从雾霾到可持续建筑

白晓宇 Bai Xiaoyu

从雾霾到可持续建筑

白晓宇 Bai Xiaoyu

奥利沃·巴尔比埃利英国南安普顿1986摄影1986

本文从北京的雾霾问题切入，讨论了雾霾是如何产生的。雾霾是人类对环境大量污染造成的，那么怎么样才能保护环境，为我们的子孙后代造福呢？可持续建筑是一种解决方法。与其号召减少使用不可再生的燃料和减少污染的产生，我们必须设计真正的无污染可持续建筑，它依赖可再生资源产生并最终能自给自足的能源，实现零污染。

雾霾，可持续仿生学，教育

“雾霾”这个词令人谈之色变。2015年12月7日，北京首次启动空气重污染红色预警，全城的中小学、幼儿园放假。部分站点PM2.5小时浓度超过每立方米550微克，达到空气质量指数AQI评价的浓度上限。

雾霾天气是一种大气污染状态，是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，尤其是PM2.5（空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物）被认为是造成雾霾天气的“元凶”。随着空气质量的恶化，阴霾天气现象出现增多，危害加重。

美国环保署2009年发布《关于空气颗粒物综合科学评估报告》指出，有足够的科学研究结果证明了大气细粒子能吸附大量有致癌物质和基因毒性诱变物质，给人体健康带来不可忽视的负面影响，包括提高死亡率、使慢性病加剧、使呼吸系统及心脏系统疾病恶化，改变肺功能及结构、影响生殖能力、改变人体的免疫结构等。

而与此同时，中国代表团正和其他接近200个国家一起参加在巴黎举行的气候大会，讨论限制温室气体排放和缓和气候变化的问题。温室气体与气候变化紧密相连，而中国当前的空气污染状况，也现身说法地为过去几十年全球经济对化石燃料的依赖敲响了警钟。

根据美国能源情报署报告：在所有的化石燃料中，煤的碳排放是最高的，中国大约三分之二的能源来自于煤的燃烧。近来有研究表明，中国的煤的消耗大约比研究者之前预计的还要高17%。虽然中国政府本月宣布计划在2020年的时候减排超过50%，但煤在国民经济中的重要作用还是不会减弱。

可持续建筑刻不容缓

在《绿色设计——从理论到实践》这本书中，我们可以看到，早在1992年，这个组织就在耶路撒冷召开了第一次关于全球城市绿色建筑设计的会议，研究当今在建筑和城市方面的重要话题。目前，可持续建筑正遭遇了一些比较严重的假想出来的问题。其形式、材料和环保技术程式化地运用于建筑中，导致现在的建筑并没有将绿色设计的目的和建筑性能一体化。真正可持续发展的建筑，需要建筑师进行整合设计。具体说来，就是在可持续建筑的设计过程中，建筑师不应当仅仅担负建筑设计的任务，还应该将自己身边的资源进行整合，建筑师并不是可持续技术的创造者，而是一个整合应用者，可持续建筑的核心在于建筑与技术的一体化设计。目前中国建筑行业内几乎每一个领域都是单独作战、缺少沟通，这实际上不仅仅造成了设计资源的浪费，而且使建筑设计师的设计理念很难贯彻始终。

让整个世界都相信恶劣的环境问题已经不是最紧迫的了。现在，必须把工作的重点放在用最经济的方式实施绿色原则，这才是最主要和最紧迫的挑战。实现这一目标的三个必要因素已经有了。我们已经有多种清洁技术，它们正变得经济实惠。政治方面的动力和支持也是急需的。如果我们想把地球留给后代居住，可持续发展建筑不再是一种选择，而是这个时代最关键的问题。

而建筑师已经认识到，良好的设计目标不再是简单地建造一个美观的建筑，未来的建筑必须感应环境。通过对建筑保温、更健康的室内设计、高效率的照明、空调设备、空气热交换器和热回收通风系统等水平的提高及改变来回应环境并已取得了显著进展，而这些进展正是我们朝正确方向迈出的非常重要的第一步。

但是，只达到这些还远远不够。发达国家想要继续享受21世纪的舒适，并希望发展中国家实现这些目标，必须把可持续发展当成设计理念的基石。与其号召减少使用不可再生的燃料和减少污染的产生，我们必须设计真正的无污染可持续建筑，它依赖可再生资源产生并最终能自给自足的能源，实现零污染。

奥利沃·巴尔比埃利美国纽约2014摄影2014

用仿生学的方法来建造

我们迫切需要重新设计我们的建筑、产品和完善全封闭的循环系统，并使用太阳能。没人会认为这些变化是一件容易的事，仿生学为解决此类问题提供了巨大的资源。有无数的关于植物和动物受资源环境的限制而进化的例子，当遭遇挑战时一定要把大自然当成我们的导师。仿生学可以分成三大范畴，灵感则来源于自然形态、自然生态系统和自然化过程。

迄今为止，建筑师只是在相当有限的范围内模仿自然，用生物形态学而不是仿生学来形容更加恰当。两者的区别在于，一种是复制自然的形态，而另一种是自学习这些形态之后的原理。

建筑师迈克尔波林做过一个关于仿生学方面的建筑设计，地址在两个主要的大都市——利物浦和曼彻斯特之间，以前是一个垃圾填埋场。客户希望他们在设计的时候忽略垃圾填埋场的土堆，但是他们最终决定从垃圾堆入手。

受零排废的启示，他们设计了一座由废弃物制造并供暖的建筑。用瓦砾垃圾来建墙，储存垃圾填埋场的剩余垃圾，然后装入石笼铁丝篮。屋顶朝南，用的是乙烯-四氟乙烯共聚物结构，所以这座建筑在很多年内将采用太阳能自热。

这些将墙体内表面与热交换器连接到一起，以便在一年中的较冷的时候，可以从分解过程中吸取热量，并用它来供暖。设计中可行的部分是可以处理来自整个城市大部分生物可降解的废弃物，将垃圾转化为有价值材料。

仿生学有巨大的潜力来改变我们的建筑、产品和系统。我们目前面临的每一个问题——无论是生产能量、寻找干净的水还是设计出的废物或制造良性材料——在自然界中都有先例，可供我们研究。

用太阳能来支撑

廉价的石油和天然气时代即将结束，我们必须认真地开发其他可持续能源，以驱动建筑及交通运输、农业、公用事业和工业。当这一切都被说到做到后，可再生能源将推动未来的能源革命。

其中最有前途的可再生能源技术是光伏（PV），一种真正简单的现场发电装置，直接来自太阳，不必担心能源供应和环境损害等问题。这些固态设备使用阳光制造电力，安静无污染，不消耗材料，几乎无须维护。

降低了安装成本，提高了美观度并增加了分布式发电的所有优点，光伏建筑一体化系统是被广泛采用的最佳选择。世界各地的建筑师也创新地把光伏融入到他们的设计中，同时光伏制造商也相应推出专门针对光伏建筑一体化的应用，包括整体屋顶模块、屋面瓦、立面幕墙组件、倾斜玻璃系统和天窗开发的组件。一个全新的太阳能发电建筑时代开始出现。

在过去的20年中，光伏发电已经从实验室研究发展到商业应用，现在已经为大规模商业化做好了准备。随着建筑师和建筑工程师更多地参与，光伏在建筑设计中扮演着越来越精密、重要和合适的角色，使能源生产建筑触手可及。光伏建筑一体化成为形式和建筑环境美学的一个组成部分，这些系统将为其拥有者、社区以及整个社会建立一个更加可持续发展的未来。

奥利沃·巴尔比埃利中国上海2014摄影2014

用教育来改变意识

英国建筑联盟（AA）学院在可持续环境设计方面的教学和研究始于1954年到1971年的热带研究系（建筑联盟热带学院）。1974年第一次能源危机后，建筑联盟在其新成立的研究生院启动了环境与能源研究项目（AA EE）。该项目属于首批同类研究生教学与研究项目。环境与能源研究项目从此在国际上为人熟知，拥有活跃在环境教学、研究和实践领域的教职员工和研究生，他们分布在约50个国家中。目前建筑联盟学院提供为期12个月的可持续环境设计理学硕士（MSc）项目和为期16个月的可持续环境设计建筑学硕士（March）项目。

这些研究生项目主要是研究建筑形式、物质性和环境性能之间的关系，以及该关系在面对气候变化和新兴技术能力时如何演变。可持续建筑设计不是一成不变的理念，而是一个应在各个新项目中进行重新定义和重新评估的不断发展的概念。目前建筑联盟学校每年接收40~50名来自不同国家和文化背景的学生。教授的课程强调环境议题的多样性，并精确描述各气候区、建筑类型、环境属性和人类行为间的相似点和不同点。可持续建筑设计的目标是通过建筑设计采用天然能源和洗池实现建筑内外的冷热舒适与视觉效果。

除了英国，全世界其他国家也都高度关注可持续教育，并且意识到可持续教育对我们自身环境的巨大影响。只有我们自己对环境和资源有了高度保护的意识，才有可能从根本上减少对资源的浪费和对环境的破坏，改变现状，还子孙后代一个干净、环保、没有雾霾只有蓝天的世界。

From Smog to Sustainable Building

This paper discusses how smog is produced in Beijing. Smog is caused by the human pollution and how do we design for a sustainable future? Green building is one of the way. We must design truly green buildings which can be self-suf fi cient in energy and zero pollution.

Smog, Greenbionics, Education