白曉宇 Bai Xiaoyu

從霧霾到可持續(xù)建筑

白曉宇 Bai Xiaoyu

奧利沃·巴爾比埃利英國南安普頓1986攝影1986

本文從北京的霧霾問題切入，討論了霧霾是如何產生的。霧霾是人類對環(huán)境大量污染造成的，那么怎么樣才能保護環(huán)境，為我們的子孫后代造福呢？可持續(xù)建筑是一種解決方法。與其號召減少使用不可再生的燃料和減少污染的產生，我們必須設計真正的無污染可持續(xù)建筑，它依賴可再生資源產生并最終能自給自足的能源，實現零污染。

霧霾，可持續(xù)仿生學，教育

“霧霾”這個詞令人談之色變。2015年12月7日，北京首次啟動空氣重污染紅色預警，全城的中小學、幼兒園放假。部分站點PM2.5小時濃度超過每立方米550微克，達到空氣質量指數AQI評價的濃度上限。

霧霾天氣是一種大氣污染狀態(tài)，是對大氣中各種懸浮顆粒物含量超標的籠統(tǒng)表述，尤其是PM2.5（空氣動力學當量直徑小于等于2.5微米的顆粒物）被認為是造成霧霾天氣的“元兇”。隨著空氣質量的惡化，陰霾天氣現象出現增多，危害加重。

美國環(huán)保署2009年發(fā)布《關于空氣顆粒物綜合科學評估報告》指出，有足夠的科學研究結果證明了大氣細粒子能吸附大量有致癌物質和基因毒性誘變物質，給人體健康帶來不可忽視的負面影響，包括提高死亡率、使慢性病加劇、使呼吸系統(tǒng)及心臟系統(tǒng)疾病惡化，改變肺功能及結構、影響生殖能力、改變人體的免疫結構等。

而與此同時，中國代表團正和其他接近200個國家一起參加在巴黎舉行的氣候大會，討論限制溫室氣體排放和緩和氣候變化的問題。溫室氣體與氣候變化緊密相連，而中國當前的空氣污染狀況，也現身說法地為過去幾十年全球經濟對化石燃料的依賴敲響了警鐘。

根據美國能源情報署報告：在所有的化石燃料中，煤的碳排放是最高的，中國大約三分之二的能源來自于煤的燃燒。近來有研究表明，中國的煤的消耗大約比研究者之前預計的還要高17%。雖然中國政府本月宣布計劃在2020年的時候減排超過50%，但煤在國民經濟中的重要作用還是不會減弱。

可持續(xù)建筑刻不容緩

在《綠色設計——從理論到實踐》這本書中，我們可以看到，早在1992年，這個組織就在耶路撒冷召開了第一次關于全球城市綠色建筑設計的會議，研究當今在建筑和城市方面的重要話題。目前，可持續(xù)建筑正遭遇了一些比較嚴重的假想出來的問題。其形式、材料和環(huán)保技術程式化地運用于建筑中，導致現在的建筑并沒有將綠色設計的目的和建筑性能一體化。真正可持續(xù)發(fā)展的建筑，需要建筑師進行整合設計。具體說來，就是在可持續(xù)建筑的設計過程中，建筑師不應當僅僅擔負建筑設計的任務，還應該將自己身邊的資源進行整合，建筑師并不是可持續(xù)技術的創(chuàng)造者，而是一個整合應用者，可持續(xù)建筑的核心在于建筑與技術的一體化設計。目前中國建筑行業(yè)內幾乎每一個領域都是單獨作戰(zhàn)、缺少溝通，這實際上不僅僅造成了設計資源的浪費，而且使建筑設計師的設計理念很難貫徹始終。

讓整個世界都相信惡劣的環(huán)境問題已經不是最緊迫的了?，F在，必須把工作的重點放在用最經濟的方式實施綠色原則，這才是最主要和最緊迫的挑戰(zhàn)。實現這一目標的三個必要因素已經有了。我們已經有多種清潔技術，它們正變得經濟實惠。政治方面的動力和支持也是急需的。如果我們想把地球留給后代居住，可持續(xù)發(fā)展建筑不再是一種選擇，而是這個時代最關鍵的問題。

而建筑師已經認識到，良好的設計目標不再是簡單地建造一個美觀的建筑，未來的建筑必須感應環(huán)境。通過對建筑保溫、更健康的室內設計、高效率的照明、空調設備、空氣熱交換器和熱回收通風系統(tǒng)等水平的提高及改變來回應環(huán)境并已取得了顯著進展，而這些進展正是我們朝正確方向邁出的非常重要的第一步。

但是，只達到這些還遠遠不夠。發(fā)達國家想要繼續(xù)享受21世紀的舒適，并希望發(fā)展中國家實現這些目標，必須把可持續(xù)發(fā)展當成設計理念的基石。與其號召減少使用不可再生的燃料和減少污染的產生，我們必須設計真正的無污染可持續(xù)建筑，它依賴可再生資源產生并最終能自給自足的能源，實現零污染。

奧利沃·巴爾比埃利美國紐約2014攝影2014

用仿生學的方法來建造

我們迫切需要重新設計我們的建筑、產品和完善全封閉的循環(huán)系統(tǒng)，并使用太陽能。沒人會認為這些變化是一件容易的事，仿生學為解決此類問題提供了巨大的資源。有無數的關于植物和動物受資源環(huán)境的限制而進化的例子，當遭遇挑戰(zhàn)時一定要把大自然當成我們的導師。仿生學可以分成三大范疇，靈感則來源于自然形態(tài)、自然生態(tài)系統(tǒng)和自然化過程。

迄今為止，建筑師只是在相當有限的范圍內模仿自然，用生物形態(tài)學而不是仿生學來形容更加恰當。兩者的區(qū)別在于，一種是復制自然的形態(tài)，而另一種是自學習這些形態(tài)之后的原理。

建筑師邁克爾波林做過一個關于仿生學方面的建筑設計，地址在兩個主要的大都市——利物浦和曼徹斯特之間，以前是一個垃圾填埋場?？蛻粝Ｍ麄冊谠O計的時候忽略垃圾填埋場的土堆，但是他們最終決定從垃圾堆入手。

受零排廢的啟示，他們設計了一座由廢棄物制造并供暖的建筑。用瓦礫垃圾來建墻，儲存垃圾填埋場的剩余垃圾，然后裝入石籠鐵絲籃。屋頂朝南，用的是乙烯-四氟乙烯共聚物結構，所以這座建筑在很多年內將采用太陽能自熱。

這些將墻體內表面與熱交換器連接到一起，以便在一年中的較冷的時候，可以從分解過程中吸取熱量，并用它來供暖。設計中可行的部分是可以處理來自整個城市大部分生物可降解的廢棄物，將垃圾轉化為有價值材料。

仿生學有巨大的潛力來改變我們的建筑、產品和系統(tǒng)。我們目前面臨的每一個問題——無論是生產能量、尋找干凈的水還是設計出的廢物或制造良性材料——在自然界中都有先例，可供我們研究。

用太陽能來支撐

廉價的石油和天然氣時代即將結束，我們必須認真地開發(fā)其他可持續(xù)能源，以驅動建筑及交通運輸、農業(yè)、公用事業(yè)和工業(yè)。當這一切都被說到做到后，可再生能源將推動未來的能源革命。

其中最有前途的可再生能源技術是光伏（PV），一種真正簡單的現場發(fā)電裝置，直接來自太陽，不必擔心能源供應和環(huán)境損害等問題。這些固態(tài)設備使用陽光制造電力，安靜無污染，不消耗材料，幾乎無須維護。

降低了安裝成本，提高了美觀度并增加了分布式發(fā)電的所有優(yōu)點，光伏建筑一體化系統(tǒng)是被廣泛采用的最佳選擇。世界各地的建筑師也創(chuàng)新地把光伏融入到他們的設計中，同時光伏制造商也相應推出專門針對光伏建筑一體化的應用，包括整體屋頂模塊、屋面瓦、立面幕墻組件、傾斜玻璃系統(tǒng)和天窗開發(fā)的組件。一個全新的太陽能發(fā)電建筑時代開始出現。

在過去的20年中，光伏發(fā)電已經從實驗室研究發(fā)展到商業(yè)應用，現在已經為大規(guī)模商業(yè)化做好了準備。隨著建筑師和建筑工程師更多地參與，光伏在建筑設計中扮演著越來越精密、重要和合適的角色，使能源生產建筑觸手可及。光伏建筑一體化成為形式和建筑環(huán)境美學的一個組成部分，這些系統(tǒng)將為其擁有者、社區(qū)以及整個社會建立一個更加可持續(xù)發(fā)展的未來。

奧利沃·巴爾比埃利中國上海2014攝影2014

用教育來改變意識

英國建筑聯盟（AA）學院在可持續(xù)環(huán)境設計方面的教學和研究始于1954年到1971年的熱帶研究系（建筑聯盟熱帶學院）。1974年第一次能源危機后，建筑聯盟在其新成立的研究生院啟動了環(huán)境與能源研究項目（AA EE）。該項目屬于首批同類研究生教學與研究項目。環(huán)境與能源研究項目從此在國際上為人熟知，擁有活躍在環(huán)境教學、研究和實踐領域的教職員工和研究生，他們分布在約50個國家中。目前建筑聯盟學院提供為期12個月的可持續(xù)環(huán)境設計理學碩士（MSc）項目和為期16個月的可持續(xù)環(huán)境設計建筑學碩士（March）項目。

這些研究生項目主要是研究建筑形式、物質性和環(huán)境性能之間的關系，以及該關系在面對氣候變化和新興技術能力時如何演變?？沙掷m(xù)建筑設計不是一成不變的理念，而是一個應在各個新項目中進行重新定義和重新評估的不斷發(fā)展的概念。目前建筑聯盟學校每年接收40~50名來自不同國家和文化背景的學生。教授的課程強調環(huán)境議題的多樣性，并精確描述各氣候區(qū)、建筑類型、環(huán)境屬性和人類行為間的相似點和不同點?？沙掷m(xù)建筑設計的目標是通過建筑設計采用天然能源和洗池實現建筑內外的冷熱舒適與視覺效果。

除了英國，全世界其他國家也都高度關注可持續(xù)教育，并且意識到可持續(xù)教育對我們自身環(huán)境的巨大影響。只有我們自己對環(huán)境和資源有了高度保護的意識，才有可能從根本上減少對資源的浪費和對環(huán)境的破壞，改變現狀，還子孫后代一個干凈、環(huán)保、沒有霧霾只有藍天的世界。

From Smog to Sustainable Building

This paper discusses how smog is produced in Beijing. Smog is caused by the human pollution and how do we design for a sustainable future? Green building is one of the way. We must design truly green buildings which can be self-suf fi cient in energy and zero pollution.

Smog, Greenbionics, Education