李珺杰 王慶國 / LI Junjie, WANG Qingguo

從建筑設(shè)計原型的角度優(yōu)化建筑可持續(xù)性能的設(shè)計觀現(xiàn)狀調(diào)查研究

李珺杰 王慶國 / LI Junjie, WANG Qingguo

研究采用網(wǎng)絡問卷的調(diào)研方法，對全國各地從事一線設(shè)計工作的建筑師、工程師展開了關(guān)于“建筑行業(yè)可持續(xù)性設(shè)計觀現(xiàn)狀調(diào)查”的問卷調(diào)研工作。問卷調(diào)研一方面是對行業(yè)內(nèi)正在一線從事生產(chǎn)研究工作的建筑師、工程師在可持續(xù)建筑理念見解、策略手段和未來趨勢觀點的異同對比；另一方面是對于“基于建筑學視角，從建筑設(shè)計的原型上改善建筑的可持續(xù)性能，從而降低能耗，提高舒適度”有認同感的建筑師、工程師展開進一步關(guān)于空間認知、空間調(diào)節(jié)作用利用、被動式策略優(yōu)化主觀判斷的認知調(diào)查。

被動式策略 可持續(xù)設(shè)計觀 問卷調(diào)查 綠色建筑

1 研究背景

關(guān)于建筑師在可持續(xù)設(shè)計中所能發(fā)揮的作用，曾多次在學術(shù)界引起廣泛討論，一般性的認識是被動式設(shè)計能夠?qū)φ麄€建筑起到非常關(guān)鍵的作用。在方案的決策和設(shè)計階段，建筑師在氣候適應性方面的控制，例如布局、朝向、周邊環(huán)境的利用；對建筑空間使用效率的提升，如空間形式、功能布置；圍護體系材料構(gòu)造的選用；以及對自然資源如自然光、風、水資源的利用等被動式的技術(shù)策略，能夠回避很多可能帶來高能耗的因素，因此，建筑的原型基本決定了建筑的“可持續(xù)”程度。

從建筑原型進行被動式設(shè)計不僅強調(diào)關(guān)注使用者健康、舒適的使用環(huán)境，還會影響建筑運行期間的能耗。通過對13個國家的73個建筑案例的實際調(diào)研，泰賈瓦圖 · 拉梅升（Tejawathu Ramesh）等人（2010）的研究表明“建筑運行階段的能源消耗占建筑全生命周期能耗的80%～90%，對建筑全生命周期的能源需求起到了至關(guān)重要的作用”。建筑運行期間的能耗與主動式系統(tǒng)設(shè)備和被動式設(shè)計策略密切相關(guān)（Filippin C. et al.，2005；Lam J.C.，2006；Badescu V.，2011；Sadineni S.B.，2011）。因此，可以在建筑運行階段，通過主動式或被動式的技術(shù)策略大大降低建筑全生命周期的能量需求（Julia K. et al.，2015；Hong Zhang et al.，2014）。匈牙利建筑師維克多 ·奧戈雅（Victor Olgyay）從生物氣候?qū)W的角度分析被動式低能耗建筑的特點（Olgyay V，1992；萬麗，吳恩融，2012），認為好的被動式建筑設(shè)計能夠降低近50%的運行能耗。

基于此，本研究以我國從事一線設(shè)計工作的建筑師與工程師為調(diào)研對象，從認識程度、知識體系、主觀看法等多個角度對其進行“從建筑設(shè)計原型的角度優(yōu)化建筑可持續(xù)性能的設(shè)計觀”的現(xiàn)狀調(diào)查研究，目的在于檢驗理論端與現(xiàn)狀端的耦合程度。

2 建筑師及工程師建筑可持續(xù)觀調(diào)查的目的與范疇

研究采用網(wǎng)絡問卷①的調(diào)研方法，對全國各地從事一線設(shè)計工作的建筑師、工程師展開了關(guān)于“建筑行業(yè)可持續(xù)性設(shè)計觀現(xiàn)狀調(diào)查”的問卷調(diào)研工作。本次調(diào)研共收集到來自全國各地的答卷403份，其中有效答卷356份，包括來自建筑師的有效問卷302份，來自（暖通）工程師的有效問卷54份，有效問卷的回收率為88.34%。問卷調(diào)研的核心內(nèi)容一方面是針對行業(yè)內(nèi)從事一線生產(chǎn)研究工作的建筑師、工程師進行可持續(xù)建筑理念見解、策略手段和未來趨勢觀點的異同對比；另一方面是針對對于“基于建筑學視角，從建筑設(shè)計的原型上改善建筑的可持續(xù)性能，從而降低能耗，提高舒適度”有認同感的建筑師、工程師，進一步展開關(guān)于空間認知、空間調(diào)節(jié)作用利用、被動式策略優(yōu)化主觀判斷的認知調(diào)查。

由于問卷的調(diào)研目標對象主要是從事一線設(shè)計工作的建筑師、工程師，因此調(diào)研對象的年齡77.5%集中在40歲以下，80.9%在建筑行業(yè)工作5～15年，工作單位主要分布在國有大中型設(shè)計院（56.6%）、地方中小型設(shè)計院（12.6%）、高校/研究所（10.9%）、獨立建筑設(shè)計工作室/事務所（10.9%）等（圖1）。

3 建筑師及工程師建筑可持續(xù)觀調(diào)查框架

調(diào)研問卷共設(shè)置25道單選題及多選題，為保證問卷調(diào)研結(jié)果的針對性和有效性，采用“跳轉(zhuǎn)規(guī)則”逐層篩選。第一層跳轉(zhuǎn)是問卷的第4題，根據(jù)調(diào)研對象專業(yè)背景的不同劃分出建筑師和工程師兩種類型，并設(shè)置存在一定差異的兩條題目路線，以便分析建筑師與工程師在可持續(xù)觀點方面的異同。第二層跳轉(zhuǎn)是問卷的第7（S）題，題目為“在改善建筑可持續(xù)性能方面，您認為以下兩個方面哪個更重要？”，選項A為“基于建筑學視角，從建筑設(shè)計的原型上改善，從而降低能耗，提高舒適度”；選項B為“提高建筑的技術(shù)體系性能，如優(yōu)化系統(tǒng)效率，合理配置系統(tǒng)，使用新能源等”（圖2）。該題目能體現(xiàn)出一線建筑師、工程師對于“設(shè)計優(yōu)先”或是“技術(shù)優(yōu)先”的認同情況。

經(jīng)過篩選的受訪者將參與到問卷第三層面的答題內(nèi)容，即對認同“從建筑設(shè)計原型的角度優(yōu)化建筑的可持續(xù)性能”的建筑師、工程師，進行課題研究——建筑“中間”空間的利用程度和價值評價的主觀判斷考察。這部分受訪者是重點調(diào)研對象，他們的觀點在一定程度上說明了一線建筑師、工程師在建筑被動式空間設(shè)計方面的觀點態(tài)度和利用程度。第三層面的調(diào)研首先針對4類中介空間（院落空間、中庭空間、井道空間、界面空間）（李珺杰，朱寧，2016）分別進行主觀的空間潛力和客觀的物理環(huán)境調(diào)節(jié)作用預測的雙重判斷，然后對于不同的氣候分區(qū)條件下各類中介空間的使用程度和關(guān)注重點進行逐一判斷，問題選項的設(shè)置與所研究的8類評價因子對應，即主觀層面的空間品質(zhì)、未來擴展、功能組織、交流共享4項，客觀層面的熱環(huán)境、光環(huán)境、自然通風、空氣品質(zhì)4項（李珺杰，2016）（圖3）。

圖1 調(diào)研問卷題3數(shù)據(jù)統(tǒng)計（題目為“您現(xiàn)在的工作地點？”）

圖2 問卷題目設(shè)計框架

4 調(diào)查結(jié)論

4.1 第一層面：建筑師與工程師

通過對從事一線工作的302位建筑師及54位工程師的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，建筑師和工程師對于“‘設(shè)計優(yōu)先’還是‘技術(shù)優(yōu)先’能夠更好地提高建筑的可持續(xù)性能”的問題，并沒有特別明顯的壓倒性觀點。將近60%的建筑師與超過40%的工程師認為，建筑設(shè)計的優(yōu)劣程度可能更多地影響建筑建成環(huán)境的可持續(xù)性能；相反，超過40%的建筑師與將近60%的工程師認為，技術(shù)體系的性能是決定建筑建成環(huán)境可持續(xù)性能的首要因素（圖4）。可見，各個專業(yè)人員受其專業(yè)背景的影響，一方面體現(xiàn)出認同于自身專業(yè)應承擔的建筑可持續(xù)性能份額的社會責任感，另一方面體現(xiàn)出從自身專業(yè)角度改善可持續(xù)性能的信心。

另一項交叉分析是關(guān)于題目“作為建筑師，您對您到目前為止的設(shè)計風格和作品是否滿意？”，本研究對選擇“非常明確，非常滿意”及“基本明確，基本滿意”的部分建筑師的個人設(shè)計風格、定位類型與可持續(xù)側(cè)重點的關(guān)系進行探討。

在建筑師設(shè)計風格的自我定位中，31.1%的建筑師選擇“尊重環(huán)境，以人為本的可持續(xù)性設(shè)計”作為個人設(shè)計的首要理念，其中76.9%的建筑師持“可持續(xù)設(shè)計應該是從建筑的原型方面改善以提高舒適度并降低能耗”的觀點。在從事本土設(shè)計的建筑師當中，絕大多數(shù)（81.8%）的建筑師認為可持續(xù)設(shè)計重于技術(shù)。而一半以上設(shè)計風格多元化、依據(jù)項目不同需求而變化的建筑師則認為，高性能的技術(shù)體系對可持續(xù)設(shè)計的提升更為重要。由此可以得出，尊重環(huán)境、地域、人文的建筑師比擅長多樣性設(shè)計、參數(shù)化、高技術(shù)的建筑師對可持續(xù)建筑更應從建筑原型方面改善舒適度并降低能耗的認可程度更高（圖5）。

圖3 題組四框架細化

圖4 建筑師與工程師（題目為“在改善建筑可持續(xù)性能方面，您認為以下兩個方面哪個更重要？”）

圖5 建筑師（題目為“您將自己的設(shè)計風格定位在？/在改善建筑可持續(xù)性能方面，您認為以下兩個方面哪個更重要？”）

圖6 問卷中典型7分重要程度打分標尺

表1 建筑師與工程師關(guān)于可持續(xù)策略的重要程度分值計算結(jié)果

4.2 第二層面：設(shè)計與技術(shù)

問卷的打分方式采用目前國際上常用的7分制語義差異尺度（7-Point Semantic Differential Scale），評分尺度的一端表示“不重要”，另一端表示“非常重要”（圖6）。為了方便比較，假定重要程度的變化呈線性，其變化從-3（最不重要）至3（非常重要）順序發(fā)生，0分為中立值。關(guān)于建筑師與工程師關(guān)于可持續(xù)策略的重要程度的調(diào)研結(jié)果如表1所示。

從圖7的對比中可以得出以下3個結(jié)論。第一，總體而言，建筑師與工程師普遍重視建筑設(shè)計宏觀層面即城市尺度下的可持續(xù)決策與設(shè)計，工程師比建筑師更加認可建筑的原型決定了建筑的可持續(xù)程度。第二，在“建筑中是否使用了能夠調(diào)節(jié)氣候的開放空間”及“建筑中是否使用了能調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境的技術(shù)性空間”的選擇上，建筑師與工程師存在明顯的認同差異，對于具有重要調(diào)節(jié)作用的空間類型，建筑師與工程師的認同程度往往大相徑庭，如庭院、中庭、天井等類型的開放空間，建筑師認為重要程度達1.23，而工程師認為只有0.45，差異非常明顯，可見這一策略的有效性需要進一步驗證。第三，建筑師與工程師在可持續(xù)設(shè)計方面的理念已經(jīng)逐步轉(zhuǎn)變，可持續(xù)性能不再是“綠色”或者“技術(shù)”的標簽，建筑屋頂、立面的綠化率，可再生能源的利用被視為相對重要程度最低的策略。

4.3 第三層面：中介空間與整體建筑環(huán)境

第三層面的調(diào)查是針對4種中介空間類型分別展開的（圖8）。被訪對象是對“從建筑的原型上改善建筑的合理性，從而降低能耗，提高舒適度”有認同感的199位建筑師和工程師。每個類型的空間形式均對應4道題目。首先通過題目1“公共建筑設(shè)計時如果不使用以下空間的原因？”判斷主觀層面上該類型空間的主導性缺陷或者該空間利用的制約因素。題目2是“公共建筑設(shè)計時若采用XX空間，您所關(guān)注的重點是？”，以此判斷主觀層面上目標空間的優(yōu)勢及設(shè)計的重點。題目3是“請為XX空間的調(diào)節(jié)作用的重要程度打分”，是主觀的空間潛在調(diào)節(jié)作用和客觀物理環(huán)境調(diào)節(jié)作用預測的雙重判斷機制，問題選項的設(shè)置與所研究的8類評價因子對應，即主觀層面的空間品質(zhì)、未來擴展、功能組織、交流共享4項及客觀層面的熱環(huán)境、光環(huán)境、自然通風、空氣品質(zhì)4項。題目4是“請為XX空間在不同氣候區(qū)的氣候調(diào)節(jié)作用重要程度打分”，是基于不同的氣候分區(qū)條件對各類中介空間的使用程度和關(guān)注重點進行的逐一判斷。

從整體的投票趨勢來看，4種類型的中介空間對于周圍主體空間的氣候調(diào)節(jié)作用被建筑師、工程師所認同和重視，其空間形態(tài)的視覺效果也是被訪者普遍關(guān)注的重點。投票結(jié)果表現(xiàn)出一線建筑師對“從建筑原型提高建筑的可持續(xù)性能”的信心，同時又表現(xiàn)出對空間調(diào)節(jié)能力的了解不足。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）4類中介空間中，開窗方式、位置以及圍護界面的材質(zhì)是設(shè)計師主觀上認為最不重要的環(huán)節(jié)（圖9）。但實踐證明，開窗方式的不同會導致建筑室內(nèi)的熱環(huán)境、光環(huán)境以及使用者的舒適度等方面產(chǎn)生巨大差異。被建筑師、工程師忽視的界面形式以及開窗方式、位置往往是決定建筑室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)的關(guān)鍵因素，也是決定建筑可持續(xù)性能的重要環(huán)節(jié)。

（2）在北方寒冷地區(qū)尤其是嚴寒地區(qū)，院落空間的重要程度呈現(xiàn)負值（-0.1分），說明被訪者普遍認識到院落空間在寒冷地區(qū)及嚴寒地區(qū)可能存在熱環(huán)境方面的消極影響，建筑設(shè)計的過程中，如果基于采光、通風等因素的考量需要利用院落空間，建筑整體的熱環(huán)境則成為薄弱環(huán)節(jié)，更需要關(guān)注（圖10）。

圖7 設(shè)計與技術(shù)：可持續(xù)策略的重要程度分值計算結(jié)果對比曲線

圖8 中介空間：公共建筑設(shè)計時如果不使用以下空間的原因是？

圖9 中介空間[題目為“公共建筑設(shè)計時若采用該空間時，您所關(guān)注的重點是？（可多選）”]

（3）良好的中庭空間設(shè)計可以提升整個建筑空間的使用品質(zhì)，然而設(shè)計師普遍認為，中庭空間設(shè)計的靈活性，即為未來的功能擴展提供潛在的可變性是相對不重要的環(huán)節(jié)；與之對應，絕大多數(shù)被訪者認為中庭空間最大的弊端是降低空間的使用效率。可以看出，為了滿足建筑的感觀體驗、交通組織以及空間品質(zhì)的要求，建筑師犧牲了空間的使用效率，卻又很少采取積極的措施增加空間的利用率，忽視空間的復合性能和靈活應變能力，這方面的不足需要重視。

（4）從調(diào)研結(jié)果來看，被訪對象在井道空間的利用方法和作用的認識上存在誤區(qū)，尤其是不同氣候區(qū)的溫度變化幅度與井道空間能夠調(diào)控的溫度變化范圍之間的平衡關(guān)系，需要通過實際物理環(huán)境的測試進行驗證。對于既“很大程度上增加了建筑的經(jīng)濟成本”，又對建筑整體空間使用環(huán)境品質(zhì)的貢獻度較低的井道空間，其氣候調(diào)節(jié)作用所顯現(xiàn)出的性能優(yōu)勢價值是否與創(chuàng)造該空間的代價成正比，是設(shè)計井道空間時需要重點權(quán)衡的問題，應避免出現(xiàn)“為建筑的可持續(xù)性能買單”的虛假現(xiàn)象。

圖10 中介空間評分

（5）與井道空間相同，界面空間既增加了建筑經(jīng)濟成本、降低了空間的使用效率，又不利于提高建筑的環(huán)境品質(zhì)、舒適度、滿意度和靈活擴展度，那么利用界面空間的氣候調(diào)節(jié)作用降低的建筑能耗成本與創(chuàng)造該空間的投入成本相比，其價值的正負則需要在設(shè)計過程中進行綜合的判斷。理性的舍棄或者通過合理的設(shè)計手段提升綜合價值是選用此類空間的重點。

注釋

① 網(wǎng)絡平臺借助“金數(shù)據(jù)”表單設(shè)計和數(shù)據(jù)收集分享工具支持，問卷鏈接地址：https://www.jinshuju.net/f/GxelAn。

[1] Tejavathu U. Ramesh, Ravi Prakash, K.K. Shukla. Life cycle energy analysis of buildings: an overview[J]. Energy Build, 2010, 42(10).

[2] Filippin C., Larsen S.F., Beascochea A., Lesino G. Response of conventional and energy-saving buildings to design and human dependent factors[J]. Solar Energy, 2005, 78(03).

[3] Lam J.C., Yang L., Liu J. Development of passive design zones in China using bioclimatic approach[J]. Energy Convers Manage, 2006, 47(04).

[4] Badescu V., Laaser N., Crutescu R., Crutescu M., Dobrovicescu A., Tsatsaronis G. Modeling, validation and time-dependent simulation of the first large passive building in Romania[J]. Renewable Energy, 2011, 36(01).

[5] Sadineni S.B., Madala S., Boehm R.F. Passive building energy savings: a review of building envelope components[J]. Renewable Sustain Energy Rev, 2011, 15(08).

[6] Julia K. Day, David E. Gunderson. Understanding high performance buildings: the link between occupant knowledge of passive design systems, corresponding behaviors, occupant comfort and environmental satisfaction[J]. Build Environ, 2015, 84(01).

[7] Hong Zhang, Junjie Li, Lei Dong, Huanyu Chen. Integration of sustainability in net-zero house: experiences in Solar Decathlon China[J]. 2013 ISES Solar World Congress Energy Procedia, 2014(57).

[8] Olgyay V. Design with Climate[M]. Hoboken: John Wiley & Sons Inc, 1992.

[9] 萬麗, 吳恩融. 可持續(xù)建筑評估體系中的被動式低能耗建筑設(shè)計評估[J]. 建筑學報, 2012(10).

[10] 李珺杰, 朱寧. 建筑中介空間的被動式調(diào)節(jié)作用效果的實測驗證[J]. 建筑學報, 2016(09).

[11] 李珺杰. 基于多指標綜合評價框架的建筑中介空間的被動式調(diào)節(jié)作用效果驗證[J]. 建筑學報學術(shù)?？? 2016(02).

2016-11-01

A SURVEY ON THE CURRENT STATUS OF SUSTAINABLE PERFORMANCE DESIGN FROM THE PERSPECTIVE OF ARCHITECTURAL PROTOTYPE

The data were collected via a web-based questionnaire survey regarding "views on the concept of building sustainability" that was distributed to frontier architects and engineers in China. With the goal of collecting basic, fi rst-hand information in the workplace, the survey on the one hand tried to make comparisons between architects' and engineers' views regarding sustainable buildings, strategies each group might employ, and differences in their respective perceptions of future trends. On the other hand, the survey's object was to offer those approving "improving a building's sustainable performance, reducing energy consumption, and improving indoor environmental quality (IEQ) comfort in building design prototypes" a further cognitive investigation into spatial cognition, spatial buffer utilization, passive strategy optimization, etc.

Passive Design, Sustainable Design, Questionnaire, Green Building

李珺杰，北京交通大學建筑與藝術(shù)學院

王慶國，中國建筑設(shè)計院有限公司本土設(shè)計研究中心