劉煜 李靜 劉京華

收稿日期：2013-04-01

基金項目：國家自然科學基金項目（50778153）；西北工業(yè)大學高教研究基金項目（2009GJY03）

作者簡介：劉煜（1968-），女，西北工業(yè)大學力學與土木建筑學院教授，博士，主要從事綠色、生態(tài)及可持續(xù)建筑研究，（E-mail）liuyu@nwpu.edu.cn。

摘要：在當今能源與環(huán)境問題日益加劇的背景下，如何在建筑學專業(yè)教育教學中，有效啟發(fā)學生提出與之相關的設計策略和措施，成為引發(fā)更多關注的研究課題。文章通過傳統(tǒng)建筑設計與綠色建筑設計特征的比較分析，結合綠色建筑設計課教學的實踐經(jīng)驗，從“觀念”和“方法”教育的角度，對綠色建筑設計課中與“能源”和“環(huán)境”密切相關的具體問題進行了探討，旨在對相關建筑教育理論及實踐的發(fā)展提供參考。

關鍵詞：建筑學；綠色建筑；能源；環(huán)境；教育

中圖分類號：G6420文獻標志碼：A文章編號：10052909（2013）05013704隨著全球“能源”與“環(huán)境”問題的日益加劇，“能源”與“環(huán)境”已經(jīng)成為（包括建筑學專業(yè)在內(nèi)）眾多專業(yè)領域備受關注的重要議題。研究顯示，建筑的生產(chǎn)和運行能耗占各國總能耗的30%～45%，其排放的污染物占各類污染物總量的10%～20%，因此，建筑對全球的能源與環(huán)境問題負有不可推卸的重要責任。自20世紀90年代以來快速興起的“綠色建筑”，是建筑領域在此背景下發(fā)展起來的新方向。

迄今為止，世界各國對“綠色建筑”的理論和實踐探討已經(jīng)取得了大量成果，然而，在高等建筑教育領域，如何將“能源”與“環(huán)境”問題與 “建筑設計”有機結合，仍然是值得深入探討的課題。

一、傳統(tǒng)建筑與綠色建筑設計的比較

（一）設計內(nèi)容的比較

傳統(tǒng)建筑設計的主要內(nèi)容涉及建筑的尺度、色彩、質(zhì)感、流線等方面，同時也兼顧與建筑使用者相關的經(jīng)濟、文化、社會、心理等因素。其所關注的重點，主要在于建筑的“功能”和“形式”。例如：中國在20世紀50～60年代曾提出“適用、經(jīng)濟、美觀”的設計原則，其中前兩項原則與“功能”直接相關，后一項原則與“形式”直接相關。西方社會在現(xiàn)代建筑發(fā)展早期，也出現(xiàn)過“形式追隨功能”等主要圍繞“功能”與“形式”特征，影響深遠的設計理念。

與傳統(tǒng)建筑相比，當代綠色建筑設計更加強調(diào)對“能源”和“環(huán)境”因素的關注，并且提出“設計結合自然”等更加關注自然環(huán)境的新的設計理念及表達[1]。根據(jù)中國2006年出臺的《綠色建筑評價標準》[2] ，所有綠色建筑必須考慮節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)保等方面內(nèi)容。比較而言，在傳統(tǒng)建筑設計中，是否考慮上述內(nèi)容，以及考慮的程度，主要取決于建筑師的個人認識、意識和偏好。

（二） 設計過程的比較

傳統(tǒng)建筑設計過程一般由建筑師主導。其主要流程包括方案策劃階段、方案設計階段、施工圖初步設計階段、擴大初步設計階段和詳細設計階段。設計過程基本上可以描述為單一方向的工作流程。在這個流程中，雖然項目立項之初就會組建由建筑、結構、水暖、概預算等多專業(yè)人員構成的設計團隊，但只有建筑師的工作自始至終貫穿項目設計全過程，其他領域?qū)I(yè)人員大多直到施工圖階段才會真正加入設計團隊，展開具體設計工作。同時，在線性工作流程下，各專業(yè)領域人員加入設計團隊開展工作的程序、方式和深度都基本固定并可預期。

高等建筑教育2013年第22卷第5期

劉煜，等綠色建筑設計課中的能源與環(huán)境教育探討

綠色建筑設計過程與傳統(tǒng)建筑設計的相同之處，主要在于通常都是由建筑師主導設計過程。其不同之處主要為以下3個方面：首先，在設計團隊中，除了建筑、結構、水暖電、概預算等專業(yè)人員之外，一般還需要能源工程師、環(huán)境工程師、生態(tài)咨詢師等更多特殊專業(yè)領域?qū)＜壹尤朐O計咨詢團隊；第二，綠色建筑設計過程并非單一方向的線性流程，而是螺旋式推進的非線性流程。它是基于多專業(yè)參與的多因素復雜決策過程，相比傳統(tǒng)建筑設計需要更多的檢查、評價和決策支持；第三，從綠色建筑設計的最初階段開始，就需要多專業(yè)領域人員的密切配合。隨著方案的進展，在不同設計階段可能需要咨詢不同領域的專家，而所需咨詢的專業(yè)領域，以及不同專業(yè)加入設計討論的時機，可能隨著方案性質(zhì)的不同和具體進展情況隨時發(fā)生變化，并無統(tǒng)一的標準和模式可以參考，有時很難預期。

二、基于綠色建筑設計特征的課程教育

既然綠色建筑設計具有顯著不同于傳統(tǒng)建筑設計的內(nèi)容和過程，在針對綠色建筑的教育和教學中，必然需要探討新的、更加適應這些特征的理念和方法。鑒于綠色建筑關注的重點內(nèi)容在于“能源”和“環(huán)境”問題，下文從觀念和方法的角度，分別探討如何在綠色建筑設計課程中開展能源與環(huán)境教育。

（一）綠色建筑設計課中的能源教育

1.關于“能源”的觀念教育

要做出好的設計，首先必須具備好的設計觀念。關于綠色建筑，目前在社會上存在不少錯誤的觀念。例如：節(jié)能建筑就是采用了太陽能、地源熱泵等新能源技術的建筑，綠色技術多的建筑就是好的綠色建筑等。對于建筑學專業(yè)學生而言，“能源”領域的相關概念，在其主干專業(yè)課程（建筑設計）中很少接觸。學生平時從網(wǎng)絡、報紙、期刊等不同渠道接觸到大量與節(jié)能相關的概念和信息，對這些信息如果不加分辨地接受，也有可能形成片面甚至錯誤的觀念。

根據(jù)筆者多年主講綠色建筑設計課程所積累的教學經(jīng)驗，在建筑學專業(yè)的建筑設計課中開展與“能源”相關的教育時，有必要引導學生從以下3個方面理清基本觀念。

（1）建筑能耗的基本構成。建筑能耗的基本構成包括“運行能耗”（Operation Energy）和“隱含能耗”（Embodied Energy）2個部分[3]?！半[含能耗”也稱“含能”，在綠色建筑設計課教學中需特別探討的是 “隱含能耗”的概念。將學生的視野，從建筑建成后的“運行能耗”，擴展到其建成之前各種建筑材料和部品在生產(chǎn)、加工、運輸和安裝使用過程中的能耗以及已經(jīng)造成的環(huán)境污染，使其從節(jié)能環(huán)保角度，具備選擇建筑材料的“獨到”眼光。

（2）建筑節(jié)能的基本途徑。建筑節(jié)能有“設計節(jié)能”和“技術節(jié)能”兩大基本途徑。在綠色建筑設計教學中，首先，需要強調(diào)“設計節(jié)能”的重要價值和巨大潛力，并將其視為建筑節(jié)能的首選途徑。引導學生通過各種不同的設計途徑和方法，探索實現(xiàn)建筑自然通風、自然采光和自然調(diào)節(jié)室內(nèi)溫濕度等目標，進而達到經(jīng)濟節(jié)能的目的。其次，需要使學生明確，節(jié)能技術并非越多越好，也不是越新越好，只有適用的才是最好的。此外，鼓勵學生在探索設計節(jié)能途徑的同時，從集成設計的角度對太陽能、風能、地熱能、生物質(zhì)能等可再生能源技術在建筑中的應用進行探索。

（3）建筑節(jié)能的全生命周期經(jīng)濟分析。經(jīng)濟性無論何時都是決定建筑設計及技術應用的重要因素，這對于傳統(tǒng)建筑和當代綠色建筑同樣適用。

在綠色建筑設計課中，有必要使學生明確，雖然節(jié)能設計及節(jié)能技術都有可能增加建筑的初次投資費用（造價），但同時也會減少建筑的運行和維持費用，因此，從全生命周期的角度分析，其總體費用往往更低。也只有從全生命周期的角度分析，才能更加全面地理解綠色建筑的經(jīng)濟性和合理性。

2.關于“能源”的方法教育

“節(jié)能”是綠色建筑關注的重要議題。在傳統(tǒng)建筑學專業(yè)教學課程體系中，除了建筑物理課程的熱工章節(jié)內(nèi)容以外，學生在課程學習中所接觸到的建筑節(jié)能理論和設計計算都非常有限。根據(jù)筆者的教學實踐經(jīng)驗，對建筑節(jié)能設計方法的教育，至少可從以下3方面進行引導、加強和拓展。

（1）基于基本原理的邏輯分析方法。“邏輯分析”是任何科學研究中都不可或缺的重要分析方法之一。在以“形象思維”培養(yǎng)占主導地位的傳統(tǒng)建筑學教學中，其重要性往往并未得到充分的重視。教學實踐證明，綠色建筑課程教育中，在具備建筑熱工基本原理的基礎上，通過“理性”和“邏輯”分析的方式，引導學生自主探討設計節(jié)能的各種可能性，相比課堂講授而言，可以更加充分地激發(fā)學生在設計節(jié)能領域深入探索的主動性、積極性和創(chuàng)造性，其設計成果往往也具有更多的新意。

（2）建筑能耗的模擬方法。與傳統(tǒng)建筑設計不同，當代綠色建筑設計中，可以借助軟件分析和能耗模擬，對設計方案的能耗表現(xiàn)進行定量評價。因此，在綠色建筑設計課教學中，有必要引導學生認識能耗模擬軟件的積極作用和意義，并鼓勵其探索和初步掌握簡單建筑能耗模擬軟件的基本使用方法。

（3）建筑能耗的實驗方法。傳統(tǒng)建筑設計過程中，建筑師往往借助工作模型，推敲和完善建筑的造型及功能；在當代建筑設計中，建筑師應用“造型軟件”進行造型和空間分析；在當代綠色建筑設計中，設計師通過“模擬軟件”，對建筑能耗進行模擬和分析。然而，現(xiàn)有能耗模擬軟件大多是針對工程專業(yè)開發(fā)的，對于大多數(shù)建筑學專業(yè)的學生而言，要掌握模擬軟件的原理和背景，并熟練應用其進行能耗模擬分析的難度比較大。

筆者在教學實踐中發(fā)現(xiàn)，建筑學專業(yè)學生，完全可以基于對熱工原理的基本理解，通過工作模型的制作，結合簡單的實驗方法，實現(xiàn)對節(jié)能設計效果的初步比較和分析。例如：利用電吹風、蠟燭、鋸末、碎紙屑等工具完成的簡單吹風實驗，就可以在模型中初步驗證和比較不同設計方案風壓通風和熱壓通風的實際效果；使用手電筒、紙板、布簾等工具完成的簡單照明實驗，也可以初步驗證和比較不同設計方案的自然采光效果等。實驗與軟件模擬的結果，可以互相驗證其有效性，并共同為設計方案的改進和提高提供有益的參考。

（二）綠色建筑設計課中的環(huán)境教育

1.關于“環(huán)境”的觀念教育

從建筑設計的角度看，綠色建筑設計與環(huán)境相關的內(nèi)容，主要為建筑設計與“環(huán)境負擔”的關系，以及建筑設計與“環(huán)境質(zhì)量“的關系。在綠色建筑設計課的環(huán)境教育中，需要引導學生在這2方面建立正確的觀念。

（1）建筑設計與環(huán)境負擔的關系。傳統(tǒng)建筑設計一般不涉及“環(huán)境負擔”的概念，但在綠色建筑設計中，建筑對環(huán)境的負面影響，是一個必不可少的重要的議題。在綠色建筑教育中，必須使學生建立并明確“建筑有可能對自然環(huán)境造成負擔或危害”的觀念，并引導其分析建筑在建造、運行和拆除的全過程中，對環(huán)境造成負擔或危害的各種潛在途徑，以及避免和減少環(huán)境負擔或危害的各種設計策略和技術方法。

（2）建筑設計與環(huán)境質(zhì)量的關系。傳統(tǒng)建筑設計與當代綠色建筑設計都涉及“環(huán)境質(zhì)量“的概念。前者主要從定性角度，分析建筑設計與室內(nèi)外空間的功能利用、流線組織、視覺表現(xiàn)等環(huán)境質(zhì)量的關系；而后者則從定量角度，強調(diào)建筑設計與室內(nèi)外“空氣質(zhì)量”“熱舒適度”等物質(zhì)環(huán)境質(zhì)量的相互關系，包括建筑設計與全球“溫室氣體排放”等大范圍環(huán)境質(zhì)量的相互關系。

可以說，建立從宏觀（全球環(huán)境）到微觀（建筑內(nèi)環(huán)境）綜合全面的環(huán)境觀念，并從定性和定量的角度，正確理解建筑設計與環(huán)境質(zhì)量的關系，是當代綠色建筑設計課程中環(huán)境教育必不可少的重要內(nèi)容。

2.關于“環(huán)境”的方法教育

在綠色建筑設計中，“環(huán)境”質(zhì)量是與“節(jié)能”同等重要的問題。在綠色建筑設計課教學中，提高環(huán)境質(zhì)量的方法教育，主要涉及以下3個方面。

（1）環(huán)境分析方法。與傳統(tǒng)建筑設計相比，綠色建筑更加強調(diào)設計初期的多學科環(huán)境分析，包括從場地環(huán)境的氣候、地形、地貌、動植物群落、土地資源、水資源等角度，分析其與建筑設計的相互關系，包括潛在的相互影響和利用的可能性等。對不同環(huán)境的分析，既可以采用基于邏輯推理的一般方法，也可以采用相關學科領域的特殊方法。在建筑設計課的環(huán)境教育中，應通過多種方式和渠道，鼓勵、引導和激發(fā)學生學習并探索多種不同的環(huán)境分析方法。

（2）環(huán)境模擬方法。在綠色建筑設計中，常常需要利用計算機軟件對建筑設計方案的熱環(huán)境、光環(huán)境、風環(huán)境等進行模擬。和能耗模擬一樣，環(huán)境模擬已成為常見的設計輔助方法，因此，在綠色建筑教學中，同樣有必要引導學生掌握常見環(huán)境模擬軟件的操作和使用方法，以及模擬結果的比較和分析方法。

（3）環(huán)境評價方法。隨著綠色建筑的發(fā)展，從20世紀90年代開始，國內(nèi)外已經(jīng)建立一批綠色建筑的環(huán)境評價體系或工具。其中包括BREEAM（英國）[4]、LEED（美國）[5]、CASBEE（日本）[6]、綠色建筑評價標準（中國）[2]，以及被稱為第二代綠色建筑評價體系的DGNB（德國）[7]。這些體系或工具中的評價指標、標準和權重，對了解“綠色建筑”概念、內(nèi)涵以及環(huán)境與能源問題重要性等國際建筑界的共識問題具有重要參考價值。因此，在綠色建筑設計課的環(huán)境教育中，有必要向?qū)W生介紹現(xiàn)有國內(nèi)外主要環(huán)境性能評價體系，引導其在設計中正確理解并科學參考和應用這些評價體系或工具。

三、結語

“能源”與“環(huán)境”是綠色建筑設計中需要面對的兩大主題。文章結合筆者多年相關建筑設計課程教學的實踐經(jīng)驗，從觀念和方法的角度，對綠色建筑設計課中“能源”和“環(huán)境”主題下需要特別關注的具體問題進行了初步的總結和探討。

值得注意的是，在實際教學過程中，由于多學科教學的授課水平、多學科教學團隊組建能力，以及多學科教學團隊管理機制等方面因素的制約，綠色建筑教育所倡導的多學科集成化設計模式，在具體操作中面臨諸多困難。如何突破限制，使綠色建筑在“能源”與“環(huán)境”等多學科領域的教育主題中得到更加充分的體現(xiàn)，還需要在今后的綠色建筑教學實踐和理論研究中作進一步的探索。

參考文獻：

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[6] Institute for Building Environment and Energy Conservation （IBEC）. Comprehensive assessment system for building environmental efficiency （CASBEE）[S]. 2002， 2004 edition， Japan Sustainable Building Consortium.

[7] 盧求. 德國DGNB——世界第二代綠色建筑評估體系[J]. 2010（1）： 105-107.

Energy and environment education in the green building design course

LIU Yu， LI Jing， LIU Jinghua

（School of Mechanics， Civil Engineering and Architecture， Northwestern

Polytechnical University， Xian 710072， P. R. China）

Abstract： With the background that nowadays energy and environmental problems are becoming more and more serious worldwide than ever before， how to effectively inspire students to develop relevant design strategies and methods is a research task worthy of more attention. Based on comparative analysis of the specific features of the content and process of traditional architecture and contemporary green building design， we discussed some concrete issues in views of both concept and methodology， which are involved in the green building design courses and related to the energy and environmental topics in order to provide useful references for the development and improvement of the theory and practice of relevant architecture design education.

Keywords： architecture； green building； energy； environment； education

（編輯周沫）