建筑造型与被动式节能设计

要想设计被动式节能建筑，建筑师必须回归建筑的本源——最早的时候，最简单、最浓缩的建筑形式就足以满足使用者的所有需求。

我们的祖先仅仅依靠本土的材料和对周围环境有限的知识来构件他们的家园。他们也善于利用这些来达到目的。世界各地的房屋，根据气候条件不同，一般来说修建的目标都是冬季保暖、夏季凉爽、开扩空间的防风、湿热地区保证通风和阴凉等。那时没有任何科技，所以只能通过建筑的造型来实现生活和工作空间的舒适。

南欧和北非的很多民居聚落都是这样，有宽敞的庭院，舒适凉爽，而在较为寒冷的地区，早期建筑则惯用小体量的结构，搭配窄窗、厚重的石墙或者木墙，墙壁上内置壁炉。

在更为遥远的北方，气候严酷，人们只能修建像毡房或者冰屋那样的庇护所。这类建筑的入口朝向与风向相反；体量很小，易于供暖；尽量利用当地可用的建筑材料——这些都使其成为节能建筑的基本范例。

早期的人们利用可以更换的构件，根据气候条件的变化来调整他们生活的空间。比如说，帆布可以用来遮挡窗户或庭院，避免阳光直射，也可以作为中世纪床的帷幔或顶篷。拉上帷幔，床的周围就形成一个独立的空间，跟房间里较冷的其余空间实现隔热，睡着之后人体散发的热量也更容易把这个小空间暖起来。中世纪的城堡一般采用空气加热系统，把厨房和壁炉的热气通过复杂的墙内烟道传送到其他空间。仅利用这种热气传送，不用任何额外的机械风扇，冬季室内就能实现非常高效的供暖。并非很久之前，简单的厚砖墙还在作为保温手段广泛使用，隔热御寒效果很好，其热量储备能力让建筑内部保持气候稳定性。另外，举架较高的房间空间也更大，无需使用额外的通风手段就能提供足够的新鲜空气。

上述这些被动式节能设计的实例反映了我们的祖先是如何尝试以尽可能高效的方式利用可用资源和技术。

有了现代科技，化石燃料成为唾手可得的热源；电力驱动的空调和通风系统让我们为了舒适而更空间、更无节制地使用看起来似乎无限的能源。这时，能源效率反而降低了。

当今，空间有限，我们追求更密集、更快速的建筑结构。现代科技的发展让人们对舒适的天然的永恒欲望得到满足。我们都能使用全球各地的建筑材料，而本地传统的技艺却丢失了。利用科技建造的供暖、通风、空调系统让我们能够达到所要求的舒适，但是在如此拥挤的环境中，我们却无法再利用天然的手段。所有这些先进的系统都会增加能源的消耗，并且占用越来越多的空间——讽刺的是，我们还得想方设法再增加空间。降低层高就是个很好的例子。为了获得更高的利润，我们把层高设计得越来越低，这样，相同的建筑高度就能容纳更多楼层。因此，空间的容量更小，就需要供应额外的新鲜空气。可是，一部分多出来的空间还得被额外的通风系统占用。这些额外的技术系统的修造和操控都要增加成本，常常造成低效率的恶性循环。效率往往意味着简单。

被动式节能建筑意味着通过优化其造型和系统来营造舒适的空间，同时尽可能降低成本。为了实现这个目标，我们必须用尽量简单、紧凑的结构将建筑的所有组成部件围合起来。我们需要让建筑外层和内部的辅助空间最小化。从理论上说，能够让建筑外层最小化的最有效的造型就是球形。然而，球形的造型却很难用作建筑结构。从建筑的角度上说，没有直角的结构，其施工和空间的利用都很难高效地进行。能够满足我们需求的第二好的造型是立方体。立方体造型的被动式节能建筑会是非常高效的，通过外墙的处理能够让能源损耗最小化，设计师也能更容易地利用所有空间。然而，这并不是说所有的被动式节能建筑就都应该是立方体造型。正如前面所说，高效率意味着优化，而优化意味着需要将所有的因素纳入考虑范围。建筑用地的各种条件，包括地理位置、地形构造、周围环境、建筑功能、可用材料和预算要求等，全都要优化，才能决定建筑最终的造型。所以，也许比立方体更复杂的其他造型会是针对某个开发项目来说最节能的。

就建筑的地理位置来说，需要根据它在地球上所处的位置以及当地的环境条件来决定其朝向布局和结构类型。气候、风力、周围的植被等因素，我们都应该尽量利用。当地条件的方方面面都要纳入考虑。风力作为冷源应该尽量避免，但是也可以用来实现自然通风。冬季日照时间短，应该让阳光能够照射进室内，但是夏季的日光热能却应该减少。制热水的集光器和太阳能光伏板应该尽量暴露在朝南的外立面或者屋顶上。北侧的立面需要做好隔热，通过较冷的一面减少能源损耗。同时，夏季炎热的时段，建筑北侧可以采用遮阳装置，作为冷源，用于通风。所有这些方面都对我们设计的造型有着巨大的影响。

能源效率不仅是指建筑运营中的效率，也是施工中的效率。因此，被动式节能建筑需要使用当地的可再生能源以及当地材料和技术。使用全球材料往往意味着长途运输，还包括从原材料到生产商的运输。大公司使用来自世界各地的材料，然后再把他们的产品销往各个遥远的地方。燃料燃烧产生的大量生成物以及其他污染物会在运输过程中排施。而使用当地小工厂生产的材料就能有效减少运输需求，进而减少环境污染物的排放。

上述的所有因素看起来似乎会限制设计师的发挥，制约其创意。事实则相反，我们要利用这些因素作为我们的灵感，作为产生优秀建筑造型的触发器。设计师需要变劣势为优势，寻求更好的、更有趣的建筑造型。

好的建筑应该是通过建筑师的努力完美解决面临的问题。没有不必要的造型和空间，不追加成本，这应该是高效的、非凡的建筑的评判标准。空间效率意味着能源效率，意味着降低建筑运营成本。布局紧凑、方便交通循环的建筑会让人更喜欢。少一些设备占用空间，节省出来的空间就能用来绿化，改善生活空间的品质。如果说密度是我们首要的要求，那么节省的空间可以用来做其他开发。

使有当地材料——正如前文所说——能够降低运输成本，还能让我们使用当地的劳动力、知识和科技。另一方面，当地材料通过建筑造型的艺术表达，能够将现代建筑和当地的传统凝结在一起。这意味着传统的延续，而传统决定了当地的特色和形象。在全球化的趋势下，信息交流越来越容易，这让我们——为国外材料或技术所着迷的设计师们——忘记去看一看当地的资源。我们应该看看周围，就地寻求解决方案，利用当地资源呈现出最好的建筑表现。在被动式节能住宅的设计过程中，建筑具体的位置和朝向至关重要。建筑师必须要研究并理解周围环境的条件。环境条件是在整个的设计过程中应该始终关注的，而在被动式节能住宅的设计中更显得尤为重要。因此，我们应该始终注意让建筑与环境、与用地的特点紧密相关。这是好建筑的一项重要特征。

如前所述，被动式节能住宅应该尽量利用它所在的地理位置。被动式住宅的造型设计意味着通过建筑手法实现以下目标：某些外立面要防风、御寒，而另外一些外立面则要尽量利用阳光。夏季，窗户要采用遮阳装置，避免过热，遮阳外立面还能作为冷源，这一点非常重要。利用空气自然对流意味着采用自然通风，无需额外的能源消耗。所有这些因素都会给外立面带来有趣的变化，可能有些窗子较大，有些是闭合的，有些则更开敞、明亮。额外的天花板、百叶板、通风孔等则能根据天气的变化来调整外立面，这样，建筑的外观会更加灵活、有趣。外立面所构成元素的造型和特点不会被设计师的想象力和可用的资源所限制。

所有的技术设备和系统，比如机械通风、热回收、热泵、LED灯以及其他低能耗的系统，只是建筑造型和结构背后的支撑。如果我们只用必要的设备，那么所有这些系统就会更容易隐藏，对建筑造型的影响就会更小。在“技术为王”的时代，建筑不顾造型的优化，过度使用机械通风和空调等设备，本末倒置，设备取代了建筑。被动式住宅的设计让建筑的造型重新回到重要的地位，比其他一切建筑特征都更重要。这种被动式的设计方法也让建筑重新回到这门艺术的本源。被动式节能建筑是可持续发展的旗帜，凸显了人类对我们所生活的环境的尊重。

建筑一直是个很特别的学科。它结合了艺术、工程学、社会学和传统技艺。近年来，装置工程、一元化、全球化等思潮常常统治了建筑领域。在世界各地，数以千计的建筑拔地而起，技术上很复杂，但是枯燥乏味，跟周围的环境割裂。这样的建筑，无视当地的既定条件，代表的仅仅是工程，而不是真正意义上的建筑。设计优良的被动式节能建筑能够在工程和建筑之间寻找到适当的平衡点。这样的建筑能为我们提供舒适的生活和工作环境，同时与大自然和传统相协调。我们设计师必须在被动式节能住宅的设计中利用既定条件和限制，视之为灵感与挑战。我们要把第一眼看上去好像是障碍的因素变成我们的优势，创造更好的建筑。