卡桑德拉·亞當(dāng)斯／Cassandra Adams 譯_李楊 校_宋曄皓 郝林／Translated by Li Yang, Proofread by Song Yehao, Hao Lin

德懷特（Dwight）街公寓，混合使用的城市內(nèi)填式項(xiàng)目

引言

20世紀(jì)60年代，從太空發(fā)回來(lái)的地球圖片顯示了兩個(gè)概念，這兩個(gè)概念逐漸成為美國(guó)環(huán)境運(yùn)動(dòng)的重要的切入點(diǎn)。首先，這是我們第一次真正將地球視為一個(gè)有限的球體，潛臺(tái)詞便是我們也擁有有限的資源，而不是像我們對(duì)地球的傳統(tǒng)理解那樣，它是一個(gè)無(wú)邊無(wú)際的延伸的土地和海洋，有著無(wú)窮無(wú)盡的資源。其次，這些圖片說(shuō)明了世界上所有的地域都有著內(nèi)在聯(lián)系，每個(gè)人和每個(gè)個(gè)體行為都相互關(guān)聯(lián)著，相對(duì)與別人而言，既處于上風(fēng)上水的位置，又處于下風(fēng)下水的位置。這是40多年前的新聞了，但美國(guó)人使用資源的方式，不管是自然資源還是人造資源，大部分還是像地球衛(wèi)星圖片發(fā)布之前一樣。這些圖片說(shuō)明了，如果我們希望世界人民都能像現(xiàn)在大多數(shù)美國(guó)人那樣，進(jìn)入能夠提供遮蔽和健康安全的工作生活環(huán)境的高樓大廈，如果我們希望能使更多國(guó)家的人民去改進(jìn)他們的樓房以達(dá)到相似的健康、安全和舒適度，那么我們需要更精心、更高效和更創(chuàng)新地使用我們的資源，當(dāng)然可以借鑒自然的方式，或者采用其它的方式。

在美國(guó)，對(duì)資源最大的單一需求除了食品業(yè)就是建造業(yè)在建房和建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施兩方面。隨著人口的增長(zhǎng)和人們?cè)絹?lái)越傾向于住更大的房子，我們對(duì)各種原材料的需求也在增長(zhǎng)。這種狀況在其他有著相似趨勢(shì)的國(guó)家也產(chǎn)生了共鳴，即世界對(duì)原材料的需求還有原材料的價(jià)格都在上漲。為了回應(yīng)這種趨勢(shì)，一些個(gè)人和組織在過(guò)去的幾十年里，通過(guò)重新設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的建造材料和建造技術(shù)、通過(guò)使用傳統(tǒng)建造者不會(huì)使用的原料、通過(guò)創(chuàng)造性地使用可循環(huán)材料和廢棄物來(lái)擴(kuò)大原材料的種類(lèi)。與之平行的是，人們需要為這些材料制定一套健康、安全、堅(jiān)固和舒適度的標(biāo)準(zhǔn)，讓美國(guó)式生活和健康環(huán)境的原理達(dá)到一致。這個(gè)創(chuàng)新工作的動(dòng)力，一方面來(lái)自為了尋找較為低廉的建造房屋的方式，另一方面則是為了減少建造對(duì)環(huán)境帶來(lái)的影響。

本文將介紹一些走在美國(guó)環(huán)保建筑材料和方式發(fā)展前沿的創(chuàng)新者。這些人也有一些其它的有趣的項(xiàng)目，但是這里筆者僅限于選擇他們使用了創(chuàng)新建筑材料和方式的作品。我們將會(huì)看到普林尼·菲斯克（Pliny Fisk）的原材料實(shí)驗(yàn)，戴維·伊斯頓（David Easton） 對(duì)夯土技術(shù)的現(xiàn)代化改革，戴維·艾森伯格（David Eisenberg）為了這些新的以及重獲新生的建筑材料和方式，一直在努力建立建造標(biāo)準(zhǔn)和建造規(guī)范來(lái)確定人對(duì)健康和安全的可接受度最低值。本文接下來(lái)將要大致地介紹2家獲獎(jiǎng)的加州建筑公司和他們的一些作品——Darrel DeBoer Architects 和Leger/Wanaselja, 他們通過(guò)設(shè)計(jì)，富有創(chuàng)造性地使用了材料，既表達(dá)了灣區(qū)地域的風(fēng)格又展現(xiàn)了自己的個(gè)性。最后，筆者想要深入地探討一下我們正所處的位置和我們未來(lái)的走向①。

1 生態(tài)建材的最新領(lǐng)域 ②

普林尼·菲斯克（Pliny Fisk）的研究和設(shè)計(jì)工作著重于建材全生命周期的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，尤其在于材料、能源利用的效率。在他過(guò)往30年的工作中有一條重要主線(xiàn)，就是發(fā)展和改進(jìn)當(dāng)?shù)毓?jié)能的、碳平衡的建筑材料。

在他早期的研究中心里，一些工作的重點(diǎn)是開(kāi)發(fā)生硝（一種碳酸鈣質(zhì)土，盛產(chǎn)于德克薩斯州）。他把生硝用做非燃煤磚石砌體中的原始成分，稱(chēng)之為calCreteTM。確切的成分和混入生硝的比例取決于原材料的化學(xué)性質(zhì)，但是普林尼的配方的混合一般包含有8份沙子，9份生硝，還有1份水泥（既不是波特蘭水泥即普通水泥，粉煤灰，也不是鎂氧化物的水泥）。這些砌體對(duì)環(huán)境和社會(huì)的好處是減少了生產(chǎn)能源和運(yùn)輸能源的消耗，利用了不能用于農(nóng)業(yè)的土壤，對(duì)當(dāng)?shù)卦牧系拈_(kāi)采也為當(dāng)?shù)厝藗兲峁┝斯ぷ?，并形成了用低成本的建材建低成本房屋的產(chǎn)業(yè)（圖1～3）。近來(lái)CMPBS（Center for Maximum Potential Building Systems）對(duì)calCrete研究工作表明了化學(xué)性封存二氧化碳可運(yùn)用于生產(chǎn)過(guò)程的可能性。這里需要注意的是，鈣碳酸鹽的土壤在中國(guó)超過(guò)30個(gè)省中都可以找到③。

普林尼也開(kāi)發(fā)出了他自己制造混凝土的配方：在典型混合混凝土(ashCreteTM)中，加入一定量的粉煤灰取代了100%的水泥。工程師把粉煤灰加入混凝土的歷史已經(jīng)有好幾年了，因?yàn)榈统杀救〈艘徊糠值乃啵ㄍǔ?5%～35%，但是這個(gè)比例會(huì)因多種因素而改變）。隨著時(shí)間的推移，粉煤灰有時(shí)也添加到抑制混凝土的化學(xué)降解中。普林尼的配方，相反地，包含高達(dá)97%的可循環(huán)的粉煤灰和底灰（來(lái)源于冶煉廠(chǎng)和/或者燃煤電廠(chǎng)）還有一些添加物（檸檬酸、硼酸鹽、和不明確的氯化合物）。他說(shuō)他的配方可讓水泥達(dá)到C級(jí)和F級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)。它給環(huán)境帶來(lái)的好處包括對(duì)廢棄煤灰的使用和水泥制造中CO2排放的減少。考慮到水泥制造占世界能源使用的8%（一些發(fā)展中國(guó)家本國(guó)比例高達(dá)67%），用ashCreteTM來(lái)代替高含量的水泥對(duì)環(huán)境效益有著極大的潛能。但普林尼知道電廠(chǎng)廢棄煤灰的再利用所帶來(lái)的環(huán)境效益比不上燃煤對(duì)環(huán)境帶來(lái)的負(fù)面影響，他指出這不是一個(gè)持續(xù)以煤為主要能源的生產(chǎn)的根本解決辦法。

圖1 使用calCreteTM建造的英格拉姆學(xué)校（Ingram School）

CMPBS和他們的研究合伙人開(kāi)發(fā)的第三個(gè)產(chǎn)品，是氧化鎂水泥，有時(shí)候也叫做陶瓷水泥。普林尼的這個(gè)配方被稱(chēng)為megaCreteTM。氧化鎂水泥是世界上最早使用的水泥，先于19世紀(jì)普通水泥的問(wèn)世。著名的中國(guó)西安紅陶俑的材料里也含有氧化鎂。在壓縮的時(shí)候，氧化鎂水泥被檢測(cè)到比普通水泥更為堅(jiān)固，且相應(yīng)地抗凍融。此外，氧化鎂水泥比普通水泥更耐酸蝕。

氧化鎂水泥的使用給環(huán)境效益帶來(lái)的也是一個(gè)重要的影響。它的好處包括生產(chǎn)過(guò)程中的消耗遠(yuǎn)小于普通水泥（大約20～40%），還有固化過(guò)程中吸收了多余的二氧化碳。普林尼的生產(chǎn)過(guò)程與其他人的生產(chǎn)過(guò)程相比，涉及到從石油和污水處理的副產(chǎn)品——鹵水中提取鎂氧化物和磷酸鹽。他計(jì)算出這個(gè)生產(chǎn)方法接近于碳中和——如果細(xì)心留意到成分的源位置及使用的燃料。最后，也是最重要的，使用這種水泥混合混凝土不需要淡水。當(dāng)普林尼更仔細(xì)地觀(guān)察它時(shí)，開(kāi)始意識(shí)到整個(gè)國(guó)家的淡水都可以因不再用于水泥生產(chǎn)而節(jié)約。這是對(duì)當(dāng)?shù)厮Y源保護(hù)的一個(gè)重要想法④。

2 夯土建造—— 一種傳統(tǒng)建造方式的現(xiàn)代化⑤

一些存在于美國(guó)歷史前工業(yè)時(shí)代的建造方式正在被復(fù)蘇并回到21世紀(jì)。這些包括土坯、稻草磚、以及夯土等。

戴維·伊斯頓在他的童年時(shí)代把泥土當(dāng)作砌房子的材料而愛(ài)上了它，當(dāng)時(shí)在南加州那里，他的父親帶領(lǐng)他認(rèn)識(shí)了歷史上西班牙風(fēng)格的水泥建筑。20世紀(jì)70年代，戴維·伊斯頓從學(xué)院畢業(yè)后，因?yàn)閷?duì)能源危機(jī)的關(guān)注，他決定重新使用歷史上低技、節(jié)能的夯土方法來(lái)為解決能源危機(jī)貢獻(xiàn)自己的力量。他知道夯土技術(shù)是全世界都熟知的（也門(mén)，法國(guó)，西班牙，摩洛哥，中國(guó)，喜馬拉雅地區(qū)，澳大利亞）。還有很多人，大多都是窮人，仍住在夯土的房子里。他意識(shí)到將一種用于勞動(dòng)密集型的窮人建材現(xiàn)代化以達(dá)到現(xiàn)代建筑的標(biāo)準(zhǔn)（健康、安全和舒適）和現(xiàn)代美國(guó)人審美，是很有挑戰(zhàn)性的。

戴維意識(shí)到他必須要克服兩個(gè)障礙。第一個(gè)障礙就是得到大眾的接受。大眾一般將夯土建筑理解為骯臟、陰暗和不安全的，就像一些傳統(tǒng)的房子那樣。他覺(jué)得他可以通過(guò)在幾年里建4～5個(gè)夯土房來(lái)改變大眾的誤解，但事實(shí)是他用了15年和幾百個(gè)房屋來(lái)影響和改變大眾觀(guān)念。

戴維的第二個(gè)障礙是要獲得建筑官員對(duì)新技術(shù)的認(rèn)可⑥。為了克服這個(gè)難題，他對(duì)所使用的泥土進(jìn)行了全面測(cè)試。他設(shè)計(jì)并測(cè)試了混合土壤的成分結(jié)構(gòu)，不同地區(qū)的土壤混合有著不同的抗壓強(qiáng)度、外觀(guān)、顆粒級(jí)配、吸濕、收縮、耐候和耐久性。通過(guò)借用和改進(jìn)巖土和標(biāo)準(zhǔn)砌體測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，他開(kāi)發(fā)了有關(guān)測(cè)試。戴維的測(cè)試結(jié)果得到了建筑官員的認(rèn)可并且現(xiàn)在已經(jīng)被美國(guó)許多的建造部門(mén)所采納。

圖2 使用ashCreteTM建材的拱形流浪漢收容所（Murray Legge攝）

為了減輕地震力影響，戴維主要依賴(lài)于兩個(gè)策略。首先，在混合土壤中加入一定比例的水泥（比在混合混凝土中的要少，因此減少了材料的能源消耗），其混合同時(shí)達(dá)到了強(qiáng)度要求和加州北部嚴(yán)格的建筑抗震法規(guī)。另外，在一些建筑中，他在墻頂建了一圈混凝土圈梁把墻體勒住來(lái)加強(qiáng)地震中房屋的橫向穩(wěn)定性。

圖4～10展示的是特拉（Terra）小屋，現(xiàn)在還在建造中。因?yàn)槿肆Τ杀驹诿绹?guó)是很高的，所以戴維特意設(shè)計(jì)了2100平方英尺的房屋，為了節(jié)省人力成本，去掉了所有復(fù)雜的細(xì)節(jié)。這個(gè)工程的創(chuàng)新之處還有夯土水泥樓板的新配方，一個(gè)可循環(huán)利用的墻體的建造體系，“整體砌塊”（一種水泥含量較低的砌體）和在土壤混合中節(jié)省勞力而使用的輸送機(jī)。

3 改變建筑規(guī)范和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)以適應(yīng)創(chuàng)新的建筑材料和方法⑦

美國(guó)建筑規(guī)范提供了兩條可以獲得建筑許可的途徑?！兑?guī)范守則》規(guī)定了具體如何使用標(biāo)準(zhǔn)的材料，設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，和建設(shè)實(shí)踐來(lái)建筑房屋。這條途徑雖然簡(jiǎn)化了建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)辦法，但同時(shí)也限制了創(chuàng)新。另一方面，《實(shí)踐守則》允許任何材料和方法的使用，只要能夠證明其符合規(guī)定的性能標(biāo)準(zhǔn)和其他規(guī)定的要求（主要是健康和安全性）即可。第二種途徑通常更加困難、昂貴、費(fèi)時(shí)，因?yàn)榻ㄖ賳T通常要對(duì)建材和建設(shè)裝配進(jìn)行額外的測(cè)試來(lái)證明建設(shè)要求的符合。本文中的建筑都具有創(chuàng)新的成分，因此也都需要至少在一部分許可的建造過(guò)程中達(dá)到一定的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

為了克服這樣的挑戰(zhàn)，即不斷為每一個(gè)新項(xiàng)目提交材料測(cè)試來(lái)達(dá)到上述第二種規(guī)范的要求，美國(guó)的一些個(gè)人和建筑團(tuán)隊(duì)開(kāi)始努力去創(chuàng)造一種更有利于環(huán)境的建筑法規(guī)，并且能夠讓傳統(tǒng)建材像其它“現(xiàn)代化工業(yè)”那樣符合現(xiàn)代健康、安全的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的《規(guī)范守則》條文。

戴維·艾森伯格自1995年在亞利桑那州適用技術(shù)開(kāi)發(fā)中心時(shí)就已經(jīng)走在此類(lèi)問(wèn)題研究的最前沿。在2001年，他帶領(lǐng)了一個(gè)研究小組，目的是為了弄清在為傳統(tǒng)建材和“綠色”建筑原則去獲取建筑許可證時(shí)，建筑師和制造商將要面臨如何的挑戰(zhàn)。戴維和他的伙伴們發(fā)現(xiàn)“過(guò)去長(zhǎng)期的認(rèn)知和關(guān)注的缺乏，令人口密集、能源密集，還有資源密集型的建筑方式，都可以被現(xiàn)存的法規(guī)接受，這就說(shuō)明對(duì)環(huán)境影響和可持續(xù)性發(fā)展的考慮在建立建筑法規(guī)或者在建立可接受的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)中扮演了最小的角色。這樣一來(lái)，很多案例中，法規(guī)都忽視了重要的健康和安全問(wèn)題，例如室內(nèi)空氣質(zhì)量、建造中建材和化學(xué)物質(zhì)的毒性（如石棉、鉛和甲醛），或者對(duì)非再生資源或全球氣候變化的影響⑧?！?/p>

戴維的研究團(tuán)隊(duì)調(diào)查了2001年設(shè)計(jì)或建造組織和建筑組織的官方部門(mén)，發(fā)現(xiàn)了三類(lèi)和美國(guó)建筑法規(guī)相關(guān)的主要問(wèn)題。從那時(shí)起，他開(kāi)始改進(jìn)那些法規(guī)，最新的對(duì)未來(lái)建筑法規(guī)和材料標(biāo)準(zhǔn)的改動(dòng)如下：

（1）找出并解決監(jiān)管綠色建筑與發(fā)展上的障礙。

（2）建立全面的對(duì)建設(shè)、規(guī)劃和相關(guān)行業(yè)的綠色開(kāi)發(fā)的獎(jiǎng)勵(lì)措施，以此來(lái)鼓勵(lì)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

圖4 特拉（Terra）小屋外觀(guān)（David Easton攝）

圖5 帶式輸送機(jī)將土壤放入模板

圖6 墻模板制造過(guò)程需要人工壓實(shí)土壤

圖7 人工在模板里壓實(shí)土壤

圖8 砌塊筑墻

圖9 夯土墻

圖10 放置泥土——水泥墻之間的室內(nèi)

（3）大力發(fā)展教育和監(jiān)管人員的宣傳計(jì)劃。

（4）加快被動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)策略（例如被動(dòng)式太陽(yáng)能、建材的有效使用等，因不以生產(chǎn)為基礎(chǔ)，所以沒(méi)有工業(yè)來(lái)支持研究和開(kāi)發(fā)）和其他建材——尤其是那些也缺乏工業(yè)財(cái)力去支持的公有產(chǎn)業(yè)的研究，試驗(yàn)，開(kāi)發(fā)、部署和監(jiān)測(cè)。

（5） 創(chuàng)建指定的具有更高綜合性標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管機(jī)構(gòu)的綠化區(qū)及可持續(xù)發(fā)展區(qū)。

（6）促進(jìn)建立一個(gè)綜合的管理程序和全面的綜合監(jiān)管體系⑨。

這些發(fā)現(xiàn)指導(dǎo)著戴維和其他人在落實(shí)建筑法規(guī)、進(jìn)行必要的修改方面的重要工作。戴維還和ASTM(美國(guó)材料測(cè)試協(xié)會(huì))發(fā)起了制定這些材料標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)，從土墻體系標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)始，還有可被接納或引用進(jìn)建筑法規(guī)的材料標(biāo)準(zhǔn)。這些工作現(xiàn)在又有了其他的帶領(lǐng)者，包括生態(tài)建設(shè)網(wǎng)絡(luò)的布魯斯·金（Bruce King）⑩。

這是一個(gè)過(guò)程中的工作，其中一些目標(biāo)已經(jīng)被實(shí)現(xiàn)，包括在一些建設(shè)草磚建筑和夯土建筑?的地方，守則被開(kāi)發(fā)和接納。國(guó)際規(guī)范協(xié)會(huì)（ICC）在一個(gè)名為《IGCC：安全和可持續(xù)章程》多年的倡議下已草擬了國(guó)際綠色建筑法（簡(jiǎn)稱(chēng)IGCC）初稿。關(guān)于這項(xiàng)工作的相關(guān)信息和法案初稿已在ICC的網(wǎng)站上發(fā)布，接受大眾的審查和評(píng)論（截至2010年3月）。IGCC正準(zhǔn)備成為2012年國(guó)際守則的一個(gè)組成部分，并將要同時(shí)解決在一般類(lèi)別中新的和現(xiàn)有的商業(yè)建筑的問(wèn)題：

（1）資源節(jié)約和負(fù)責(zé)的土地使用和發(fā)展

（2）材料的資源節(jié)約和高效性

（3）節(jié)能、高效及保證大氣質(zhì)量

（4）水資源節(jié)約和有效

（5）室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量（IEQ）和舒適性

（6）建筑的運(yùn)行、維護(hù)和所有者的教育?

上文提到的和ASTM的合作項(xiàng)目，早在A(yíng)STM的可持續(xù)發(fā)展小組委員會(huì)（之前E06.71，現(xiàn)在的ASTM建筑物及其建設(shè)可持續(xù)發(fā)展技術(shù)委員會(huì)E60.01）就指出為“知識(shí)的獲取，推廣和傳播以及研究的激勵(lì)，還有與可持續(xù)性及可持續(xù)發(fā)展相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)”。他們已經(jīng)完成了一套可持續(xù)性的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)（ASTM E2114—08“關(guān)于建筑運(yùn)行的可持續(xù)性術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)”）和一套土建設(shè)體系的標(biāo)（ASTM E2392—05“土墻建筑體系設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)指南”）。他們還完成了一個(gè)”可持續(xù)建筑構(gòu)件及相關(guān)場(chǎng)地工作的分類(lèi)”的標(biāo)準(zhǔn)草案。他們目前正在為綠化屋頂和無(wú)害環(huán)境產(chǎn)品制定標(biāo)準(zhǔn)?。

圖11～13展示了他們正在進(jìn)行的一個(gè)檢驗(yàn)創(chuàng)新材料的性能的實(shí)驗(yàn)工作：作者進(jìn)行的一個(gè)ASTM E—119 稻草磚墻的1小時(shí)防火測(cè)試（該墻通過(guò)了檢測(cè)）。

4 兩個(gè)建筑公司使用創(chuàng)新建材的方法

圖11 ASTM E-199作者在加州大學(xué)伯克利分校做的稻草磚墻1小時(shí)燃燒試驗(yàn)，磚墻剛從消防室出來(lái)的樣子

圖12 剛經(jīng)過(guò)消防水管沖淋測(cè)試的墻的著火面

圖13 抹灰面層后面碳化的細(xì)部

圖14 德懷特（Dwight）街公寓內(nèi)部

圖15 德懷特（Dwight）街公寓圍欄和大門(mén)的雙重街道標(biāo)志（Scott McGlashan攝）

圖16 德懷特（Dwight）街公寓回收公路標(biāo)志用作建筑外墻墻板（Karl Wanselja）

兩個(gè)加州北部地區(qū)的Leger Wanaselja和Darrel DeBoer建筑公司，20多年來(lái)都在他們的工作中或多或少地使用了創(chuàng)新建材和建筑方法。兩家公司都采取了全面的方法盡量減少對(duì)環(huán)境影響。他們認(rèn)為只實(shí)施一個(gè)或兩個(gè)環(huán)境戰(zhàn)略不足以稱(chēng)之為建設(shè)“綠色”，而是要把解決環(huán)境問(wèn)題納入到整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中每一個(gè)設(shè)計(jì)的每一部分。兩家公司為了減少建筑的碳排放，都運(yùn)用了被動(dòng)熱控制策略（被動(dòng)式太陽(yáng)能，源于大量材料的熱儲(chǔ)蓄、遮陽(yáng)和超絕熱外表皮等）和其他節(jié)能措施。兩家公司都會(huì)考慮到產(chǎn)品的生命周期是否對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響較小來(lái)小心地選取建材。這些包括無(wú)毒產(chǎn)品，自然資源開(kāi)采對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)造成最小破壞的產(chǎn)品，還有能高效運(yùn)用原材料的機(jī)械產(chǎn)品。為了獲得他們適合的建筑材料，兩家公司都在“配額”標(biāo)準(zhǔn)上擴(kuò)大了他們對(duì)適用建材的尋找。他們使用的材料在標(biāo)準(zhǔn)的美國(guó)建材市場(chǎng)上無(wú)法找到，包括過(guò)剩的產(chǎn)品，廢料，甚至農(nóng)副產(chǎn)品（稻草磚）和加州公路上的廢棄物（殘缺的公路和街道標(biāo)志）。

Leger Wanaselja是一個(gè)設(shè)計(jì)公司同時(shí)也是加州伯克利的一個(gè)開(kāi)發(fā)商?。這里展示的是兩個(gè)城市的內(nèi)填式開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，一個(gè)是多功能住房（帶街頭店面的住宅公寓），另一個(gè)是獨(dú)戶(hù)住宅。前者位于地鐵系統(tǒng)的步行距離區(qū)域，后者則有一小段車(chē)行距離——這些地點(diǎn)特地被選擇在戶(hù)主能夠減少機(jī)動(dòng)車(chē)使用的地段，從而減少了碳排放量（圖14～20）。

來(lái)自Darrel DeBoer公司的(Darrel DeBoer)喜歡使用天然材料，尤其偏愛(ài)可迅速再生的材料，如稻草磚和竹子等?。這些圖片（圖21～29）展示的是兩個(gè)在加州鄉(xiāng)下的獨(dú)戶(hù)住宅。兩個(gè)房子都是用稻草磚做外墻填充材料的木構(gòu)建筑。稻草磚是特別好的絕熱材料，熱阻R值一般在35～55左右（決定于稻草磚的密度、大小和秸稈的性質(zhì)）。

5 對(duì)建筑材料和“可持續(xù)性”的深入關(guān)注

現(xiàn)在，美國(guó)建筑和建造業(yè)的“綠色”運(yùn)動(dòng)開(kāi)始進(jìn)入美國(guó)的主流文化。很多政府部門(mén)，從城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)到中央都對(duì)新建設(shè)和政府大樓的更新采用了LEED（能源與環(huán)境先導(dǎo)設(shè)計(jì)）準(zhǔn)則?。主要的建工組織例如美國(guó)建筑師學(xué)會(huì)、全美住房建筑商協(xié)會(huì)、總承包商協(xié)會(huì)、還有美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)都有環(huán)境保護(hù)項(xiàng)目。如上文在戴維·艾森伯格的條例中提到的，國(guó)際規(guī)范協(xié)會(huì)正在為2012版的國(guó)際建筑規(guī)范建立一個(gè)可持續(xù)章程。

關(guān)于建筑材料，本文中描述的創(chuàng)新工程用擴(kuò)大在建設(shè)中原材料的配比和更有效地開(kāi)發(fā)利用資源的方式回應(yīng)了標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)資源有限的問(wèn)題。另一個(gè)需要有效使用這些原材料的重要原因是，所有建材產(chǎn)物都在它們生命周期的不同階段里對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了負(fù)面的影響，增加了整個(gè)環(huán)境的負(fù)擔(dān)。圖30說(shuō)明了一個(gè)典型的建筑材料生命周期的不同階段。

在數(shù)據(jù)中，每一欄代表了一個(gè)階段，每個(gè)連接兩個(gè)階段的箭頭代表了一次在這個(gè)生命周期階段中的環(huán)境影響?。不同的階段影響不同，但每一個(gè)階段都包含了一個(gè)或幾個(gè)如下應(yīng)該被考慮到的問(wèn)題：

（1）發(fā)生在自然資源開(kāi)采過(guò)程中當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的物理或化學(xué)降解。摧毀生物多樣的生態(tài)系統(tǒng)是極其糟糕的，因?yàn)樗鼈兺荒鼙粡?fù)制或更換?。

（2）電力能源中的能源消耗造成全球氣候變暖，臭氧層遭到破壞，及/或污霧。

（3）過(guò)量的能源消耗，尤其是不潔能源。

（4）彌散入空氣、水體，和/或者土壤的污染。這些可以在一些階段或者整個(gè)周期中發(fā)生。間接污染，如能源生產(chǎn)的廢物和排放，也應(yīng)算作其中的一部分。

（5）沒(méi)有被故意作為化學(xué)毒劑但卻被個(gè)人（如戶(hù)主）偶然地?cái)z入的有毒成分或者隨著時(shí)間的推移成為污染物的產(chǎn)品。

（6）原材料的有效利用。可循環(huán)使用的原料被運(yùn)用于新產(chǎn)品了嗎？當(dāng)正在生產(chǎn)的產(chǎn)品的使用周期結(jié)束后能夠易于循環(huán)再利用嗎？產(chǎn)品能夠以一種高效的方式來(lái)使用原材料嗎？機(jī)械制造木結(jié)構(gòu)構(gòu)件就是一個(gè)例子。

圖17 德懷特（Dwight）街公寓室內(nèi)用作熱流量計(jì)的地板

圖18 建造中的集裝箱房子

圖19 集裝箱房子內(nèi)餐廳

圖20 集裝箱房子——餐廳、廚房以及建筑師設(shè)計(jì)的桌子

（7）缺乏耐久性且質(zhì)量低。這個(gè)問(wèn)題必須和上面的第6點(diǎn)達(dá)到一個(gè)平衡。在這個(gè)問(wèn)題上，沒(méi)有人希望高效的材料利用卻不能保證產(chǎn)品的耐用性。這里，我們必須自問(wèn)材料和產(chǎn)品是否需要給戶(hù)主設(shè)計(jì)成功能性的、可耐用一定長(zhǎng)時(shí)間的，從而避免增加往后必須過(guò)早更換產(chǎn)品而給環(huán)境帶來(lái)的影響?。

（8）原料的再生性能。生產(chǎn)的產(chǎn)品能夠利用可再生和正在生長(zhǎng)的原材料（如樹(shù)木）嗎？或者是能更快再生的原材料(如竹子)?？

（9）廢物處理問(wèn)題。每個(gè)階段制造了多少?gòu)U棄物？在某種方式上這有問(wèn)題嗎（例如，這些是污染物或者排放過(guò)量）？ 這些物質(zhì)能夠重復(fù)使用或在其使用壽命結(jié)束時(shí)在別的東西上再循環(huán)使用嗎？

總體的目標(biāo)應(yīng)該是減少或完全避免這些環(huán)境影響。為了使建材達(dá)到真正的“綠色”，其生命周期的每一階段的過(guò)程中產(chǎn)生的環(huán)境影響應(yīng)理想化地完全被避免。退而求其次的辦法是把影響減少或盡可能地減小到最低。但是，如果當(dāng)一個(gè)產(chǎn)品能采用更多的可能有利于環(huán)境的戰(zhàn)略時(shí)，卻只采用一兩個(gè)，是不能接受的。在美國(guó)，后一種狀況被稱(chēng)為“漂綠”（Green Wash），即將自己的產(chǎn)品標(biāo)榜為“綠色”，但卻只是以象征性的姿態(tài)去消解環(huán)境的影響。

我在這里對(duì)于建材在建筑使用中的評(píng)估還想再說(shuō)明一點(diǎn)。我已經(jīng)闡明了每種建材都會(huì)產(chǎn)生環(huán)境影響，這種狀況讓建筑師處于一個(gè)左右為難的境地。他們?nèi)绾螞Q定為他們的建筑選擇哪一種產(chǎn)品呢？他們?nèi)绾螌⒁环N材料的環(huán)境影響與另一種材料比較，尤其是他們還是不一樣的（就像蘋(píng)果和橘子）？目前（迄今）沒(méi)有徹底解決這一難題的方法。我目前的建議是在選擇材料時(shí)考慮和權(quán)衡下列問(wèn)題：

（1）帶來(lái)的環(huán)境影響有多嚴(yán)重？會(huì)造成死亡或慢性疾病，例如排放的毒物會(huì)引發(fā)疾病嗎？

（2）帶來(lái)的生態(tài)影響是何種程度上的不可逆轉(zhuǎn)，或者有技術(shù)補(bǔ)救的方法嗎？它會(huì)永久性地破壞一些在多樣性的生態(tài)系統(tǒng)中迄今未知的但也許將來(lái)會(huì)成為人類(lèi)救命藥的基因材料——就像在形態(tài)豐富的生態(tài)系統(tǒng)伐木或采礦那樣嗎？或者還是有一種補(bǔ)救技術(shù)能夠減小影響，就像可以清除重金屬的廢棄物處理過(guò)程那樣？

（3）這個(gè)環(huán)境影響會(huì)有多廣？它會(huì)造成從一個(gè)洲蔓延到另一個(gè)洲的空氣污染嗎？它會(huì)造成整個(gè)水體污染或者只是污染當(dāng)?shù)氐乃h(huán)境呢？

（4）這個(gè)環(huán)境影響會(huì)持續(xù)多久？這個(gè)問(wèn)題是否會(huì)關(guān)系到留存上千年的核電站廢棄物還是會(huì)關(guān)系到把無(wú)毒性的石膏墻板廢料轉(zhuǎn)化為農(nóng)業(yè)肥料的成分？

筆者想再增加一個(gè)注意事項(xiàng)。當(dāng)為了環(huán)境利益的一個(gè)新目標(biāo)而對(duì)原材料的使用進(jìn)行重要改變時(shí)，去考慮其它潛在的影響是很重要的，包括對(duì)社會(huì)的影響。在幾年前的美國(guó)，有人開(kāi)發(fā)了一種以玉米為原料讓燃油和塑料代替汽油的技術(shù)。這不管是在環(huán)境保護(hù)方面還是在消除我們對(duì)石油的依賴(lài)方面，都被看成是一個(gè)巨大的進(jìn)步。然而，意外的后果是玉米的價(jià)格火箭般地飛速上漲，在拉丁美洲很大一部分的貧窮人口購(gòu)買(mǎi)不起他們的主食了。美國(guó)這項(xiàng)創(chuàng)新的發(fā)起人關(guān)閉了這個(gè)項(xiàng)目，并且開(kāi)始在其它方向上尋找解決辦法，避免給窮人帶來(lái)這么大的麻煩。

最后，讓我們?cè)倩氐侥菑垙奶丈峡吹厍虻膱D片。從根本上講，這是唯一可計(jì)量的配給系統(tǒng)?，F(xiàn)在的環(huán)境保護(hù)工程和建筑評(píng)估系統(tǒng)都邁出了第一步，并獲得了很大的進(jìn)步，但是我們也認(rèn)識(shí)到，要達(dá)到必須達(dá)到的目標(biāo)，以上這些工作還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。因此，我們還要繼續(xù)改進(jìn)我們現(xiàn)已完成的工作，我們還有很多可運(yùn)用新概念、新發(fā)明的空間。即使“可持續(xù)”這個(gè)詞現(xiàn)在在美國(guó)建造業(yè)的環(huán)保文獻(xiàn)里隨處可見(jiàn)， 但事實(shí)是我們還不能做到真正的“可持續(xù)”。我們使用資源（還不僅是能源）的方式是不可能持續(xù)下去的。實(shí)際上，這里這個(gè)我們可執(zhí)行的詞是“將會(huì)”。我應(yīng)該重組我剛才所說(shuō)的話(huà)，即“我們使用我們的資源的方式將不會(huì)永遠(yuǎn)持續(xù)下去的”。這需要生活在地球上的我們， 通過(guò)各種方式，盡可能地減少變革的代價(jià)和造成的痛苦，一同描繪和設(shè)計(jì)我們的明天。

圖21 曲面草磚屋竣工后室內(nèi)效果

圖22 曲面草磚屋稻草磚墻的外觀(guān)

圖23 曲面草磚屋室內(nèi)正在進(jìn)行夯土墻的抹灰

圖24 曲面草磚屋在混凝土板上鋪夯土地面

圖30 建筑材料的環(huán)境全生命周期

圖25 稻草磚房外觀(guān)

圖26 稻草磚房構(gòu)造內(nèi)部

圖27 竣工后的稻草磚房室內(nèi)效果

圖28 完工后的稻草磚房起居室

圖29 Darrel和他的父親設(shè)計(jì)并搭建的稻草磚房大門(mén)

注釋

① 筆者在本文里很多引用者撰寫(xiě)的研究報(bào)告和論文，都是從網(wǎng)絡(luò)上下載的信息。其中一些機(jī)構(gòu)是非盈利的，只依靠捐助來(lái)繼續(xù)他們的工作和支付員工酬勞。他們非?？犊睾痛蟊姺窒硭麄兊墓ぷ?，因此如果您覺(jué)得她們的工作是有用的，請(qǐng)給他們一些慷慨的捐助。

② 這個(gè)部分基于在2010年2月9號(hào)與Pliny Fisk的會(huì)面還有他的一些文章，有發(fā)表了的也有未發(fā)表的，他很慷慨地與我分享。Pliny和他的妻子Gail Vittori住在Texas的Austin的外圍，他們都是那里建筑潛能開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中心(www.cmpbs.org )的副主任。今年這個(gè)中心迎來(lái)了它建立35周年的紀(jì)念。

③ Steven P.Musick，《來(lái)自生硝的報(bào)告: 生硝的建材配比和使用》第二版 (Austin，CMBPS，1979)。Pliny Fisk III，《土砌體制造和施工技術(shù)》(Tucson, 第二屆土樓建筑技術(shù)區(qū)域會(huì)議上的報(bào)告, 1982年3月)。兩個(gè)出版物都能在www.cmpbs.org網(wǎng)站下載。

④ 世界上的其他國(guó)家的研究者也在進(jìn)行氧化鎂水泥的研究，但是對(duì)研究成果的歸屬有一些爭(zhēng)議。筆者既非這方面的化學(xué)專(zhuān)家，也沒(méi)有卷入爭(zhēng)議，不想在這里評(píng)論那些出版物。因此，為了更深入的閱讀，推薦Shi Cong Kou、Chi Sun Poon和Dixon Chan的《粉煤灰替代水泥對(duì)再生骨料混凝土性能的影響》(ASCE Journal of Materials in Civil Engineering, Vol.19, No.9,September 2007, pp.709-717)。

⑤ 這個(gè)部分基于在2010年2月8號(hào)與David Easton的會(huì)面。David住在加州的Napa，在那里他和他的妻子 Cynthia Wright一同管理他們的公司Rammed Earth Works (www.rammedearthworks.com). David最新的書(shū)是《夯土房子》 (White River Junction, Vermont, Chelsea Green Publishing, 2007)。

⑥ 在美國(guó)，建筑官員是一些政府雇員，他們和建筑師、建造承包商和業(yè)主有密切的合作，以緊密管理建筑的設(shè)計(jì)和建造，確保它們達(dá)到所有規(guī)定的建筑標(biāo)準(zhǔn)、建筑條例，還有其他的政府規(guī)范。

⑦ 這個(gè)部分是基于2010年2月和 David Eisenberg的郵件交流。 David住在A(yíng)rizona的Tucson。他是美國(guó)適宜技術(shù)開(kāi)發(fā)中心執(zhí)行主任(DCAT, www.dcat.net) 和美國(guó)綠色建筑委員會(huì)的建筑守則委員會(huì)的主席。DCAT 出版了一套DVD《小行星上的建筑規(guī)范》，可以在網(wǎng)上找到。

⑧ David Eisenberg, Robert Done, 和 Loretta Ishida, 《打破障礙：建立綠色建筑守則的挑戰(zhàn)和解決策略》(Tucson, DCAT, 2002)?？蓮膚ww.dcat.net/resources/breaking_down_barriers.pdf網(wǎng)站下載。

⑨ David Eisenberg和Sonja Persram，還有Katie Spataro和Jason F.McLennan， 《法規(guī)，條例和體制障礙對(duì)住宅的影響》(Seattle, Cascadia Region Green Building Council presentation, July 28, 2009.)可以從www.dcat.net/about_dcat/Cascadia_Code_Report_Eisenberg_Persram.pdf網(wǎng)站下載。

⑩ Bruce King是加州Sausalito生態(tài)建筑網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)始人 (www.ecobuildnetwork.org)。他最新的作品是《草磚建筑設(shè)計(jì)：藝術(shù)的王國(guó)》 (San Rafael, California: Green Building Press, 2006)。

? 這些包括了Austin草磚條例，Boulder草磚條例，加州草磚條例，Tucson/Pima草磚條例，Tucson/Pima土樓條例. 它們都能從www.dcat.net/resources網(wǎng)站下載。

? 參見(jiàn)ICC官方網(wǎng)站 www.iccsafe.org/cs/IGCC/Pages/default.aspx新提出的第一稿國(guó)際綠色建筑法已經(jīng)在網(wǎng)站上發(fā)布為大眾瀏覽和評(píng)論，截止至2010年3月。

? 參見(jiàn) www.astm.org/SNEWS/APRIL_2004/meadows_apr04.html

? Leger/ Wanaselja 是位于加州Berkeley的一個(gè)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)公司 (www.greendwellings.com )。Cate Leger 和 Karl Wanaselja 在San Francisco的海灣地區(qū)設(shè)計(jì)住宅、商業(yè)建筑和研究機(jī)構(gòu)建筑。Karl在東海灣大多數(shù)的垃圾經(jīng)銷(xiāo)商和廢物回收商中享有盛名。

? Darrel DeBoer Architects是一個(gè)位于加州El Sobrante的公司，靠近San Francisco(www.deboerarchitects.com)。Darrel熱衷于能在未來(lái)將竹子作為建材，并且開(kāi)始種植自己的竹林。他的第一本書(shū)《竹構(gòu)建筑和文化》可以從www.deboerarchitects.com網(wǎng)站下載PDF版本。他最新的書(shū)《竹構(gòu)建筑要點(diǎn)》可以在www.blurb.com網(wǎng)站找到。

? 了解更多關(guān)于綠色建筑評(píng)估體系的信息，參見(jiàn)美國(guó)綠色建筑委員會(huì)網(wǎng)站www.usgbc.org

? 這也有一個(gè)重要社會(huì)因素，就是關(guān)于材料生命周期階段的參與者或可以說(shuō)是對(duì)材料做出反應(yīng)者。這超出了本文的范圍，但我想指出它們是存在的。例如，我們應(yīng)該考慮毒氣擴(kuò)散對(duì)工廠(chǎng)里正在進(jìn)行原料加工的工人，包括對(duì)這些工人家庭的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)影響。

? 在很多案例中，重要的生物遺傳物質(zhì)永遠(yuǎn)地丟失了。例如，當(dāng)幾年前藥物研究人員回到了一個(gè)南美的森林去尋找一個(gè)早先顯示能夠入藥的植物的更多的標(biāo)本，但森林已經(jīng)被砍伐，再也找不到更多的標(biāo)本了。

? 重要的是要認(rèn)識(shí)到，不同的建筑構(gòu)件有不同的壽命。結(jié)構(gòu)構(gòu)件、屋頂和墻體外維護(hù)，還有基礎(chǔ)，當(dāng)然應(yīng)該享有最長(zhǎng)的壽命。建筑內(nèi)，諸如廚柜和浴室此類(lèi)往往和建筑物的壽命一樣長(zhǎng)。在任何情況下，他們絕對(duì)應(yīng)該比地毯或室內(nèi)陳設(shè)享有更長(zhǎng)的壽命。地毯或室內(nèi)陳設(shè)平均每7年左右就應(yīng)該更換一次（在商業(yè)建筑），以保持建筑外觀(guān)鮮亮和風(fēng)格入時(shí)。

? 應(yīng)該認(rèn)識(shí)到有一種區(qū)別存在于可再生材料（具有再生潛力）和一個(gè)實(shí)際上正在更新材料。

如無(wú)特別標(biāo)注，所有圖片均由Leger Wanaselja所攝