關(guān)于綠色建筑中被動式設(shè)計(jì)策略現(xiàn)狀的思考

(四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院 四川 成都 610000)

一、被動式設(shè)計(jì)策略的產(chǎn)生與發(fā)展

(一)被動式設(shè)計(jì)策略的產(chǎn)生。對于綠色建筑而言，建筑設(shè)計(jì)主要分為主動式設(shè)計(jì)和被動式設(shè)計(jì)兩種策略，被動式設(shè)計(jì)策略衍生于傳統(tǒng)民居建造，在傳統(tǒng)文化的影響下，經(jīng)過長期的試錯過程，獲得了將建筑融入自然環(huán)境的才能，在沒有現(xiàn)在科技支撐的情況下，建筑師沒有嘗試征服自然而是讓建筑對各種環(huán)境做出相應(yīng)的應(yīng)答。

(二)被動式設(shè)計(jì)策略的發(fā)展。職業(yè)建筑體系出現(xiàn)后，建筑師職能逐步細(xì)化，現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)更傾向于通過技術(shù)手段對建筑進(jìn)行環(huán)境控制，不僅增加造價(jià)，提高維護(hù)成本，也對環(huán)境造成了負(fù)面的影響。綠色建筑概念提出后，從傳統(tǒng)民居設(shè)計(jì)中抽象出來的“天井”、“冷巷”等手法又被重新重視，廣泛用于現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)。

二、被動式設(shè)計(jì)策略在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用

現(xiàn)代建筑不同于傳統(tǒng)民居的是其功能綜合，建筑材料更新，建筑高度、體量大幅度增加，建筑舒適度提高，建筑品質(zhì)要求提升，因此被動式設(shè)計(jì)策略在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用不僅僅要滿足建筑對周邊自然環(huán)境的應(yīng)答，同時(shí)，要克服現(xiàn)代建筑自身的變化以做出相應(yīng)的變化。

(一)應(yīng)用之一：“切薄”建筑——優(yōu)先利用自然通風(fēng)和自然采光。城市中的綜合建筑越來越趨向于龐大的體量，特別是在北方，大體量的建筑能夠在建筑容積相等的前提下降低外墻的面積大小，也就是這種情況可以很好的控制體形系數(shù)，那么位于夏熱冬暖的地方，因?yàn)槭覂?nèi)與室外的溫度差別較小，因此體形系數(shù)也就不再是考慮的重點(diǎn)。

(二)應(yīng)用之二：公共空間室外化——減少對人工環(huán)境的依賴。印度生態(tài)建筑先行者查爾斯·柯里亞在其“露天空間”的思想其實(shí)基本等同于半室外的灰空間，也就是在建筑內(nèi)部諸如廊道空間、中庭空間的公共空間，通常面積相對較大，而建筑的使用者在使用時(shí)，停留時(shí)間較短，卻要為這樣的低使用頻率提供不斷的能源供應(yīng)最終造成能源浪費(fèi)，這一點(diǎn)是公共建筑能耗遠(yuǎn)超明用建筑能耗的重要因素。通過對灰空間的二度創(chuàng)作，使之兼具公共活動空間，半室內(nèi)花園等功能，在節(jié)能減排的基礎(chǔ)上提升了公共建筑的品質(zhì)。

(三)應(yīng)用之三：“冷巷”的嵌入——有節(jié)制的環(huán)境塑造方式?！袄湎铩痹硎莵碜杂谀戏絺鹘y(tǒng)民居的營造方式，指的是傳統(tǒng)聚落中具有遮陽效果的窄巷道，具有良好的被動降溫的作用，是建筑的氣候緩沖層，它的實(shí)現(xiàn)手段就是通過對空間布局與設(shè)計(jì)，與當(dāng)代建筑的結(jié)合不存在障礙。

(四)應(yīng)用之四：圍護(hù)界面的靈活性——用靈活的方式對應(yīng)氣候。傳統(tǒng)的維護(hù)界面利用自然環(huán)境的方式主要采用開窗的方式，然而因?yàn)榭萍嫉倪M(jìn)步和設(shè)計(jì)理念的變化，大體量的建筑不斷出現(xiàn)，怎樣能夠使得建筑的維護(hù)界面具有靈活性，使建筑對自然條件的利用更加具有選擇性和充分性，從而減少機(jī)械手段的使用也就成了一個新問題。

1.雙層表皮。雙層表皮是指在傳統(tǒng)的外窗外面或者里面再增加一層玻璃外墻，雙層表皮立面空腔內(nèi)的空氣能夠通過煙囪效應(yīng)促進(jìn)流通：夏季，進(jìn)出風(fēng)口開啟，通過“煙囪效應(yīng)”產(chǎn)生自下而上的氣流，帶走幕墻內(nèi)部的熱量，促進(jìn)空氣流動；冬季，進(jìn)出風(fēng)口關(guān)閉，通過“被動式太陽能”原理，加熱幕墻內(nèi)部空氣，產(chǎn)生熱交換和熱輻射。并解決了由于開窗通風(fēng)而帶來的噪音問題。

2.可旋轉(zhuǎn)、移動界面。在影劇院和報(bào)告廳建筑中，界面并不是建筑師著重考慮的范圍，通過與外界的隔絕，讓人身處其中時(shí)有種閉塞的感覺，同時(shí)，長期閑置時(shí)，只能通過機(jī)械通風(fēng)進(jìn)行空氣流通的空間會產(chǎn)生霉變氣息。改變這種現(xiàn)狀可以將界面做成可開啟旋轉(zhuǎn)或者移動的形式，在開啟后對應(yīng)的是蒼翠山林或者靈動湖面的自然環(huán)境。

(五)應(yīng)用之五：消極空間的再造——挖掘建筑資源、回歸健康的生活方式。在目前的建筑設(shè)計(jì)過程中，尤其是對于高層建筑的樓梯部分等消極空間，一直還處于設(shè)計(jì)師們的考慮“盲區(qū)”，因?yàn)樵搮^(qū)域使用率低，空間除了安全性質(zhì)很難在其他方面找到利用價(jià)值，因此多采用機(jī)械通風(fēng)的手段，這樣的做法也大大增加了建筑能耗，也徹底放棄了對這些消極空間的功能探索與開發(fā)。

例如上海中心大廈的雙層幕墻間空間，既可實(shí)現(xiàn)通風(fēng)循環(huán)，也結(jié)合了空中花園的概念和雨水回收功能，打造成生態(tài)辦公室，一舉多得。

三、被動式設(shè)計(jì)策略在現(xiàn)代建筑中的問題

(一)被動式設(shè)計(jì)策略的適用性局限。1.不同氣候區(qū)適用性不同、適用策略不同。被動式設(shè)計(jì)策略針對全國不同氣候地域的背景下，有效性總體分布的趨勢大致為：南北高、中間低。因此，對于不同地區(qū)，常用的被動式設(shè)計(jì)策略并不是通用的。例如“冷巷”原理在深圳有著9個月以上的適用時(shí)間，如果在北京設(shè)計(jì)一座一樣的高層建筑，冬季將非常消耗能源。2.同樣材料不同氣候區(qū)設(shè)計(jì)策略不同。自21世紀(jì)之初，建筑的發(fā)展在不斷應(yīng)對氣候的邊際效應(yīng)。即便采用同樣的現(xiàn)代建造材料，比如鋼筋混凝土、鋼和玻璃，在不同的氣候區(qū)，其應(yīng)對氣候的設(shè)計(jì)策略可能就是大相徑庭的。

(二)被動式設(shè)計(jì)策略與新地域主義、仿生建筑和敏感性分析。20世紀(jì)20、30年代后，建筑師們越來越注意到建筑應(yīng)反映的地域文化，他們采用建筑所在地的傳統(tǒng)材料、傳統(tǒng)建構(gòu)技法以及傳統(tǒng)文化符號展開建筑設(shè)計(jì)。基于以氣候?yàn)榛A(chǔ)的方法，并借鑒一系列的學(xué)科：生物學(xué)、氣候?qū)W、技術(shù)和建筑等對氣候響應(yīng)的建筑原則進(jìn)行解釋。

但是，即使建筑師用被動式設(shè)計(jì)特點(diǎn)包括建筑布局、圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱物理、建筑幾何和滲透氣密性這些已經(jīng)被證明的影響建筑性能的手段，也還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，一個全面的優(yōu)化過程，基于深入和徹底的敏感性分析(SA)是必不可少的，建筑師了解每個戰(zhàn)略的相對重要性，并部署在適當(dāng)?shù)牡谝淮螜C(jī)會，在建筑模擬工具的幫助下，可以通過不同的SA方法來檢查建筑設(shè)計(jì)因素，結(jié)果的統(tǒng)計(jì)推斷也有助于未來的性能優(yōu)化。

四、總結(jié)

被動式設(shè)計(jì)是非職業(yè)建筑體系的前建筑師通過不斷試錯的過程流傳下來的寶貴經(jīng)驗(yàn)，時(shí)至今日，仍然在綠色建筑設(shè)計(jì)中有重要地位，由于它的獨(dú)特性和唯一性，需要建筑師更加深入的研究建筑物所在地的復(fù)雜環(huán)境情況，借助現(xiàn)代科技手段——SA，進(jìn)行良好的模擬試錯，完成具有針對性的被動式設(shè)計(jì)。