探寻大型公共建筑低碳发展之路

孙一民 肖毅强 王静／ Sun Yinmin, Xian Yiqiang , Wang Jing

引言

在异动的全球气候与喧嚣的哥本哈根大会的“化学作用”下，“低碳”这一名词终于席卷了我们的生活。人们的思想觉悟恍惚在一夜之间得到突飞猛进的提高，而身边的种种事物正在迅速“被低碳”，甚至连娱乐明星也在电视里细致入微地向大家讲解着低碳生活的重要。在建筑领域，与低碳相关的研究内容成为了国家政策的扶持对象，行业内的焦点问题以及设计人的热门话题。这一切看来，建筑的低碳发展之路似乎触手可及。可实际上，当我们的建筑朝着“低碳”方向开始阔步前行时，有些问题还需要更深层次的思考。

1 低碳发展超越了“狭义”节能建筑研究

美国的研究表明，由建筑排放的CO2约占总排放量的39%。为了应对能源危机和气候变暖，建筑业中与低碳相关的研究正在兴起——建筑的低碳发展应运而生。低碳发展是一种改变传统建筑模式来应对全球变暖挑战的建造策略，其目标定位于有效缓解建筑对于环境的影响。

目前我国和美国的CO2排放量超过了全球总量的三成，与此同时我国还处在城市建设的高峰时期，排放量还有加速上升的趋势。建筑作为刚性碳排放的领域，如果未来没有有效的控制导向，那么建筑未来的发展必将成为我国经济发展、社会进步难以承受之重。显然，在中国经济发展转型与城市化进程中，建筑的低碳发展是一个关键问题。

我国CO2的高排放区域主要集中在“环渤海湾、长江三角洲、珠江三角洲等城市化密集地区”（顾朝，谭纵波，韩春强等，2009）。这些地区经济发达，建筑活动频繁，大众舒适度要求高，也是建筑的低碳发展最为迫切的地区。

尽管有关低碳经济的研究在我国早已开展，但对于建筑的低碳发展研究却是刚刚起步。“低碳经济”的概念实质是低能耗与低污染，核心问题是能源技术和减排技术的创新、产业结构和制度创新及人类生存发展观念的根本性转变。由低碳经济的概念可知，建筑的低碳发展并非一个全新的事物，其研究的重要组成部分承接了节能建筑的理念。然而，传统建筑节能研究，由于其核心内容的原因，导致其更加关注建筑设备及其系统、建筑材料，特别是维护材料的热工性能指标。建筑的低碳发展的探索，将首先关注项目决策阶段的策划与可行性研究，其次是规划设计阶段的技术策略选择，从而包括并超越节能建筑研究的领域。这意味着，要有利地推动我国建筑的低碳发展，需要从精明建造与整体优化的角度全面推进。

建筑业的节能工作在近十年间一直是长抓不懈。例如，“十一五”期间，建筑节能承担了我国全部节能任务40%左右的部分。但如果我国的建设速度依然保持甚至超越目前的建设速度和能耗强度，那么，到2020年我国的新增建筑面积将达到300亿m2，相应建筑耗能将达到11亿t标准煤，约等于4.5个三峡发电站的年发电量。在未来20年，建筑耗能将成为我国的主要能源消费的增长点。建筑节能的工作依然是任重道远。

当然，建筑的低碳发展也不完成等同节能建筑。在工业革命这200年间积累的CO2，仅仅依靠建筑的节能减排技术手段难以完全解决。对于建筑的低碳发展的探索，我们需要是基于现有的节能研究并对其进行发展，创造更为多元化的标准与措施。

2 大型公共建筑是低碳发展的重点对象

公共建筑作为一种建筑类型，本意是指民用建筑中的非住宅类建筑。但“大型公共建筑”的定义方式则并非如此，这是一个从能耗角度确定的术语。

“公共建筑除采暖外的单位面积能耗随地域的变化不大，而与公共建筑的体量与规模成正比，当单栋面积超过2万m2，并且采用中央空调时，其单位建筑面积能耗是普通规模的不采用中央空调的公共建筑能耗的3～8倍，并且其用能的特点和存在的主要问题也与普通规模的公共建筑不同”（清华大学建筑节能研究中心，2009）。由此可见，“大型公共建筑”从公共建筑中界定出的是一群能耗高的建筑们，而决非某一类或几类建筑类型。自然，大型公共建筑必然成为建筑节能研究工作关注的重点。

从调查所得的数据来看，大型公共建筑的能耗的确惊人。如清华大学建筑节能研究中心的研究报告（2009）显示，“我国2万m2以上的大型公共建筑面积占城镇建筑面积的比例不到4%，但是能耗却占到建筑能耗的20%以上，其中单位面积耗电量更是普通民宅的10～15倍”。因此，建筑节能专家一直都认为，大型公共建筑的节能潜力巨大，相当多的建筑节能研究都是围绕着大型公共建筑的节能来展开。

实际上，大型公共建筑的节能工作不仅仅只具有良好的能源效益，同时也获得了巨大的示范效益。大型公共建筑作为城市现代化的象征，传达着人类的经验、感受和思想情操，拥有极为突出的标志地位与美学效果。在我国，由于对大型公共建筑标志性的追求，带来了更为突出的能耗问题。鸟巢、水立方标志性的成功，忽略了我国现阶段体育建筑建设中普遍存在的对简单问题复杂化、材料过度应用和技术堆砌导致的高成本建造模式，其深远的负面影响将不断显露出来。

在低碳时代来临之际，大型公共建筑无疑仍是研究领域的重要对象。抓住了大型公共建筑这个主要矛盾，等于觅得建筑的低碳发展工作的切入点。

3 不同地域气候的区分问题不容忽视

建筑如何响应气候是一个伴随着建筑诞生直至成长的古老问题。在建筑的设计过程中，这个问题一直困扰着设计人员，但也是激发设计灵感的重要源泉。当我们展开建筑的低碳发展研究时，如何使得建筑应对气候，依然是举足轻重的大问题。

其实，在我国的节能建筑研究中，气候应对这个问题并没有得到很好的解决。特别是在我国南方的很多城市，由于对地域气候特征认识度不足，照搬照抄发达国家既有的建筑节能模式，很多技术手段被盲目地使用。这种设计方式不仅没有应对气候，甚至造成了更大的能耗问题。例如，在我国湿热地区利用外遮阳可以得到很好的节能效果。但是很多新建建筑，大量使用了双层皮幕墙，尤其是内循环的模式。这种技术在温带国家是一种能取得极佳节能效果的成熟技术，但在湿热地区的不当使用却增加了额外的空调负担。即使能采用其他补偿措施达到一定的节能效果，但也造成巨大的投资浪费，而且多半也是节能源不节资源。这种节能设计方式是很值得商榷的。

建筑技术盲目使用的根本原因是设计人员没有认清技术手段与气候的相互关系，而采用“一刀切”的方法将建筑节能简化为若干技术措施的拼合，这显然与建筑的本质相悖。要解决建筑应对气候的问题，我们仍然提倡采用适宜技术。真正应变气候的建筑是以最小的环境支出换取舒适要求。多层次建筑技术混合形成的适宜技术，并非某一个或一些孤立的技术，而是基于各类高技术与低技术、主动技术与被动技术的综合择优与整体融合。其实，无论采用何种建筑技术，都需要在投入产出与综合效益上取得平衡。如果背离了这些原则，建筑也仅仅徒有技术的光环而已。建国初年，夏昌士、陈伯齐等先生即主导当时华南工学院的亚热带建筑研究，在国内建筑界率先提出关注地域气候对建筑影响的建筑科学研究问题，《亚热带建筑的降温问题》发表于20世纪50年代《建筑学报》,先后完成了一系列低造价、适合亚热带地区建造使用的建筑作品与建筑研究，创始了被誉为“夏氏遮阳”的节能手段，成为探索建筑低碳发展的先驱。

4 必须立足全过程、整体优化的视野

探索我国大型公共建筑低碳发展的道路必须回归建筑的原始诉求，关注建造过程，立足整体优化的视野。

全过程，代表着前端：将低碳发展策略运用于决策之初，并贯穿规划设计与建造施工始终，后端：建筑使用、维护、改造过程延续低碳策略，反馈决策修正。

整体优化意味着对现有的大型公共建筑节能研究内容进行扩充。原有研究主要集中于通过建筑的物理技术手段、材料与设备技术实现节能。公共建筑节能设计标准从建筑维护结构热工性能以及采暖通风、空气调节系统的节能设计方面进行规定，而建筑工程实践则是采用先进的节能技术与设备的集成运用。这种研究的思路虽然大幅减少了建筑能耗，但却未能挖掘建筑载体自身通过整体优化得到的节能潜力。

理想的研究模式应该立足于建造过程的高度整体性，充分考虑建筑项目建议、可行性研究、建筑布局、交通模式、空间形态及行为模式等多方面的环节与层次，同时针对地域气候的不同，通过设计手段改善物理条件。建筑作为人类生活永恒的自我表现形式，其群体关系、内外空间、逻辑结构与立面形式都体现出了特定条件的社会生活的功能。建筑设计本身是一种通过功能和技术的整合表现转化的艺术，在其工作过程中要对功能、技术与美学的各类要素进行整合达到最优，具体涉及了空间体量、尺度、构图、光线、质地、色彩和形式，以及朝向、材料、构造、环境设计与室内控制等等。设计过程中的空间分区、室内外行动路线、人的行为和活动方式等领域都与人的生活息息相关。要开创低碳生活，这些承载、引导人类生活的空间场所应该做更为细致深入地研究。

大型公共建筑作为低碳研究的“排头兵”，从整合优化的思路出发进行节能涉及的领域颇多，较为重要的三个方面是建筑布局节能、交通组织节能、空间形态节能。

大型公共建筑与城市的关系密切，通过倡导城市用地功能的混合使用和集约开发，可以构建可持续性功能空间系统。大型公共建筑的交通系统，有内有外、动静结合，公众流线复杂，将城市交通理论与人的行为研究结合，对于交通综合降碳大有裨益。空间形态包括了空间的系统、技术形态与能量管理。在大型公共建筑的不同建筑类别中，具有内在的形状、大小、布局等特征规律，深入挖掘这些规律与耗能之间的变化规律，其中也是大有文章。

展望

根据目前的研究，到2050年只有将大气CO2浓度的增幅控制在工业化前水平的两倍以内，才有可能避免极端气候的发生。

在建筑的发展历程中经历了多次变革，构造与结构都曾左右过建筑的发展。在2010年，这个新世纪来临10年的日子，建筑可能正在面对着能量系统决定自身未来走向的重大发展阶段。基于环境友好的低碳发展模式，是建筑学发展必需面对的问题。所幸当代科技的昌明，使我们能够更严密地建立建筑物质系统，更精明地使用空间和能源，更高效地管理建筑环境。但要真正实现将建筑的低碳之路，研究回归建筑本体的实质，设计倾听地域气候的诉求，或许也是我们必须做出的选择。

[1]顾朝林，谭纵波，韩春强等.气候变化与低碳城市规划[M].南京：东南大学出版社，2009.

[2]清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展研究报告2009[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[3]爱民.应变建筑——大陆性气候的生态策略[M].上海：同济大学出版社，2003.

[4]孙一民.产、学、研，密切结合，相互促进的体育建筑实践[J].南方建筑，2009(5)：24-27.

[5]郎四维.《公共建筑节能设计标准》编制思路和要点[C].全国空调与热泵节能技术交流会论文集，2005

[6] 肖毅强，冯江.华南理工大学建筑学院建筑教育与创作思想的形成与发展[J].南方建筑，2008年(1):23-27.

[7]肖毅强，施亮.夏昌世的创作思想及其对岭南现代建筑的影响[J].时代建筑，2007(5):32-37.