譚睿光　孫婧恩　虞路遙

摘要：分析人與人造環(huán)境、大自然之間的關(guān)系，探討人造環(huán)境建造與運營對自然及人的潛在影響。提出以低碳整合的方法來思考人造環(huán)境的設(shè)計與建造，使綠色低碳與功能、經(jīng)濟(jì)、健康、美學(xué)形成良性循環(huán)，在創(chuàng)造健康的室內(nèi)微觀環(huán)境的同時，提倡節(jié)能減排、保護(hù)自然。

關(guān)鍵詞：低碳 整合 系統(tǒng) 生態(tài)

人造環(huán)境是人與荒蕪自然之間的一道屏障，是人類的保護(hù)傘。這道屏障創(chuàng)造了人類與自然之間若即若離的關(guān)系，使人獲得穩(wěn)定、舒適的環(huán)境的同時，保持與自然的親密聯(lián)系。然而人造環(huán)境從建造到消亡整個階段，不斷的向地球索取，也不斷的影響地球的生態(tài)環(huán)境（圖1）。最終，受到傷害的還是人類自身。地球資源會枯竭，污染的環(huán)境最終通過輻射、空氣、食物等環(huán)節(jié)影響人類健康。溫室氣體的持續(xù)增加誘發(fā)更多的極端氣候、海平面上升等問題?？梢哉f人造環(huán)境對資源耗竭、環(huán)境惡化等問題有相當(dāng)部分責(zé)任，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在引起全球氣候變曖的有害物中有50%是在建筑的建造和使用過程中產(chǎn)生的。在建筑設(shè)計、建造和使用過程中所耗費的能源占了能耗總量的三分之一。如何通過設(shè)計研究和實踐，評估人造環(huán)境對人體健康及自然環(huán)境的影響，探索該領(lǐng)域?qū)Y源的集約使用，倡導(dǎo)綠色低碳的環(huán)境設(shè)計與建造模式，是一個有現(xiàn)實意義的課題。

一、低碳與零碳

人造環(huán)境碳排放源來自燈具、空調(diào)、冰箱、燃?xì)鉅t、熱水器、給排水等設(shè)施的耗能?，F(xiàn)有能量大部分來自化石能源燃燒產(chǎn)生的電能，這導(dǎo)致了大量有害氣體的排放。碳排放的計量有一個基本的公式：

碳排放=活動數(shù)據(jù)×活動因子。

比如計算空調(diào)耗能導(dǎo)致的碳排放，一棟大樓的空調(diào)碳排放量就是這段時間內(nèi)的空調(diào)耗能總量（活動數(shù)據(jù)）乘以每度電所排放的二氧化碳數(shù)量（活動因子）。從這個公式考察的話，要降低空調(diào)耗能導(dǎo)致的二氧化碳數(shù)量，要么降低能耗總量，要么降低每度電所排放的二氧化碳數(shù)量，或者二者都降低，比如通過自然通風(fēng)等被動降溫的設(shè)計減少對電能的需求或采用太陽能來運轉(zhuǎn)空調(diào)。人造環(huán)境要實現(xiàn)運行過程的“低碳”，就要求對環(huán)境運行過程中產(chǎn)生碳排放的各因子列出清單，考察降低“活動數(shù)據(jù)”或“活動因子”的可能性?；顒右蜃拥慕档涂梢酝ㄟ^替代能源如太陽能、風(fēng)能、水能等利用，但是這牽涉到更大的電網(wǎng)系統(tǒng)問題，與建筑環(huán)境設(shè)計本身關(guān)系不大。碳排放活動數(shù)據(jù)的減少可以通過被動式節(jié)能、提高設(shè)備能效兩方面來實現(xiàn)。被動式節(jié)能主要就是通過使空間布局結(jié)合氣候狀況，最大限度的實現(xiàn)自然通風(fēng)采光、隔熱保溫。設(shè)備能效的一個例子是LED照明，其能耗是傳統(tǒng)白熾燈泡的1/10，壽命卻更長。

實現(xiàn)零碳排放的建筑環(huán)境，要么活動數(shù)據(jù)為零，要么活動因子為零。活動數(shù)據(jù)為零意味著沒有能量消耗。工業(yè)化之前的建筑環(huán)境基本上是零碳的，現(xiàn)代的城市生活已經(jīng)完全離不開冰箱、電視、洗衣機(jī)、電腦、空調(diào)、燃?xì)鉅t等設(shè)備了?；顒右蜃訛榱銊t要求所有消耗能量的源頭均為清潔能源。對于無法實現(xiàn)零碳的部分，而通過綠化和植被等碳匯手段實現(xiàn)光合作用，平衡額外碳排放量則定義為“相對零碳”。西方國家現(xiàn)在推行的零碳建筑基本上就是建筑環(huán)境運營階段的“相對零碳”。

二、低碳整合

嚴(yán)格的全生命周期碳排放包括每一樣產(chǎn)品的原料生產(chǎn)、加工、運輸、使用和銷毀等環(huán)節(jié)碳排放。全生命周期排放量=原料碳排放量+加工碳排放量+運輸碳排放量+使用碳排放量+銷毀碳排放量。要設(shè)計真正意義的低碳環(huán)境，設(shè)計師的知識結(jié)構(gòu)要更完善，協(xié)調(diào)能力更強(qiáng)。比如考察建筑材料的碳排放時，不僅僅要考慮這個材料是否可再生材料，還要考慮這個材料從采集、運輸、加工、組裝、再利用等整個循環(huán)鏈條的碳排放。竹子材料本身是非常好的可再生材料，但是人造竹板相對于普通的木質(zhì)板材來說，如果其加工的程序更加多、使用的粘合劑更多，從碳排放的角度來說，它未必是最環(huán)保的，但是利用原竹就不一樣。另外，像歐洲這些國家遠(yuǎn)離竹材原產(chǎn)區(qū)，大量進(jìn)口竹材產(chǎn)品也未必環(huán)保。美國LEED（Leadership in Energy and Environment Design，能源與環(huán)境設(shè)計評估體系）中有一條例是關(guān)于建筑原材料的來源：“在所用的所有建筑材料和第12類（家具）材料及產(chǎn)品中，至少20%是在項目現(xiàn)場半徑500英里范圍內(nèi)制造?！痹谌芷谒枷胍龑?dǎo)下，建筑材料近年來朝集約化發(fā)展，比如保溫隔熱與裝飾一體化材料，這減少了現(xiàn)場施工的程序。全生命周期的零碳建筑環(huán)境評估目前還沒有國際標(biāo)準(zhǔn)，歐盟目前正在對此進(jìn)行研究。當(dāng)今設(shè)計師面臨的最大可持續(xù)發(fā)展的挑戰(zhàn)就是，如何了解所選用的產(chǎn)品對能源利用、環(huán)境和人類健康的真實影響。國內(nèi)應(yīng)該盡快建立材料及產(chǎn)品的生態(tài)標(biāo)簽和環(huán)保評級。

由于低碳環(huán)境是一個系統(tǒng)工程，推廣低碳環(huán)境設(shè)計必須依靠從上而下的系統(tǒng)規(guī)劃，完善法規(guī)建設(shè)、標(biāo)準(zhǔn)研究、環(huán)保意識教育。英國就已經(jīng)通過立法強(qiáng)制推行“零碳住宅”，要求所有新建住宅在2016年必須達(dá)到“零碳”標(biāo)準(zhǔn)，此舉將逐漸擴(kuò)展到非住宅建筑領(lǐng)域。歐盟國家在公共建筑領(lǐng)域推行“建筑能效證書”制度，某些公共建筑例如政府建筑、公共機(jī)構(gòu)建筑等需要在建筑顯要區(qū)域張貼“建筑能效證書”，以接受公眾輿論監(jiān)督。這些政策導(dǎo)向有效的引導(dǎo)低碳環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并且推廣了綠色理念及知識。

在方案設(shè)計的層面，如能融合“功能、經(jīng)濟(jì)、美觀、健康”這些基本特性，一定能讓低碳設(shè)計產(chǎn)生更大的說服力（圖2）。假如用低碳作為思考出發(fā)點，可以使功能更加合理嗎？可以節(jié)省投資或使投資分布更加合理嗎？可以創(chuàng)造低碳且令人愉悅的空間嗎？低碳可以促進(jìn)室內(nèi)微觀環(huán)境的保護(hù)嗎？

三、低碳設(shè)計實踐——浙江舟山“逸禪心舍”環(huán)境設(shè)計

1.“舍得”

本實踐案例是一個建筑內(nèi)部空間改造設(shè)計項目，為筆者策劃及設(shè)計。項目基地原為一全玻璃外墻的橢圓形臨水景觀建筑，建筑面積約300平方米，屬于浙江省舟山市普陀區(qū)東港開發(fā)區(qū)與東港山坡地之間的城市濕地景觀帶的一個節(jié)點。建筑的北面、西面及南面均被條形湖所圍繞，水系西面盡端是綠色山坡地。建筑東面有連接舊城區(qū)的道路，再往東幾百米，便是東海。若站在建筑的高處可以眺望近海的佛教圣地普陀山。而該項目的用途與佛教也有一定的淵源，是一家專事茶禪文化與產(chǎn)品的機(jī)構(gòu)總部所在。基地被業(yè)主取名為“逸禪心舍”，包含的功能有辦公、貴賓接待、禪修體驗、茶禪產(chǎn)品展示與體驗、品茶、古樂表演、儲藏、廚衛(wèi)等。從“逸禪心舍”的題名可以領(lǐng)悟到業(yè)主的精神追求：與鬧市保持一定的距離是為“逸”，“禪”則強(qiáng)調(diào)了一種生活的態(tài)度——自然、本真、善意、智慧；“心舍”可以理解為心靈的棲息地，也可以理解為“舍得”——意味著放下。

2.“老物料”

跟隨心舍的內(nèi)涵，設(shè)計吸收佛教的輪回思想，把人與建造各要素及大自然三者看做一個生息循環(huán)的系統(tǒng)。盡量采用當(dāng)?shù)氐淖匀徊牧?、可再生材料及?dāng)?shù)嘏f建筑拆卸下來的老物料，盡量通過設(shè)計的方法節(jié)省對能源的使用，以此降低對自然資源的使用。這種低碳的設(shè)計方式，并不以提高成本為代價，恰恰可以降低成本，因為循環(huán)使用的材料從價格上比市場上的新材料要便宜許多，這與業(yè)主的節(jié)約訴求一致。從美學(xué)角度上面來說，自然材料、舊建筑老物料本身包含自然及歷史的信息，許多建筑老物料甚至帶有豐富的“故事”，這些材料的組合可以增加環(huán)境的可讀性，并且與場所的氛圍相當(dāng)吻合。建筑的材料在別處成了“廢品”，在這里卻獲得“重生”；在這里使用的材料，將來還可以方便的拆卸下來，在別處延續(xù)其“生命”。由于該項目緊鄰東海與山地，有許多自然的素材如山石、鵝卵石、野竹等，這些素材較便宜甚至是免費的，但是材料本身有很強(qiáng)的表現(xiàn)力。附近村莊的傳統(tǒng)建筑物料例如石頭、青磚、瓦片、木方等也成了材料收集的對象。非常幸運的是，業(yè)主的一位朋友是附近村莊佛寺的住持，該佛寺正好在對原址進(jìn)行大規(guī)模的改造與擴(kuò)建，從老寺院建筑上拆卸下來的眾多物料堆滿了整個院子內(nèi)外。這些物料包括漂亮的雕花雀替、雕花斗拱構(gòu)件、格子門窗、石墩、花磚、瓦片、木方等（圖3、圖4）。住持贈送了一批寺院建筑老物料，這些老物料構(gòu)成了心舍重要的構(gòu)件及裝飾元素，為了善待這些物料，使用時必須遠(yuǎn)離污穢、潮濕與不敬。作為該項目圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主要材料青磚與青瓦有相當(dāng)一部分是從寺院獲贈而來，還有部分從附近村莊收集與購買。之所以采用青磚青瓦這些材料，有一個重要考量一一青磚既可以作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)又可以作為表面裝飾，是一種結(jié)構(gòu)與裝飾一體化的材料，這可以減少施工的程序，也可以減少因為層層疊加的裝飾材料而增加對化學(xué)粘合劑的應(yīng)用。青磚又是非常本土化的材料，周邊的傳統(tǒng)建筑很多都是用青磚建造，而且它拆卸下來后還可以繼續(xù)使用，因此它不但環(huán)保，還延續(xù)地域文脈。建筑夾層結(jié)構(gòu)的工字鋼也是廠房建筑拆卸下來重新利用的（圖5）。這些青磚瓦片、斗拱構(gòu)件、雕花等等在心舍里或作為隔墻或作為裝飾構(gòu)件，自然融合到一起，講述著它們的故事，煥發(fā)著活力（圖6、圖7）。

3.“順勢”

玻璃建筑周邊的環(huán)境堪稱完美，而玻璃本身也提供了極佳的內(nèi)外景觀融合的條件。但是該建筑的玻璃并非雙層中空的隔熱保溫玻璃，面臨的一個極其嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)便是夏天的太陽輻射，以及由此導(dǎo)致的能耗提升。由于玻璃建筑本身的限制，采用自然通風(fēng)降溫的手段行不通，整體更換玻璃的成本太高，唯有通過內(nèi)部空間的規(guī)劃、被動降溫、局部使用空調(diào)等手段降低熱輻射的風(fēng)險。原始建筑的層高超過6米，除了中間有一個橢圓形的功能區(qū)外，其余都是通高的空間。由于空間的功能要求增加一些使用面積，于是決定加夾層，使用面積由原先的300平方米增加到450平方米。在空間布局方面，展示與體驗大廳所占面積最大，也是服務(wù)人員及到訪人員主要活動的區(qū)域，屬于公共空間。因此該空間最好能放在北面區(qū)域，這樣可以減少日照，同時減少對空調(diào)的使用。公共空間因為面積大，為了取得高度與面積的比例協(xié)調(diào)，為了充分與外景融合，因此，該區(qū)域保持6米多的挑高，南面的區(qū)域就順理成章的增加夾層空間了。公共區(qū)域被抬高的半橢圓形展示區(qū)內(nèi)設(shè)計了一個圓形的水池，—方面與外景呼應(yīng)，—方面在炎夏可以達(dá)到一定程度的吸熱降溫的效果（圖8）。南面夾層的一樓做了禪堂，方便與公共大廳活動往來，同時由于禪修時需要相對安靜與封閉的環(huán)境，該區(qū)域與玻璃外墻之間增加了一道青磚墻，墻上通過用傳統(tǒng)青瓦拼圖的方法開了6個花窗，—方面阻擋了大部分的陽光，避免夏季過熱，同時使禪堂與幽靜的外景保持視線聯(lián)系（圖9）；另—方面為夾層的結(jié)構(gòu)提供了承重構(gòu)件。與禪堂對應(yīng)的二樓區(qū)域則為貴賓接待室，由于該區(qū)域的使用頻率相對較低，因此該區(qū)域即使在夏天較熱時也不會消耗太多的能源。二層的貴賓室與北面大廳之間的區(qū)域是辦公區(qū)，該辦公區(qū)與大廳之間設(shè)了兩個平臺，使得辦公區(qū)與大廳方便互動，同時兼顧了南面貴賓接待室的服務(wù)。該區(qū)域也是使用頻率高的區(qū)域，但是由于沒有直接接受日照，在夏天時并不會感覺悶熱，因此空調(diào)的使用也減少了。由于有兩個方向開了窗洞可以接受外面的光線，所以在白天基本上不用開燈，也節(jié)約了相當(dāng)部分能源。

除了整體格局，對于原始建筑的結(jié)構(gòu)及設(shè)備、管線的處理，采取“順勢而為”的策略。比如原有建筑配備供電箱及基本照明點位。為了避免電箱的移位造成線路的重建，巧妙的把電箱藏在新增樓梯的下方（圖10），電箱的操作及后期維護(hù)均可以通過禪堂的檢修門進(jìn)入，此舉也避免了因管線的重新鋪設(shè)而開展的開墻鑿洞等施工行為，只需對原有開關(guān)進(jìn)行就近移位即可，也是一種低碳建造行為。

四、結(jié)論

實踐證明，以低碳為目標(biāo)同樣可以整合功能、經(jīng)濟(jì)、美學(xué)和健康：對原始建筑結(jié)構(gòu)采取順勢而為的態(tài)度，用“舍得”的思維進(jìn)行設(shè)計，在空間表現(xiàn)方面有所不為有所為，不做符號與材料的堆砌，追求由內(nèi)而外的空間美學(xué)，結(jié)構(gòu)與形式、材料一體化，既節(jié)省材料又美觀，還可減少對化學(xué)膠黏劑的使用；被動式節(jié)能可以降低成本，建筑老物料的使用也可以降低成本提升美學(xué)品質(zhì)。由于低碳設(shè)計行為出自于對地球生態(tài)的關(guān)懷，如何把這種對地球生態(tài)的關(guān)懷與對個人的關(guān)懷建立緊密的聯(lián)系，還值得繼續(xù)探討。低碳整合也要求設(shè)計師具備更完善的知識結(jié)構(gòu)與協(xié)調(diào)能力，正如巴克敏斯特，富勒所言“在綜合設(shè)計中，一名設(shè)計師應(yīng)是集藝術(shù)家、發(fā)明家、工程師、客觀的經(jīng)濟(jì)學(xué)家和進(jìn)化策略家于一身。在全球工業(yè)化的新的相互合作中，他對于整個社會所起的集成作用，正如封建社會中對各自獨立的社會團(tuán)體建筑師所承擔(dān)的作用”。