“被動(dòng)”讓建筑在更高層次上回歸自然

被動(dòng)式的保溫隔熱設(shè)計(jì)已成世界建筑時(shí)尚，這是一種簡(jiǎn)單又偉大的節(jié)能……

建筑的隔熱與保溫似乎是個(gè)老生常談的話題。不言而喻，減少外界氣候的影響，為使用者創(chuàng)造一個(gè)適宜的工作生活環(huán)境，這本來(lái)就是建筑的首要功能。然而，隨著人類文明的進(jìn)化，建筑文化內(nèi)涵的不斷豐富，一些建筑師卻忽略了建筑的這一基本屬性，往往把建筑的表皮當(dāng)成“時(shí)裝”，而看不到它與地域氣候的必然聯(lián)系；同時(shí)，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，空調(diào)等一些現(xiàn)代設(shè)施的應(yīng)用，又使人們把注意力放在以機(jī)械手段調(diào)節(jié)建筑的室內(nèi)氣候環(huán)境上，漸漸將建筑自身的保溫隔熱功能放在了次要位置。

近期，一些關(guān)注生態(tài)的建筑師回歸了以被動(dòng)式為主的設(shè)計(jì)策略，即加強(qiáng)建筑自身的保溫、隔熱、通風(fēng)及采光等，以減少設(shè)備的使用。這并不是建筑本源的簡(jiǎn)單回歸，而是以高度發(fā)達(dá)的科學(xué)技術(shù)為后盾，以豐富的歷史經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，以新型的生態(tài)觀和環(huán)境意識(shí)為指導(dǎo)的回歸。這種回歸主要有外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱保溫結(jié)構(gòu)、平面布局的緩沖層策略及建筑體形布局等幾個(gè)方面。

受北極熊啟發(fā)的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)

外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱保溫結(jié)構(gòu)，一般的做法是在墻和屋頂上加保溫層，通常有外保溫和內(nèi)保溫兩種，面向室外的一面加保溫層為外保溫，面向室內(nèi)的一面加保溫層為內(nèi)保溫；再加上雙層玻璃窗和遮陽(yáng)設(shè)施等，如此外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱就算比較周全了。然而這些做法都會(huì)相應(yīng)增加建筑面積和投資。一般來(lái)說(shuō)開發(fā)商是不愿意接收的，不明內(nèi)情的業(yè)主也不想多花這個(gè)錢。對(duì)此除了要說(shuō)服開發(fā)商和業(yè)主多從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮外，尋求更高質(zhì)量和性能的保溫隔熱材料和設(shè)施，也成為建筑業(yè)以及建筑材料業(yè)研究的主要課題。

德國(guó)建筑師赫爾佐格研制的一種墻體對(duì)我們很有啟發(fā)。他從生物學(xué)家的研究成果中發(fā)現(xiàn)，北極熊之所以耐寒，是因?yàn)樗鼈冇泻窈竦陌酌q和毛絨下面黑色的皮膚。黑皮膚易于吸收太陽(yáng)輻熱能，而白毛又起到了很好的熱阻作用。赫氏借助這一原理設(shè)計(jì)出一種墻體，即將一種兩面為浮法玻璃、中間填充半透明熱阻材料的預(yù)制板，放在涂成黑色的墻體外。預(yù)制板相當(dāng)于北極熊的白毛，涂了黑色的墻體如同北極熊的黑皮膚。這樣，冬季外墻就成了吸收和保存太陽(yáng)能的構(gòu)件；夏季則利用遮陽(yáng)設(shè)施，避免墻體受太陽(yáng)照射。赫氏已將這種墻體運(yùn)用到巴伐利亞普拉赫雙戶住宅設(shè)計(jì)中。這種墻體是否適合我國(guó)，它的造價(jià)會(huì)不會(huì)過(guò)高，還有待于進(jìn)一步探討，但赫氏的這種思路十分值得借鑒。

近年來(lái)，從國(guó)外到國(guó)內(nèi)處處可見的玻璃幕墻，已被注重生態(tài)的建筑師們注入了適應(yīng)氣候的理念和有效的技術(shù)手段。將其做成雙層玻璃中間夾百葉，中間的空氣層起到了暖水瓶一樣的保溫作用，與暖水瓶不同的是：大面積的玻璃，在冬季可以充分吸收太陽(yáng)能；夏季則利用百葉遮擋陽(yáng)光。這不失為一種有效的隔熱保溫墻體。

云南土屋布局的緩沖層策略

關(guān)注生態(tài)的建筑師還提出了將輔助用房布置在外圍，用以緩解外界氣候?qū)ㄖ?nèi)部房間的影響。其實(shí)這一理念早在一些民間建筑中就有所體現(xiàn)。我國(guó)云南一帶的少數(shù)民族民居中，將堂屋放在中央，南面是前室，東西兩側(cè)是臥室、廚房，北面是儲(chǔ)藏間。堂屋周圍的房間就起到了空氣緩沖層的作用。清華大學(xué)建筑設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的清華大學(xué)建筑設(shè)計(jì)中心大樓采用了很多緩沖層做法：樓梯、電梯、門庭等非辦公空間放在東西兩側(cè)，以緩解東西向日照對(duì)辦公空間的影響；南側(cè)三層高的邊庭，也對(duì)辦公空間的隔熱保溫起一定作用；西面設(shè)有防曬墻，與建筑物相隔4. 5米，夏季防西曬，冬季防西北風(fēng)，同時(shí)也有一定的保溫隔熱作用；用太陽(yáng)能板做的架空屋頂也起著熱緩沖作用。

建筑體形的節(jié)能作用

丹尼爾斯和赫爾佐格對(duì)建筑形體都進(jìn)行過(guò)深入分析，他們得出的結(jié)論是：在四邊形中，同樣面積下，正方形的體形系數(shù)最小，也就是周長(zhǎng)最小。因此，正方形在冬季熱散失量最小，夏季的熱盈余最小，也就是說(shuō)其保溫隔熱性能最好。在此基礎(chǔ)上，赫氏進(jìn)一步提出將正方形旋轉(zhuǎn)45度，以對(duì)角線為南北向布置的主張，他認(rèn)為這樣可以最大限度地吸收太陽(yáng)輻射熱。他已將這一設(shè)想運(yùn)用到住宅設(shè)計(jì)中。德國(guó)建筑師英恩霍文又把這種理論向前推進(jìn)一步，他認(rèn)為圓形比起正方形來(lái)其體形系數(shù)更小，同時(shí)還有降低風(fēng)壓，優(yōu)化光照的優(yōu)勢(shì)，因此他把圓柱體運(yùn)用到了高層建筑德國(guó)埃森RWE辦公樓設(shè)計(jì)中，該樓70％采用自然通風(fēng)，可節(jié)約能耗30％。英國(guó)一設(shè)計(jì)組織“未來(lái)系統(tǒng)”將體形系數(shù)的概念從平面進(jìn)而發(fā)展到立面，他們通過(guò)試驗(yàn)研究，在最大限度地考慮了空氣動(dòng)力學(xué)原理后發(fā)現(xiàn)，采用圓形平面的同時(shí)，立面用雙曲線，最為經(jīng)濟(jì)有效。以該造型設(shè)計(jì)的“綠鳥”，外表面鑲嵌了光電板，預(yù)計(jì)該樓在能源供應(yīng)上能達(dá)到自給自足。

被動(dòng)式的節(jié)能措施并不是消極地抵御自然，更多地是順應(yīng)自然，與自然和諧，進(jìn)而積極地利用自然，模仿自然，使我們的建筑在更高層次上回歸自然。