關于綠色建筑中被動式設計策略現狀的思考

(四川大學建筑與環境學院 四川 成都 610000)

一、被動式設計策略的產生與發展

(一)被動式設計策略的產生。對于綠色建筑而言，建筑設計主要分為主動式設計和被動式設計兩種策略，被動式設計策略衍生于傳統民居建造，在傳統文化的影響下，經過長期的試錯過程，獲得了將建筑融入自然環境的才能，在沒有現在科技支撐的情況下，建筑師沒有嘗試征服自然而是讓建筑對各種環境做出相應的應答。

(二)被動式設計策略的發展。職業建筑體系出現后，建筑師職能逐步細化，現代建筑設計更傾向于通過技術手段對建筑進行環境控制，不僅增加造價，提高維護成本，也對環境造成了負面的影響。綠色建筑概念提出后，從傳統民居設計中抽象出來的“天井”、“冷巷”等手法又被重新重視，廣泛用于現代建筑設計。

二、被動式設計策略在現代建筑中的應用

現代建筑不同于傳統民居的是其功能綜合，建筑材料更新，建筑高度、體量大幅度增加，建筑舒適度提高，建筑品質要求提升，因此被動式設計策略在現代建筑中的應用不僅僅要滿足建筑對周邊自然環境的應答，同時，要克服現代建筑自身的變化以做出相應的變化。

(一)應用之一：“切薄”建筑——優先利用自然通風和自然采光。城市中的綜合建筑越來越趨向于龐大的體量，特別是在北方，大體量的建筑能夠在建筑容積相等的前提下降低外墻的面積大小，也就是這種情況可以很好的控制體形系數，那么位于夏熱冬暖的地方，因為室內與室外的溫度差別較小，因此體形系數也就不再是考慮的重點。

(二)應用之二：公共空間室外化——減少對人工環境的依賴。印度生態建筑先行者查爾斯·柯里亞在其“露天空間”的思想其實基本等同于半室外的灰空間，也就是在建筑內部諸如廊道空間、中庭空間的公共空間，通常面積相對較大，而建筑的使用者在使用時，停留時間較短，卻要為這樣的低使用頻率提供不斷的能源供應最終造成能源浪費，這一點是公共建筑能耗遠超明用建筑能耗的重要因素。通過對灰空間的二度創作，使之兼具公共活動空間，半室內花園等功能，在節能減排的基礎上提升了公共建筑的品質。

(三)應用之三：“冷巷”的嵌入——有節制的環境塑造方式。“冷巷”原理是來自于南方傳統民居的營造方式，指的是傳統聚落中具有遮陽效果的窄巷道，具有良好的被動降溫的作用，是建筑的氣候緩沖層，它的實現手段就是通過對空間布局與設計，與當代建筑的結合不存在障礙。

(四)應用之四：圍護界面的靈活性——用靈活的方式對應氣候。傳統的維護界面利用自然環境的方式主要采用開窗的方式，然而因為科技的進步和設計理念的變化，大體量的建筑不斷出現，怎樣能夠使得建筑的維護界面具有靈活性，使建筑對自然條件的利用更加具有選擇性和充分性，從而減少機械手段的使用也就成了一個新問題。

1.雙層表皮。雙層表皮是指在傳統的外窗外面或者里面再增加一層玻璃外墻，雙層表皮立面空腔內的空氣能夠通過煙囪效應促進流通：夏季，進出風口開啟，通過“煙囪效應”產生自下而上的氣流，帶走幕墻內部的熱量，促進空氣流動；冬季，進出風口關閉，通過“被動式太陽能”原理，加熱幕墻內部空氣，產生熱交換和熱輻射。并解決了由于開窗通風而帶來的噪音問題。

2.可旋轉、移動界面。在影劇院和報告廳建筑中，界面并不是建筑師著重考慮的范圍，通過與外界的隔絕，讓人身處其中時有種閉塞的感覺，同時，長期閑置時，只能通過機械通風進行空氣流通的空間會產生霉變氣息。改變這種現狀可以將界面做成可開啟旋轉或者移動的形式，在開啟后對應的是蒼翠山林或者靈動湖面的自然環境。

(五)應用之五：消極空間的再造——挖掘建筑資源、回歸健康的生活方式。在目前的建筑設計過程中，尤其是對于高層建筑的樓梯部分等消極空間，一直還處于設計師們的考慮“盲區”，因為該區域使用率低，空間除了安全性質很難在其他方面找到利用價值，因此多采用機械通風的手段，這樣的做法也大大增加了建筑能耗，也徹底放棄了對這些消極空間的功能探索與開發。

例如上海中心大廈的雙層幕墻間空間，既可實現通風循環，也結合了空中花園的概念和雨水回收功能，打造成生態辦公室，一舉多得。

三、被動式設計策略在現代建筑中的問題

(一)被動式設計策略的適用性局限。1.不同氣候區適用性不同、適用策略不同。被動式設計策略針對全國不同氣候地域的背景下，有效性總體分布的趨勢大致為：南北高、中間低。因此，對于不同地區，常用的被動式設計策略并不是通用的。例如“冷巷”原理在深圳有著9個月以上的適用時間，如果在北京設計一座一樣的高層建筑，冬季將非常消耗能源。2.同樣材料不同氣候區設計策略不同。自21世紀之初，建筑的發展在不斷應對氣候的邊際效應。即便采用同樣的現代建造材料，比如鋼筋混凝土、鋼和玻璃，在不同的氣候區，其應對氣候的設計策略可能就是大相徑庭的。

(二)被動式設計策略與新地域主義、仿生建筑和敏感性分析。20世紀20、30年代后，建筑師們越來越注意到建筑應反映的地域文化，他們采用建筑所在地的傳統材料、傳統建構技法以及傳統文化符號展開建筑設計。基于以氣候為基礎的方法，并借鑒一系列的學科：生物學、氣候學、技術和建筑等對氣候響應的建筑原則進行解釋。

但是，即使建筑師用被動式設計特點包括建筑布局、圍護結構熱物理、建筑幾何和滲透氣密性這些已經被證明的影響建筑性能的手段，也還遠遠不夠，一個全面的優化過程，基于深入和徹底的敏感性分析(SA)是必不可少的，建筑師了解每個戰略的相對重要性，并部署在適當的第一次機會，在建筑模擬工具的幫助下，可以通過不同的SA方法來檢查建筑設計因素，結果的統計推斷也有助于未來的性能優化。

四、總結

被動式設計是非職業建筑體系的前建筑師通過不斷試錯的過程流傳下來的寶貴經驗，時至今日，仍然在綠色建筑設計中有重要地位，由于它的獨特性和唯一性，需要建筑師更加深入的研究建筑物所在地的復雜環境情況，借助現代科技手段——SA，進行良好的模擬試錯，完成具有針對性的被動式設計。