建筑設(shè)計(jì)職稱論文“零能建筑”與生態(tài)設(shè)計(jì)

　　摘要：本文簡(jiǎn)單介紹了“零能建筑”的起源、發(fā)展和現(xiàn)狀。提出“零能建筑”與“生態(tài)建筑設(shè)計(jì)”之間的關(guān)系。同時(shí)對(duì)新的“零能建筑”所采用的新能源技術(shù)進(jìn)行了一些分類，通過建筑師對(duì)未來建筑的遐想，提出“零能建筑”今后的多種發(fā)展方向。

　　關(guān)鍵詞：零能建筑,生態(tài)建筑,常規(guī)能源,生物科技,未來建筑

　　【正文】

　　零能建筑即“零能耗建筑”

　　建筑能耗一般指建筑在正常使用條件下的采暖、通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)和照明所消耗的總能量，不包括生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)性的能量消耗。零能耗建筑即不用任何常規(guī)能源的建筑。

　　--《百度百科》

　　無論任何形式的建筑，在日常使用時(shí)，總是在不斷的消耗能源來保證室內(nèi)各種環(huán)境條件符合人類活動(dòng)的需求。如何保障建筑在使用中的能源收支平衡，是現(xiàn)在“零能建筑”中最主要的環(huán)節(jié)。

　　隨著全球經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)傳統(tǒng)自然資源的需求越來越大。據(jù)IEA發(fā)布的《世界能源展望 2007》預(yù)測(cè)，全球2005年到2030年間的一次能源需求將增加55%，年均增長(zhǎng)率為1.8%。能源需求將達(dá)到177億噸油當(dāng)量，而2005年為114億噸油當(dāng)量。

　　另根據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNPE)的統(tǒng)計(jì)顯示，建筑能耗占全球能耗的25~40%。其產(chǎn)生的固體廢棄物占全球總量的30~40%，其發(fā)排放的溫室氣體占全球總排放量的20~40%。在中國現(xiàn)在每年的新建房占世界的一半，建筑能耗占全國總能耗的40%。

　　根據(jù)以上數(shù)據(jù)，控制建筑耗能將成為控制全球能耗的重中之重。解決好建筑能耗問題是人類解決能耗問題的關(guān)鍵。

　　“零能建筑”是隨著建筑節(jié)能技術(shù)不斷發(fā)展而提出新的目標(biāo)。早在1952年德意志標(biāo)準(zhǔn)研究所(Deutsches Institut Für Normen)就制定了建筑保溫的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：《DIN4108-建筑保溫(Wärmeshutz in Hochbau)》。上世紀(jì)末，保護(hù)環(huán)境在全球引起普遍重視。各種綠色計(jì)劃在不同國家地區(qū)推出。北美推出綠色建筑計(jì)劃，美國和加拿大前后成立半官方性質(zhì)的綠色建筑委員會(huì)(Green Building Council)。1992年，德國弗賴堡落成了一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目--全零能耗建筑。2010年6月，由美國能源部設(shè)計(jì)、建造的“研究支持設(shè)施”(The Research Support Facility，簡(jiǎn)稱RSF)，隸屬于美國能源部的國家再生能源實(shí)驗(yàn)室正式啟用美國啟用，并且通過了LEED Rating System(綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn))的環(huán)保建筑認(rèn)證，是一座“零耗能建筑”。建筑物本身生產(chǎn)的能源高于其消耗的能源，除了自給自足，更能供給他人，是目前世上已知最大的環(huán)保建筑，在節(jié)能減排方面更是領(lǐng)先世界標(biāo)準(zhǔn)15年。

　　中國綠色建筑起步較晚，但在國內(nèi)也有多家單位進(jìn)行嘗試。如：浙江紹興濱海工業(yè)區(qū)東亞大廈;莘莊工業(yè)區(qū)上海太陽能科技有限公司辦公大樓;萬通生態(tài)城新新家園零能耗會(huì)所等不斷涌現(xiàn)，均稱自己為國內(nèi)第一個(gè)“零能建筑”。

　　同時(shí)，國內(nèi)對(duì)于“綠色建筑、零能建筑”的過分商業(yè)化行為，也引發(fā)了不同的聲音，在“2011年國際低碳城市暨可持續(xù)建筑環(huán)境技術(shù)研討會(huì)”的清華大學(xué)建筑學(xué)院副院長(zhǎng)朱穎心教授表示，應(yīng)堵住“把綠色建筑當(dāng)成純粹商機(jī)來炒作”。 這就涉及到未來5年甚至更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)綠色建筑應(yīng)該如何健康發(fā)展的問題，這個(gè)問題處理不好，將徹底改變節(jié)能、環(huán)保和綠色指數(shù)的規(guī)劃初衷。

　　國內(nèi)現(xiàn)有的零能建筑。大多強(qiáng)調(diào)使用新能源技術(shù)去減少舊能源消耗;而把建筑空間本身的生態(tài)作用(也就是所謂的被動(dòng)節(jié)能作用)放在第二位。一個(gè)建筑空間本身形體、主要的空間設(shè)置都從根源上決定了一個(gè)建筑的基礎(chǔ)能源消耗量。美國能源部的“研究支持設(shè)施”本身的能源消耗量就比普通建筑降低了50%，這也是其能達(dá)到零能標(biāo)準(zhǔn)的重要因素。

　　如果節(jié)能建筑僅僅是建立在使用一種新的非可再生能源去替代一種舊的非可再生能源，那本身就不是生態(tài)的行為。即便建筑本身達(dá)到了舊能耗的自我平衡，也不能算是一個(gè)合格的零能建筑。只能看做是新能源技術(shù)的堆砌物。

　　生態(tài)建筑應(yīng)該是零能建筑的基礎(chǔ)，而零能建筑應(yīng)該是生態(tài)建筑的目標(biāo)。

　　生態(tài)學(xué)?是研究生物生存條件、生物及其群體與環(huán)境相互作用的過程及其相互規(guī)律的科學(xué)，其目的是指導(dǎo)人與生物圈(即自然、資源與環(huán)境)的協(xié)調(diào)發(fā)展。任何事物都不能從與其他事物的關(guān)系中分離出去，它強(qiáng)調(diào)共生和再生原則。

　　20世紀(jì)60年代美籍意大利建筑師保羅·索勒瑞(Paolo Soleri)把生態(tài)學(xué)(Ecology)和建筑學(xué)(Architecture)兩詞合并為Arcology，即生態(tài)建筑學(xué)?。生態(tài)建筑學(xué)首先提倡的是建筑的節(jié)能性;其次是建筑材料的環(huán)保可再生性;最后的與地域文化的兼容性。所以生態(tài)建筑也被稱為綠色建筑，可持續(xù)建筑。

　　零能建筑未必一定是生態(tài)建筑。部分所謂低能耗/零能耗建筑，僅僅是新能源技術(shù)的堆砌。為了所謂節(jié)能而增加的初期投入與節(jié)能的后期成效不成正比;單獨(dú)考慮新能源而不注意新能源的可持續(xù)化問題。這些有失偏頗的建筑背后體現(xiàn)的不是綠色建筑的核心思想，而是社會(huì)的功利主義。

　　一個(gè)真正地零能建筑，設(shè)計(jì)首先要從被動(dòng)節(jié)能入手。增加建筑自身的節(jié)能效能。采用建筑的生態(tài)化手段，充分利用環(huán)境中的地形、自然光、自然風(fēng)、降雨等天然要素，使建筑達(dá)到被動(dòng)節(jié)能的最佳狀態(tài)，再依靠新能源、新科技調(diào)節(jié)現(xiàn)有環(huán)境，使建筑達(dá)到零能狀態(tài)，甚至負(fù)能狀態(tài)。

　　建筑的生態(tài)化設(shè)計(jì)手段：

　　1、良好的體型系數(shù)，使建筑能源相對(duì)節(jié)約。

　　這也能從一些超現(xiàn)實(shí)主義風(fēng)格的建筑形體有所表現(xiàn)。建筑外形更為圓潤(rùn)或方正，既具有更好的體型系數(shù)，也符合周邊自然環(huán)境的多變趨勢(shì)(如破壞性的強(qiáng)風(fēng)、沙塵暴等極端天氣)或有利于建筑對(duì)新能源的利用(如增加太陽光的入射角度)。

　　2、高大的建筑空間

　　區(qū)域性壓縮熱空氣，形成局部上升氣流。帶動(dòng)室內(nèi)通風(fēng)。有利于室內(nèi)氣流的自然通風(fēng)。

　　3、屋頂綠化、泳池

　　覆土有利于對(duì)室內(nèi)空間的保溫節(jié)能，儲(chǔ)存太陽能。

　　4、建筑灰空間的過度，雙層表皮

　　能使建筑內(nèi)部主要空間有相對(duì)穩(wěn)定的溫度環(huán)境和自然采光。

　　5、合理的采光、遮光結(jié)構(gòu)

　　有利于減少建筑對(duì)能源的要求。

　　對(duì)于未來，區(qū)域范圍內(nèi)的零能耗比是一個(gè)建筑群的必要條件。建筑不僅是能源的消耗者也將是能源技術(shù)的物質(zhì)載體。

　　世界上很多建筑師不僅擔(dān)負(fù)著建筑設(shè)計(jì)的責(zé)任，同時(shí)也致力于研究建筑對(duì)生態(tài)，建筑對(duì)社會(huì)等多角度的研究。很多建筑師不但從建筑空間出發(fā)研究新型生態(tài)的零能建筑群，更把建筑和人們的生活狀態(tài)相結(jié)合。

　　“麗麗派德”

　　法國著名建筑設(shè)計(jì)師文森特·卡勒波特設(shè)計(jì) “麗麗派德”(Lilypad，百合花瓣之意)，是一個(gè)真正的“雙棲海上城市”——它的上半部分露出海面，與陸地建筑沒有區(qū)別;而整個(gè)城市的下半部分則浸沒在水下，又令它猶如船只一樣可以四處漂流。“麗麗派德”將是一座可以自給自足的智能型生態(tài)人工島，它將利用太陽能、風(fēng)能、潮汐能等提供主要能源。據(jù)悉，“麗麗派德”的水上部分所有建筑外立面都采用特殊材料，可以通過吸收陽光產(chǎn)生光合作用形成能源。而“麗麗派德”中央的巨大湖泊除了美化環(huán)境之外，還可以收集雨水，并經(jīng)過凈化之后為居住在“諾亞方舟”上的居民提供生活淡水。此外，“麗麗派德”的水下部分也將是這座“諾亞方舟”生態(tài)環(huán)境中的重要一環(huán)，其中將養(yǎng)育有大量自然海洋浮游生物和植物，它們可以充分吸收分解居民生活產(chǎn)生的二氧化碳和廢棄垃圾，并將之轉(zhuǎn)換成有用的氧氣和電力，從而令“麗麗派德”成為一個(gè)高效率的生態(tài)系統(tǒng)。

　　水下刮刀式摩天大樓

　　“水下刮刀”(Water-Scraper)就像“旋轉(zhuǎn)城”與澳大利亞“Syph”海洋城結(jié)合的產(chǎn)物，是一個(gè)水下倒立式摩天大樓，同時(shí)還運(yùn)用了一些奇特的仿生學(xué)技術(shù)。來自馬來西亞的設(shè)計(jì)師薩利-安德烈-本-薩庫姆說，“其生物發(fā)光觸角為海洋動(dòng)物群提供了生活和聚集之地，同時(shí)又能通過不斷運(yùn)動(dòng)收集能量。”

　　類似的建筑遐想還有很多。隨著科技的不斷發(fā)展，生物學(xué)的作用和影響日益增加，如果人類對(duì)基因的掌控到達(dá)一定的深度，相信人類可以利用生物技術(shù)“種”出建筑。建筑從土壤和空氣中吸收能源，滿足建造、使用和維護(hù)的功能，形成真正的長(zhǎng)出來的生物建筑，到時(shí)生物建筑學(xué)也將成為建筑行業(yè)的一個(gè)分支。

　　零能建筑是不久將來建筑的必然要求，是人類解決能源問題的必經(jīng)之路。“零能建筑”必將成為人類發(fā)展歷史中的里程碑。

　　【參考文獻(xiàn)】：

　　1、百度百科

　　2、《德國低/零能耗建筑實(shí)例解析》/張神樹 高輝 編著 中國建筑工業(yè)出版社 2007年11月第一版

　　3、《生態(tài)建筑節(jié)能技術(shù)》/李海英 等 編著 中國電力出版社 2007年10月第一版