姚佳偉 黃辰宇 袁烽

1 同濟(jì)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院

2 北方工業(yè)大學(xué)建筑與藝術(shù)學(xué)院

氣候變化是當(dāng)前人類面臨的最大威脅，其不僅是對(duì)人類自身發(fā)展與存續(xù)方式的阻礙，更是威脅整個(gè)地球生態(tài)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。自20世紀(jì)末開(kāi)始，從《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》到《京都協(xié)議書》，再到《德里宣言》《哥本哈根協(xié)議》，全球已積極開(kāi)展多項(xiàng)應(yīng)對(duì)氣候變化的國(guó)際合作。直到2015年底，在巴黎氣候變化大會(huì)上，近200個(gè)國(guó)家共同通過(guò)了《巴黎協(xié)定》，確立了將全球平均氣溫較前工業(yè)化時(shí)期上升幅度控制在未來(lái)地表溫升不超過(guò)2℃以內(nèi)的長(zhǎng)期目標(biāo)，并努力將溫度上升幅度限制在1.5℃以內(nèi)，其核心對(duì)策是控制并減少溫室氣體的排放，其中主要是CO2的排放[1]。應(yīng)對(duì)《巴黎協(xié)定》的長(zhǎng)期目標(biāo)以及氣候變化的嚴(yán)峻形勢(shì)，中國(guó)在“十二五”期間制定了“CO2強(qiáng)度下降17%”的目標(biāo)，“十三五”期間又制定了“CO2強(qiáng)度下降18%”的目標(biāo)，同時(shí)為實(shí)現(xiàn)我國(guó)大幅降低碳強(qiáng)度，對(duì)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型也提出了要求[2]。根據(jù)相關(guān)測(cè)算，建筑產(chǎn)生的溫室氣體排放總量占到38%，其中住宅20%，公共建筑18%[3]。降低建筑碳排放量，已經(jīng)成為當(dāng)今和未來(lái)建筑全生命周期中必須要考慮的關(guān)鍵問(wèn)題。

要實(shí)現(xiàn)低碳建筑，僅僅討論低碳建筑原理與理念是不夠的，必須要有相應(yīng)的建筑技術(shù)做支撐。當(dāng)今工程技術(shù)蓬勃發(fā)展，傳統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化、新能源應(yīng)用、新型建筑材料的出現(xiàn)等都極大地推進(jìn)了低碳建筑的進(jìn)程，同時(shí)“低碳建筑”一詞的內(nèi)涵也不再局限于建筑學(xué)范疇。主導(dǎo)低碳建筑的個(gè)體逐漸變?yōu)楣こ處煻皇墙ㄖ?，也體現(xiàn)在建筑設(shè)計(jì)創(chuàng)作與低碳建筑技術(shù)的邏輯關(guān)聯(lián)性不斷降低?！靶味险咧^之道，形而下者謂之器”，由于工業(yè)革命導(dǎo)致的技術(shù)分工不斷細(xì)化，“君子不器”可能成為了更多建筑師的道德標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)受巴黎美院建筑教育的影響，注重形式及其內(nèi)涵的闡釋多于對(duì)技術(shù)的考量[4]。在紛繁的建筑技術(shù)涌現(xiàn)的今天，建筑師的定位和立場(chǎng)應(yīng)當(dāng)如何，是每個(gè)相關(guān)人員應(yīng)該思考的問(wèn)題。

了解低碳建筑技術(shù)的發(fā)展史，對(duì)于我們認(rèn)識(shí)目前甚至未來(lái)的低碳建筑發(fā)展趨勢(shì)是具有啟發(fā)性的?！耙磺袣v史都是思想史”[5]，建筑技術(shù)的歷史不僅反映了建筑設(shè)計(jì)與建造的歷史，也在一定程度上反映了建筑理論與建筑思潮的歷史，同時(shí)也反映了建筑師對(duì)待建筑技術(shù)的態(tài)度，即技術(shù)觀的問(wèn)題。從“上古穴居而野處”到適應(yīng)氣候型的建筑，到工業(yè)革命的建筑機(jī)器，再發(fā)展為可持續(xù)發(fā)展與綠色建筑，最后聚焦于如今的低碳建筑，通過(guò)梳理歷史上的低碳建筑技術(shù)或者說(shuō)氣候適應(yīng)型技術(shù)與建筑技術(shù)觀，找尋人、建筑與環(huán)境三者間的平衡點(diǎn)，我們就能夠更好地把握當(dāng)下低碳建筑設(shè)計(jì)與技術(shù)的關(guān)系，并積極擁抱數(shù)字化背景下低碳建筑的未來(lái)。

1 低碳建筑發(fā)展緣起

首先對(duì)于低碳建筑的概念應(yīng)加以明確和界定，避免與氣候適應(yīng)型建筑、綠色建筑、節(jié)能建筑、生態(tài)建筑等相關(guān)概念產(chǎn)生混淆?！暗吞冀ㄖ币辉~于2003年首次出現(xiàn)在英國(guó)白皮書中，與“低碳經(jīng)濟(jì)”一詞共同提出[6]，指在建筑物的全生命周期中碳排放量相對(duì)較少的建筑物。但對(duì)于不同的建筑類型，受限于建筑碳排放的復(fù)雜構(gòu)成以及當(dāng)時(shí)技術(shù)水平的限制，建筑物的碳排放量難以定量化測(cè)算[3]。在工業(yè)革命之前，尚未出現(xiàn)“低碳建筑”一說(shuō)，當(dāng)時(shí)人類建筑活動(dòng)與自然界的對(duì)立尚不明顯，結(jié)合環(huán)境的建筑設(shè)計(jì)常被稱為氣候適應(yīng)型建筑或氣候響應(yīng)的建筑；在工業(yè)革命之后，大工業(yè)生產(chǎn)對(duì)自然資源的索取導(dǎo)致環(huán)境問(wèn)題日益突出，建筑作為人的生存邊界在資源消費(fèi)中占據(jù)了更主要的位置，這時(shí)就衍生出了綠色建筑、生態(tài)建筑、可持續(xù)發(fā)展建筑以及低碳建筑等概念。這些概念的關(guān)注點(diǎn)各不相同，但核心或方向是一致的，即在建筑行為的全過(guò)程中通過(guò)減少建筑物的能源與資源消耗，減少對(duì)自然界的破壞，實(shí)現(xiàn)建筑與人類自身的可持續(xù)發(fā)展。對(duì)低碳建筑的討論也可以被認(rèn)為是對(duì)人、建筑與環(huán)境三者間關(guān)系平衡的思考。

1.1 從維特魯威時(shí)期到工業(yè)革命之前

建筑與環(huán)境是建筑史和建筑技術(shù)史中經(jīng)久不衰的關(guān)注點(diǎn)，雖然在歷史上大多數(shù)時(shí)期，建筑與環(huán)境的關(guān)系被建筑形式、意義等其他文化屬性擠壓到邊緣地帶，但對(duì)建筑與環(huán)境的討論無(wú)疑都在提醒我們建筑不僅是藝術(shù)，也是科學(xué)。古羅馬的維特魯威曾提出自己關(guān)于建筑起源的看法：建筑產(chǎn)生的最基本動(dòng)機(jī)是為了躲避風(fēng)雨的侵蝕（圖1～3）。他在《建筑十書》（Ten Books on Architecture）中提出“第一座房屋，是對(duì)于自然構(gòu)成物的一種模仿（如樹(shù)葉構(gòu)成棚子、燕子筑巢、洞穴等）”[7-8]。15世紀(jì)的建筑理論家菲拉雷特（Filarete）同樣主張建筑產(chǎn)生“需求”（Necessitas），在他看來(lái)人類需要一個(gè)遮風(fēng)避雨的住所，就像人不能不吃飯一樣[8]。中國(guó)的《周易·系辭下》中也有類似的觀點(diǎn)：“上古穴居而野處，后世圣人易之以宮室，上棟下宇，以待風(fēng)雨”[9]。

1 菲拉雷特《建筑論文》（Treatise on Architecture）：亞當(dāng)，原始棚屋創(chuàng)造者（Adma,Founder of the Primal Nut）

2 菲拉雷特：原始棚屋的棚舍（Construction of the Primal Nut）

3 潘谷西《中國(guó)建筑史》：原始社會(huì)窯洞住宅遺址

4 維特魯威《建筑十書》：城市選址

5 賴特：羅比住宅

維特魯威在建筑和城市選址時(shí)提到：“首先是選取一處健康的營(yíng)造地點(diǎn)，地勢(shì)應(yīng)該較高，無(wú)縫，不受霧氣侵?jǐn)_，朝向應(yīng)不冷不熱溫度適中”[7]（圖4）。他提出住房形式應(yīng)適應(yīng)氣候的多樣性，贊成設(shè)置柱廊以遮擋高度角較高的夏季陽(yáng)光，讓可視角度較低的陽(yáng)光直射室內(nèi)而采暖。這也許是人類建筑歷史中最早可以追溯的低碳設(shè)計(jì)原理。

文藝復(fù)興時(shí)期建筑家帕拉迪奧（Andrea Palladio）在《建筑四書》（I Quattro Libri dell'Architettura）中提到氣候問(wèn)題，他給出根據(jù)氣候來(lái)確定窗戶大小的精確辦法[10]，這種通過(guò)窗戶尺寸來(lái)限制氣候影響的方式盡管沒(méi)有通過(guò)熱阻或熱損失計(jì)算，但也讓當(dāng)時(shí)的建筑具有更好的氣候邊界作用。在這一時(shí)期，除了遮風(fēng)擋雨，人們面對(duì)室外環(huán)境產(chǎn)生了更多需求，如隔熱、控制窗戶尺寸等建筑技術(shù)都自此產(chǎn)生。

1.2 工業(yè)革命

工業(yè)革命之前的低碳建筑理念雛形以及衍生出的建筑作品，關(guān)于氣候的考慮主要是為了隔絕氣候的不良影響，但由于技術(shù)手段有限，建筑物不得不采取多樣的被動(dòng)策略來(lái)應(yīng)對(duì)自然條件，因此建筑也體現(xiàn)出了鮮明的地域性。如果說(shuō)這類建筑是“氣候適應(yīng)型建筑”，其內(nèi)涵是建筑被動(dòng)地適應(yīng)氣候，那么工業(yè)革命后的建筑可以被稱為“環(huán)境調(diào)控型建筑”，其內(nèi)涵是主動(dòng)調(diào)控建筑環(huán)境的建筑。

6 格羅皮烏斯：太陽(yáng)利用原理圖

工業(yè)革命以來(lái)，人類的技術(shù)手段較農(nóng)耕時(shí)代有了爆炸式的增長(zhǎng)，技術(shù)的突破發(fā)展使得人類狂妄地認(rèn)為自己可以肆意索取自然資源，隨意按自己的意志改造自然。1928年建成的薩伏伊別墅（Villa Savoye）繼承了當(dāng)時(shí)最新的工業(yè)成果，包括冷熱水、煤氣、電力、機(jī)械照明以及集中供暖[11]。這種以暖通空調(diào)設(shè)備為代表消耗二次能源的室內(nèi)環(huán)境控制技術(shù)的出現(xiàn)，使得人們可以輕松地隔絕氣候?qū)ψ陨淼挠绊?，并?chuàng)造一個(gè)極為舒適的室內(nèi)環(huán)境，但是這種技術(shù)的代價(jià)也是巨大的。這一時(shí)期的建筑占據(jù)大面積土地，消耗大量的物質(zhì)，依賴大量的能源維持運(yùn)行，同時(shí)也向自然排出大量廢棄物與溫室氣體。

面對(duì)日益惡化的環(huán)境以及人與自然不斷失衡的關(guān)系，現(xiàn)代建筑先驅(qū)們?cè)噲D讓建筑回歸適應(yīng)氣候，期望在作品中通過(guò)被動(dòng)式設(shè)計(jì)方式，尊重氣候、陽(yáng)光和風(fēng)流對(duì)建筑的影響。賴特（Frank Lloyd Wright）在作品中利用太陽(yáng)幾何學(xué)，將建筑的不同立面設(shè)計(jì)成不同深度的挑檐以調(diào)節(jié)陽(yáng)光，在羅比住宅（Robie House）中，西側(cè)深遠(yuǎn)的屋檐出挑長(zhǎng)度恰好避免了夏日午后的陽(yáng)光進(jìn)入室內(nèi)，南向長(zhǎng)窗上的水平屋檐出挑寬度滿足了夏至日太陽(yáng)高度角的要求[12]（圖5）；格羅皮烏斯（Walter Gropius）的許多設(shè)計(jì)作品以太陽(yáng)照射角度的選擇為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則[13]（圖6）；勒·柯布西耶（Le Corbusier）提出的環(huán)境調(diào)控五項(xiàng)技術(shù)要素包括“中性墻體”“精確呼吸”“遮陽(yáng)系統(tǒng)”“天然采光”與“自然通風(fēng)”，其中后三項(xiàng)都屬于被動(dòng)式技術(shù)，在阿爾及爾和昌迪加爾的規(guī)劃中都清晰地反映了他的環(huán)境調(diào)控邏輯。這些適應(yīng)氣候的方式雖然對(duì)平衡建筑與自然的關(guān)系有些許作用，但在某種程度上已經(jīng)難以消除建筑消耗大量能源的事實(shí)，相比下一階段能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，建筑設(shè)備的能耗控制更顯得無(wú)足輕重。技術(shù)本身的雙重性在此顯現(xiàn)，在實(shí)現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境調(diào)控的同時(shí)，也帶來(lái)了技術(shù)進(jìn)步前無(wú)法想象的災(zāi)難。

縱觀低碳建筑技術(shù)的歷史，氣候適應(yīng)型建筑和環(huán)境調(diào)控型建筑產(chǎn)生的技術(shù)背景不同，人們對(duì)兩種類型建筑的需求不同，相關(guān)技術(shù)所帶來(lái)的影響也大相徑庭。在低技術(shù)時(shí)期，需求是技術(shù)產(chǎn)生最重要的原因；隨著技術(shù)發(fā)展，技術(shù)在支撐人類需求的同時(shí)，也支撐了人類欲望的進(jìn)一步延伸。工業(yè)文明的技術(shù)與需求之間的失衡導(dǎo)致了全球環(huán)境危機(jī)，因此兩者間的平衡性成為了我們當(dāng)前與未來(lái)討論新技術(shù)時(shí)無(wú)法回避的問(wèn)題。

馬克思曾說(shuō)“我們不要過(guò)分陶醉于我們?nèi)祟悓?duì)自然界的勝利，對(duì)于每一次這樣的勝利，自然界都對(duì)我們進(jìn)行了報(bào)復(fù)”[14]。二戰(zhàn)后，建筑界普遍覺(jué)醒并展開(kāi)了對(duì)建筑工業(yè)化的批判思考，質(zhì)疑建筑機(jī)器在資源消耗和環(huán)境影響方面的負(fù)面效應(yīng)。在節(jié)能建筑、可持續(xù)發(fā)展建筑、綠色建筑及其建筑技術(shù)研究了多年之后，低碳建筑開(kāi)始走入大眾視野，至于低碳建筑是否能成為氣候變化與人類需求新的關(guān)鍵平衡點(diǎn)，如何能夠引導(dǎo)相關(guān)技術(shù)正向發(fā)展，還需要各學(xué)科繼續(xù)探討。

2 低碳建筑當(dāng)下困境

2.1 低碳建筑技術(shù)的“道器相分”

為了明確低碳建筑研究現(xiàn)狀，探尋當(dāng)代低碳建筑的發(fā)展脈絡(luò)，不同于縱向搜索低碳建筑技術(shù)或是節(jié)能建筑、綠色建筑概念下的建筑技術(shù)，討論氣候與建筑的關(guān)系，本文采用橫向分析方法對(duì)當(dāng)代的低碳建筑議題包括理論與技術(shù)進(jìn)行了文獻(xiàn)檢索，分別針對(duì)“低碳建筑”和“Low-Carbon Building”兩個(gè)關(guān)鍵詞在中國(guó)知網(wǎng)中文文獻(xiàn)庫(kù)和WoS（Web of Science）外文文獻(xiàn)庫(kù)進(jìn)行了搜索，使用VOSviewer軟件對(duì)文獻(xiàn)關(guān)鍵詞進(jìn)行分析。

從中文數(shù)據(jù)庫(kù)的文獻(xiàn)聚類（圖7）可以看出，除了“低碳建筑”外出現(xiàn)頻次最高的幾個(gè)關(guān)鍵詞分別是“低碳概念”“建筑設(shè)計(jì)”“低碳理念”，分別又細(xì)分出“建筑材料”“低碳城市”“低碳設(shè)計(jì)理念”以及“BIM”等。外文文獻(xiàn)的聚類結(jié)果（圖8）顯示最高頻次的關(guān)鍵詞分別為“Energy &Fuels（能源和燃料）”“Construction & Building Technology（建造技術(shù)）”“Engineering（工程）”以及“Environment Sciences & Ecology（環(huán)境科學(xué)和生態(tài)學(xué)）”，細(xì)分內(nèi)容為“Thermal Comfort（熱舒適）”“Health（健康）”“Ventilation（通風(fēng)）”“Post-Occupancy Evaluation（后評(píng)估）”“Renewable Energy（可再生能源）”“CO2Footprint（碳足跡）”等。由此分析得知，近些年國(guó)內(nèi)低碳建筑研究學(xué)者更多關(guān)注低碳建筑理論層面，而國(guó)外學(xué)者則更多關(guān)注低碳建筑相關(guān)技術(shù)與工程應(yīng)用。

7 “低碳建筑”的VOSviewer 關(guān)鍵詞聚類可視化

8 “Low-Carbon Building”的VOSviewer 關(guān)鍵詞聚類可視化

9 建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)階段全生命周期碳排放計(jì)算步驟

建筑學(xué)科內(nèi)建筑技術(shù)研究的缺失長(zhǎng)期存在，低碳建筑技術(shù)研究在國(guó)內(nèi)明顯弱化為理論研究，這也正是上文提到“道器相分”的實(shí)例。在工業(yè)化以來(lái)的技術(shù)分工以及全球化進(jìn)程以來(lái)的全球分工進(jìn)一步細(xì)化的背景下，低碳建筑技術(shù)的涌現(xiàn)已經(jīng)為降低建筑物的碳排放量提供了很多可能性。借助技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)建成了一些零碳排放的住宅和產(chǎn)能型住宅，實(shí)現(xiàn)了在建筑物運(yùn)行階段的零碳排放目標(biāo)（甚至可以有能源結(jié)余）。但這類技術(shù)往往涉及多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域，如暖通空調(diào)系統(tǒng)、建筑通風(fēng)系統(tǒng)、建筑給排水系統(tǒng)、建筑電氣系統(tǒng)、太陽(yáng)能光熱利用、太陽(yáng)能光伏發(fā)電、地?zé)崮芗捌溥\(yùn)用、風(fēng)能利用、智能化技術(shù)、綠色低碳建材技術(shù)等，并且這些技術(shù)或系統(tǒng)并非獨(dú)立應(yīng)用，往往需要與建筑設(shè)計(jì)緊密配合才能實(shí)現(xiàn)總體有效的節(jié)能減排效果[3]。

2.2 低碳建筑師的理念分離

面對(duì)紛繁復(fù)雜的低碳建筑技術(shù)，我們應(yīng)該反思建筑師在低碳設(shè)計(jì)中的定位——是工程師的配合者，還是技術(shù)的整合者。目前的低碳建筑設(shè)計(jì)存在技術(shù)與設(shè)計(jì)理念分離的問(wèn)題。在建筑物的策劃、設(shè)計(jì)、施工等整個(gè)過(guò)程中，設(shè)計(jì)處于龍頭地位，而建筑師往往是設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的主導(dǎo)，作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人控制整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)程，綜合權(quán)衡各方面的要求。因此，在推動(dòng)低碳建筑發(fā)展、減少建筑物碳排量的過(guò)程中，建筑師具有重要且難以推卸的責(zé)任。然而事實(shí)上，盡管中國(guó)建筑師對(duì)低碳節(jié)能有很強(qiáng)的意識(shí)，但是在設(shè)計(jì)實(shí)踐中仍面臨知識(shí)儲(chǔ)備不足等障礙。此外，低碳技術(shù)的局限性體現(xiàn)在專業(yè)化評(píng)估和計(jì)算平臺(tái)的分離，建筑師需要更多精力以及大量的專業(yè)知識(shí)才能夠?qū)崿F(xiàn)跨平臺(tái)協(xié)作。

目前Rhino+Grasshopper設(shè)計(jì)平臺(tái)能夠較好集成建筑設(shè)計(jì)和建筑性能評(píng)估等功能，但其推廣與普及仍不夠，且學(xué)習(xí)成本較大，并非當(dāng)前設(shè)計(jì)院使用的主流設(shè)計(jì)軟件。傳統(tǒng)的低碳設(shè)計(jì)未能形成完整的設(shè)計(jì)工作流，不僅由于設(shè)計(jì)過(guò)程中性能后評(píng)估，也因?yàn)榈吞荚O(shè)計(jì)工作的許多內(nèi)容被多專業(yè)、跨平臺(tái)所分割，導(dǎo)致建筑師無(wú)力也不愿面對(duì)低碳建筑這一龐大的議題。

3 低碳建筑數(shù)字未來(lái)

3.1 數(shù)字技術(shù)賦能低碳設(shè)計(jì)工作流

當(dāng)前的低碳建筑設(shè)計(jì)要求評(píng)估建筑全生命周期的碳排放，主要包括規(guī)劃設(shè)計(jì)階段、建筑施工階段和運(yùn)行維護(hù)階段。其中規(guī)劃設(shè)計(jì)階段是否考慮節(jié)能和低碳設(shè)計(jì)對(duì)建筑全生命周期的影響最大；建筑施工階段包括建筑建造和拆除階段；運(yùn)行維護(hù)階段則需要測(cè)算建筑使用階段的年碳排放水平。建筑師也被呼吁在規(guī)劃設(shè)計(jì)初期階段就考慮全生命周期建筑碳排放計(jì)算步驟與內(nèi)容（圖9）。

不過(guò)目前建筑師的設(shè)計(jì)工作流還未能結(jié)合建筑信息系統(tǒng)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)所有建材類目、數(shù)量（或重量）、運(yùn)輸距離等因素來(lái)計(jì)算建筑本體的碳排放總量，更難以顧及不同施工工藝與現(xiàn)場(chǎng)管理帶來(lái)的施工階段碳排放差異，以及不同空間實(shí)際使用率與用戶行為模式帶來(lái)的運(yùn)維階段碳排放差異。除此之外，建筑師需要對(duì)建筑環(huán)境及自然通風(fēng)進(jìn)行模擬，對(duì)HVAC系統(tǒng)能耗有大致的了解，并考慮運(yùn)用自然能源的方式，這些都會(huì)對(duì)建筑能源消耗的結(jié)構(gòu)和總量產(chǎn)生影響，進(jìn)一步影響建筑運(yùn)行時(shí)的能源碳排量。

目前的建筑信息模型軟件體系和性能模擬軟件雖然能完成上述模擬和計(jì)算，但使用門檻較高，操作費(fèi)時(shí)費(fèi)力，考慮到建筑師推敲方案的要求，在設(shè)計(jì)工作流中建立這樣的評(píng)估反饋系統(tǒng)效率并不高。近年來(lái)一種性能驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)（Performance-Driven Design）或稱為性能化設(shè)計(jì)（Performative Design）逐漸成為研究熱點(diǎn)，這類設(shè)計(jì)方法將環(huán)境因素如日照、風(fēng)環(huán)境或其他參數(shù)作為建筑設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)，通過(guò)算法或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)生成建筑體量的解空間，最終在方案設(shè)計(jì)階段輔助建筑師更快找到性能更優(yōu)的形體，方便進(jìn)一步深化設(shè)計(jì)。筆者所在團(tuán)隊(duì)成功嘗試了將物理風(fēng)洞納入到建筑設(shè)計(jì)工作流中，通過(guò)監(jiān)測(cè)建筑模型在風(fēng)洞中產(chǎn)生的風(fēng)環(huán)境，建立高效聯(lián)動(dòng)的“生成-評(píng)價(jià)-反饋”機(jī)制，改變了傳統(tǒng)后評(píng)估“試錯(cuò)式”的模式[15]。考慮到物理風(fēng)洞搭建的條件與難度，團(tuán)隊(duì)在相關(guān)后期研究中結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與機(jī)器學(xué)習(xí)等數(shù)字化技術(shù)，直接針對(duì)模型進(jìn)行風(fēng)環(huán)境預(yù)測(cè)，并有了初步成效。這樣的思路也可以被低碳設(shè)計(jì)所借鑒，即應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與機(jī)器學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)直接對(duì)設(shè)計(jì)方案的全生命周期碳排放進(jìn)行預(yù)測(cè)，并結(jié)合算法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。當(dāng)然，這種方法雖然在理論上是可行的，但人工智能等數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用條件目前受限于訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)的不足，因此需要盡快建立建筑設(shè)計(jì)方案與全生命周期碳排量相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)。

3.2 數(shù)字技術(shù)完善低碳建筑評(píng)價(jià)機(jī)制

我國(guó)在建筑節(jié)能評(píng)價(jià)領(lǐng)域起步較晚，隨著國(guó)外成熟的建筑綠色度評(píng)估體系的引入，我國(guó)的建筑節(jié)能評(píng)價(jià)領(lǐng)域有了更為廣泛的借鑒基礎(chǔ)。但國(guó)內(nèi)已有的指標(biāo)體系多是綠色建筑的相關(guān)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，其主要強(qiáng)調(diào)的是最大限度地節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境和減少污染。低碳建筑與綠色建筑不同，低碳建筑更關(guān)注可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題中有關(guān)能源消耗和二氧化碳減排的問(wèn)題，并不涵蓋可持續(xù)發(fā)展的各個(gè)方面。

現(xiàn)有低碳建筑評(píng)價(jià)、綠色建筑評(píng)價(jià)多以定性評(píng)價(jià)方式為主。定性評(píng)價(jià)源于相關(guān)關(guān)系界定，即滿足相關(guān)評(píng)價(jià)條款就可以促進(jìn)建筑低碳化或綠色化水平提升。隨著評(píng)價(jià)體系的逐漸完善，需要開(kāi)展低碳建筑定量分析，這無(wú)論是對(duì)于提升評(píng)價(jià)結(jié)果的直觀性還是客觀性，都能夠提供更好的技術(shù)與數(shù)據(jù)支撐。根據(jù)我國(guó)建筑碳排放活動(dòng)單元過(guò)程的特點(diǎn)與控碳需求，可采用建筑全生命周期碳足跡追蹤的方法，利用數(shù)字技術(shù)輔助開(kāi)展建筑碳排放數(shù)據(jù)采集、核算、發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)量，就可以做到方法科學(xué)、數(shù)據(jù)可靠、流程清晰、操作簡(jiǎn)便。

建筑信息模型（Building Information Modeling，簡(jiǎn)稱BIM）的出現(xiàn)和應(yīng)用使得低碳建筑信息化、在線化成為可能，也為數(shù)字技術(shù)提供了寶貴的數(shù)據(jù)應(yīng)用支撐。結(jié)合BIM建立實(shí)時(shí)更新的建筑全生命周期碳排放清單數(shù)據(jù)庫(kù)，并基于人工智能算法集成開(kāi)發(fā)一種碳排量計(jì)算工具，就可以在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段對(duì)建筑全生命周期內(nèi)的碳排放量進(jìn)行計(jì)算。筆者曾提出一款基于BIM的建筑全生命周期碳排放計(jì)算工具Low-Carbon Building Design and Assessment Tool（LBDAT）的設(shè)想。該軟件設(shè)計(jì)定位的目標(biāo)用戶是建筑設(shè)計(jì)師，目的是方便直觀地向用戶呈現(xiàn)所設(shè)計(jì)的建筑在未來(lái)整個(gè)全生命周期內(nèi)的碳排放量及相關(guān)構(gòu)成。通過(guò)BIM、人工智能、云計(jì)算等數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析預(yù)測(cè)能力可以強(qiáng)化建筑師的低碳設(shè)計(jì)主控地位，基于預(yù)測(cè)的全生命周期碳排量開(kāi)展低碳化設(shè)計(jì)，從而為完善低碳評(píng)價(jià)機(jī)制提供有力的技術(shù)支撐。

3.3 數(shù)字技術(shù)升級(jí)低碳建筑全產(chǎn)業(yè)

隨著數(shù)字技術(shù)的涌現(xiàn)，各行各業(yè)都通過(guò)擁抱數(shù)字技術(shù)取得了巨大的進(jìn)步。雖然建筑行業(yè)一直都處于智能時(shí)代末端，但建筑從無(wú)到有，從規(guī)劃設(shè)計(jì)到建造運(yùn)營(yíng)，都會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，這也體現(xiàn)出數(shù)字化工具的應(yīng)用潛力。以大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算、區(qū)塊鏈等一系列數(shù)字化技術(shù)帶來(lái)的變革，將不僅帶來(lái)低碳建筑技術(shù)自身的提升，也能促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的深度融合與貫通。

當(dāng)前低碳建筑產(chǎn)業(yè)各方的著眼點(diǎn)是分離的：建筑師關(guān)注主/被動(dòng)式低碳設(shè)計(jì)方法，施工方研究低碳的施工工藝與現(xiàn)場(chǎng)管理，建材企業(yè)側(cè)重材料的碳足跡追蹤，物管公司重視運(yùn)維過(guò)程中的能耗節(jié)約。拓展到低碳城市以及低碳經(jīng)濟(jì)的建設(shè)，從工業(yè)減排到低碳交通，當(dāng)前各產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈封閉，雖然各行業(yè)有相應(yīng)碳減排指標(biāo)，但是由于信息資源的獨(dú)占性，造成了整體減排效率不高。而數(shù)字技術(shù)的介入，可以實(shí)現(xiàn)低碳產(chǎn)業(yè)全流程、全解析、全價(jià)值的提升。關(guān)系到低碳產(chǎn)業(yè)的所有生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)流程中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都在數(shù)字平臺(tái)有所記錄，再通過(guò)人工智能的數(shù)據(jù)挖掘，分析低碳全產(chǎn)業(yè)鏈的所有行為信息，并產(chǎn)生異于傳統(tǒng)的全新認(rèn)知、全新行為以及全新價(jià)值，最終打破各產(chǎn)業(yè)、各企業(yè)、各單位價(jià)值體系的封閉性，將低碳貫穿所有價(jià)值體系，整合并創(chuàng)建出前所未有的巨大的低碳價(jià)值鏈。在5G和云計(jì)算時(shí)代，這樣的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)通信以及與其他行業(yè)、產(chǎn)業(yè)間的聯(lián)系在傳統(tǒng)的建筑行業(yè)是難以想象的。數(shù)字技術(shù)催生出的全數(shù)字化管理與分析模式將形成建筑產(chǎn)業(yè)具有核心價(jià)值的數(shù)據(jù)資源，這種數(shù)據(jù)資源的價(jià)值并非某一種建筑材料或某一幢低碳建筑可以比擬的。

4 結(jié)語(yǔ)

作為人類的第二層“皮膚”，建筑的出現(xiàn)避免了人體直接暴露于自然環(huán)境中。在工業(yè)革命之前，人們被動(dòng)地適應(yīng)氣候，由此發(fā)展出的氣候適應(yīng)型建筑表明了人類對(duì)自然尚保持謙卑的態(tài)度；但在工業(yè)革命之后，技術(shù)快速發(fā)展下的以空調(diào)為代表的環(huán)境調(diào)控技術(shù)，造成人類為營(yíng)造舒適環(huán)境消耗了大量能源卻忽視了對(duì)自然環(huán)境的危害。技術(shù)造成了人與自然關(guān)系的失衡，引發(fā)了全人類的反思，催生了低碳建筑理念。結(jié)合數(shù)字技術(shù)的低碳建筑，一方面可以賦能低碳設(shè)計(jì)工作流，明確建筑師的立場(chǎng)與主導(dǎo)作用并重塑技術(shù)觀，最終達(dá)到人與環(huán)境新的平衡點(diǎn)；另一方面可以實(shí)現(xiàn)低碳產(chǎn)業(yè)全流程、全解析、全價(jià)值的提升，催生出低碳產(chǎn)業(yè)的全數(shù)字化管理與分析模式，形成建筑產(chǎn)業(yè)具有核心價(jià)值的數(shù)據(jù)資源。此外，低碳建筑的數(shù)字未來(lái)對(duì)相關(guān)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)的完善以及數(shù)字化人才培養(yǎng)也提出了更高要求。