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被动式建筑设计基础理论与方法研究

2019-09-10钟德伟

科学导报·科学工程与电力 2019年7期
关键词:被动式建筑设计理论

钟德伟

【摘 要】以二氧化碳为代表的温室气体,导致地球不断变暖。应对气候变化、倡导低碳生活已经成为了全人类的共识。在这种共识下,被动式建筑成为继绿色建筑、低碳建筑、可持续建筑等之后备受社会各界关注的热点之一。自上世纪九十年代以来,被动式建筑凭借超低能耗已受到欧洲各国政府的认可和支持,学术界也展开了较为深入和系统的研究。被动式建筑这一概念也很快被我国学者所接受。近年来关于被动式建筑的文章,包括理论阐述、技术引介、作品介绍等屡见不鲜。

【关键词】被动式;建筑设计;理论;方法

1引言

人类社会进入新世纪以来,全球气候变暖问题成为核心议题,也成为人类有史以来面临的最大挑战。导致气候变化的原因有自然的因素和人为的因素,全球科学家经过长期的研究认为,工业革命以来,人类的各种活动是造成目前气候变化的主要原因。建筑是人类在恶劣的自然环境下保护自己、求得生存的产物,从巢居、穴居、散居到建房聚居的过程是人类适应自然、利用自然、改造自然的过程,也是人类不懈地改善生存环境的真实写照。人类社会初期,生产水平落后,人们对气候的应对呈现一种被动的关系:寒冷地区的人们通过紧凑的设计、壁炉或暖炉来实现采暖,依靠砌筑厚墙来保持建筑物内部的温暖;湿热地区则通过通透的建筑形式和大挑檐适应特殊的气候环境。

被动式建筑是人类社会实践活动的产物,其目的是为了使人能够“诗意地栖居”因此,它是人所创造的,并且是为人所利用,就其根本而言,它的一切活动都离不开人。建筑观是建筑设计的“风向标”,贯穿于整个建筑设计过程,决定着建筑设计的思考方向。有什么样的建筑观,就有什么样的建筑实践。“真正建筑师的思想,接近于哲学家与诗人”。成功的建筑师离不开哲学的思辩,哲学对建筑设计的指导思想会带来重大的影响,从而左右建筑设计的原理与方法。因此,从建筑哲学视角出发,研究被动式建筑是什么、怎么做、做的怎么样等基础问题,从理论上形成系统的被动式建筑设计的基础框架,实践中形成对建筑师设计有指导意义的设计策略,实现绿色建筑技术与建筑设计的自然融合,使绿色建筑回归设计,这是本文的研究目的。

2被动式建筑设计理念的基本內涵

被动式建筑的设计理念,是结合气候的设计理念。结合气候的设计理念并不是一个新理念。自1965年V·Olgyay的《设计结合气候》到20世纪90年代,西方建筑师对结合气候的设计进行了系列广泛的探讨,实践中一系列适应气候的建筑。而相关的建筑实践则可最早可以追溯到工业革命以前的乡土建筑,现代的有诺曼·福斯特(Norman Foster)、查尔斯·科里亚(Charles Correa)等。面对日益严峻的气候问题,被动式建筑设计引起了建筑界及其他社会各界的重视。较绿色建筑、可持续建筑、节能建筑等概念来说,被动式建筑这一概念可以使得气候设计被放置在首要位置。从建筑哲学意义上讲,被动式建筑是手段,可持续建筑的是目的。被动式建筑的特征在于:被动式建筑凸显建筑的手段角色而不是目的角色;被动式建筑凸显工具角色而不是产品角色。被动式建筑的发展,经历了朴素的被动式建筑、被动式太阳能建筑、现代被动式建筑三种形态,是人类的农耕文明、工业文明到生态文明的发展史。

2.1结合气候的设计的基本思路

室外气候与室内的热舒适要求普遍存在着不同程度的偏离,气候控制即是指缩小室外气候与室内热舒适环境之间差距的过程。气候控制有两种方法,一是通过建筑本身缩小差距的被动式方法,二是通过环境设备调控主动式的方法。结合气候的设计首先选择通过建筑本体来缩小差异,在建筑方案设计过程中,根据建筑所在地域气候特点,遵循建筑环境控制技术基本原理,集合建筑功能要求和形态设计等需要,合理组织和处理各建筑元素,使得建筑物不需要依赖空调设备而依赖建筑本体就能够满足人体热舒适的要求。

2.2建筑必须适应未来的气候

上世纪六十年代至九十年代坚持结合气候设计理念主要归因于能源危机与环境危机,目的是为了节约能源,减少碳排放,保护环境;而现阶段由于极端天气增加,建筑设计必须能够做到在建筑寿命周期内能为人们提供“庇护”,即设计出能够真正能够抵御气候的建筑。

2.3结合气候设计的理念的哲学视角分析

建筑设计开始于对需要的识别和对于满足需求方法的认识。建筑设计过程也随着问题的定义而展开,并随着计划指导下的研究与开发计划的进展而继续进行,最终构造出某种产品的原型并给予相应的评价。“好”的建筑需要好的设计作为前提和基础,“坏”的设计实际上等于在设计阶段就预先为工程埋下隐患。也就是说,在方案设计阶段,如果不对合适的绿色措施加以考虑,那么这些措施就永远不会在这一项目中被使用。

3被动式建筑的设计方法

近代建筑理论的奠基者维奥莱·勒·杜克(Uiolive Le Duc)是较早论述方法重要性的人,后来经过Labroust和Durand的发展,建筑设计方法学得到很大的发展。当理论家们将现代科学的认识论、方法论引入设计方法(Design method),对设计方法进行普遍研究之后,就相应地出现了“设计方法论”。本质上,方法是解决存在于逻辑分析和创造性思考之间冲突的手段,具体的方法总是与理论思想相联,可以说,不存在不带理论思想的纯粹方法,方法又总是可用于实践的,方法研究可以使问题得到更为科学和理性地解答。

3.1传统建筑设计方法

设计一栋建筑,传统设计方法通常会将设计问题按专业拆分,如建筑、结构、给排水、暖通空调和电气专业。这种解决问题的方式组织结构清晰,分工明确,有不同专业的设计人员分别负责不同阶段的任务,可以有效地发挥各专业的专长,但仅仅考虑了各专业内部的各种优化而忽略了专业之间的优化。传统设计方法的核心是建筑师,项目组内其他工程师起配合作用,建筑工程的决策主要来自业主和建筑师。在设计开始时,项目组很少有交流或合作,项目从设计初期到施工结束都是以一种单一的、顺序式的、线性的方式进行。

3.2整合设计方法

整合设计要求将建筑设计过程看作一个完整的体系,依靠多种专业之间的配合和协作,通过不同专业对建筑设计项目的认识和理解,做出对项目的全面认识和共同决策。整合设计中有必要引用一个概念“工程共同体”。工程共同体的概念由科学共同体的概念衍生而来,是以共同的工程范式为基础而形成的、以工程设计、建造、管理为目标的活动群体。在建筑设计过程中,工程共同体以建筑设计师为核心。工程共同体一开始就涉足项目,直到建筑的运营阶段。这种方法能够全面把握项目的时间和成本,是一种科学的、全面的和高效率的设计方法。与传统设计不同的是,这整合设计中,项目开始之初,工程共同体就已经成立,项目的决策来自整个工程共同体的共同商议,项目的目标与结果在初步设计阶段就已经确定,项目的每一个利益相关者都是此目标与结果的创建者。项目从初期到完工,是以一种迭代和反复的过程进行的。项目是在开放式的系统之下,项目的设计、发展与结果得到了最优化。整合设计强调的是生命周期成本而不是前期成本。

结束语

总而言之,随着技术和经济的发展,人们对建筑的需求标准也越来越高。能不能尽可能多地使用可再生能源;能不能使我们重归自然、亲和自然、适应自然,而不是试图征服自然、战胜自然。这些都是当今建筑界亟待解决的问题。

参考文献:

[1]韩冬青.建筑师何以失语[J].新建筑,2012,(6)

[2]万丽,吴恩融.可持续建筑评估体系中的被动式低能耗建筑设计评估[J].建筑学报,2012,(10)

[3]王祎,王随林.国外绿色建筑评价体系分析[J].建筑节能,2010,(2)

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