处理厂的数百平方米屋面工程中使用，收到了好的技术经济效果。

4.利用太阳能

地球拦截的太阳辐射能相当于目前全球电力消费量的1500倍。而在现有技术、经济条件下可供开发利用的太阳能，只占理论资源量的很小一部分。据美国能源部评估，1990年美国太阳能经济可开发资源量约为22Mtce/年，仅为技术可开发量的0.6%。所以，太阳能的开发利用有巨大的潜力。太阳能作为一种可再生的洁净能源，是建筑上很具有利用潜力的新能源之一。太阳能在建筑上的利用方式主要有，被动式太阳能采暖、太阳能供热水、主动式太阳能采暖与空调、以及太阳能发电等等。我国太阳能资源丰富，陆地每年接受的太阳辐射能，相当于2.4×1012tec，2/3国土面积的太阳能总辐射量超过0.6MJ/m2[6]。如果将太阳能源充分加以利用，不仅有可能节省大量常规能源，而且有可能在某些区域完全利用太阳能采暖。

5.夜间通风

夜间通风方法的原理是在夜间引入室外的冷空气，通过冷空气与作为蓄热材料的建筑维护结构接触换热，冷却建筑材料，达到蓄冷目的。在夏季，为了获得舒适的室内环境，则需要空调供冷系统。而此时，因为夜间的室外空气温度比白天低得多，所以夜间室外冷空气则可以作为一种很好的自然冷源加以利用。严格地说，只要室外空气温度低于室内空气温度，此时的室外冷空气就可视为可利用的自然冷源。

四、国外经验启示

国外绿色生态建筑是从建筑节能起步的。1973年的中东石油危机，造成全球经济衰退，发达国家的经济遭受重创。痛定思痛，各发达国家不约而同地推出各种强制性的节能措施，其中，占总能耗约一半甚至更高的建筑，自然受到了特别的重视。通过分阶段几次提高节约标准，每次均在原能耗基础上推进再节约50%，目前发达国家的建筑节能已经达到了很高的水平。在建筑节能取得进展的同时，伴随着可持续发展理念的产生和健康住宅概念的提出，发达国家又把视野扩展到建筑全过程的资源节约、改善室内空气质量、提高居住舒适性、安全性等更广的领域。在这期间，各类有关绿色建筑的活动在世界各地风起云涌，各种新建筑名称也繁花似锦般地涌现。澳大利亚建筑师西德尼·巴格斯（S. Baggs）等提出的生土建筑（Land Cover Building），即利用覆土来改善建筑的热工性能和生态特性；戴维·皮尔森（D. Pearson）基于从整体的角度看待人与建筑的关系而形成了生物建筑（Biologic Building）；而布兰达·威尔等人创立了自维持建筑（Autonomous Building）的概念，充分利用太阳、风和雨水维护自身运作，处置建筑内部产生的各种废弃物。1963年，V·奥戈亚（V· Olgyay）在其所著的《设计结合气候：建筑地方主义的生物气候研究》一书中提出了环境气候学建筑（Environment/Bioclimatic Building）的设计理念。与此同时，日本建筑师黑川纪章、菊竹清训等人也创建了新陈代谢建筑和共生建筑的设计思路。德国建筑师托马斯·赫尔佐格（T· Herzog）、鲍罗·索勒里（P. Soleri）和生态学家约翰·托德（J· Todd）等自上世纪60年代至70年代初分别提出了生态建筑（Ecological Building）的设计理念，并根据所采用技术的高低将其区分为城市和乡村类型的生态建筑。英国哈德斯菲尔德大学建筑学教授布赖恩·爱德华兹（Brian Edwards）等人从众多的欧盟环境保护条约和法规对建筑的要求中，提炼归纳了如何减少建筑对自然环境影响的若干原则，并形成了可持续性建筑（Sustainable Architecture）的一系列新概念。

随着此类研究的逐步深入，它们之间的分歧越来越少，殊途同归的绿色生态建筑概念越来越清晰了。由此可见，绿色生态建筑实际上是上述各种各样的学术研究和实践之集大成者，是建筑学领域的一次持久的革命和新的启蒙运动，其意义远远超过能源的节约。它从多个方面进行创新，从而使建筑与自然和谐，充分利用可再生资源、水资源和原材料，创造健康、安宁和美。并由此逐步形成符合可持续发展要求的绿色建筑的设计理念和技术规范。与此同时，各发达国家将原有节能建筑再改造成绿色建筑的活动也越来越广泛。随着追求健康的生活方式和保护生态环境的理念在全球范围的兴起，绿色建筑这个源于西方发达国家的理念及其实践活动，逐渐推广到了世界各国。

五、我国绿色建筑的现状与问题

伴随着可持续发展思想在国际社会的认同，绿色建筑理念在我国也逐渐受到了重视。1996年，我国国家自然科学基金会正式将“绿色建筑体系研究”列为“九五”计划重点资助课题。1999年在北京召开的国际建筑师协会第二十届世界建筑师大会发布的《北京宪章》，明确要求将可持续发展作为建筑师和工程师在新世纪中的工作准则。我国众多政府部门和科研院所、大专院校随即启动了绿色建筑技术研究，在一些办公建筑、高等院校图书馆、城市住宅小区、农村住宅进行了绿色建筑实践，还进行了与此相关的“生态建筑”、“健康住宅”的理论研究和实践性探索。2002年底，在科技部、北京市科委和北京奥组委支持下，由清华大学牵头并联合有关单位，对绿色奥运建筑标准和评估体系进行了研究，针对我国具体情况，系统地提出了绿色建筑所涉及的内容和重点，建立了科学的绿色奥运建筑评估体系，形成了绿色建筑定量化评价指标体系，提出了全过程控制的观点和与之相应的评估方法和实施指南。2004年，我部和科技部开始组织实施国家“十五”科技攻关计划项目“绿色建筑关键技术研究”，重点研究我国的绿色建筑评价标准和技术导则，开发符合绿色建筑标准的具有自主知识产权的关键技术和成套设备，并力求通过系统的技术集成和工程示范，形成我国绿色建筑核心技术的研究开发基地和自主创新体系。2004年下半年，我部正式设立了“全国绿色建筑创新奖”。该奖的设立证明了我国进入了推广绿色建筑工作阶段。但是，此项工作才刚刚起步，还存在许多问题，对绿色建筑的发展仍然存在许多制约因素。