可持續超高層建筑的外立面設計

　　【一】可持續超高層建筑

　　建筑在其建造和運營過程中會消耗大量的能源、水和材料，同時產生大量的廢物。它們的建造位置和建造方式在很大程度上影響著我們周圍的生態系統。隨著建筑對環境的影響曰益明顯，“可持續超高層建筑”作為減少建筑對環境不利影響的一種嘗試，得到了越來越多的重視。“可持續超高層建筑”是一種建筑實踐，試圖以更健康更節約資源的方式建造、改造、運營、維護和拆除建筑。“可持續”這個詞是英文sustainable的直譯，這個詞同時也有“負擔得起”的含義，采用這個詞作為這一類建筑的統稱，主要是想表達以下的意思：在常用的化石能源越來越少，越來越貴的情況下，要使原本舒適的居住環境在這種趨勢中仍然住得起，我們就需要采取措施改變既有建筑和新建筑的運作方式，使其能夠適應當地氣候變化，盡量減少無謂的能耗。實際上，我們國內的一些具有超前眼光的建筑師和開發商已經在實踐這種建筑形式。這就是在國內稱作的“氣候敏感型建筑”或者 “生態建筑”。

　　當前我們所面臨的“能源短缺”和“氣候變化”等全球性的問題不是突然出現的，是和我們所習慣的“高速”、“舒適”、“便捷”的都市生活方式有直接關系的。這些工業文明和城市化進程曾經為我們的社會帶來了飛速的發展，為適應人口增長和城市化的需要，高容積率的現代建筑大量出現。樓越建越高，主體結構和立面材料越來越輕，目前的一些新型的建筑形式每平米的重量甚至已經低于當地的風壓，如果沒有堅實的結構支撐，就可以象風帆一樣隨風飄起。暖通和空調技術的迅猛發展使得建筑師和最終用戶并不太注重這些越來越輕薄的外立面材料所具備的熱工性能和與當地氣候的適應性。在化石能源看似取之不盡的時代，外立面的藝術性和原創性要比看不見的熱工性能重要得多。就這樣，各種結構形式相似，外立面相同材質不同外觀的高樓大廈拔地而起。但是我們知道，建筑是離不開當地的氣候環境的。正因為這些特定的氣候環境決定了當地的建筑形式，久而久之，才形成了一種特色的文化傳承。

　　但這些特征和傳承在現代技術面前就顯得很蒼白無力。圖1中的三個建筑分別位于亞洲、中東和俄羅斯。這三個地方的氣候環境截然不同，文化迥然各異，但是在強大的人工氣候調節系統的干預下，它們的外觀可以很相似，而其居住者和使用者可以很舒適，完全不必理會室外的環境如何。但是這種舒適和漠視自然的狀態是不可持續的，也就是不能長久的。這些所謂的現代建筑正在成為能耗大戶和為“冰茶效應”付出代價。“冰茶效應”是指，為了制作做冰茶，要先把水燒開，把茶沖好，然后再放入冰箱直到冷卻。在這個過程中消耗了大量的能源。就象在建筑設計時不注重節能，夏季時使太陽輻射沒有遮擋的進入，在冬季時使室內的熱能迅速地傳到室外，為了應對這種情況，創造一個舒適的室內環境，建筑師不得不選用大功率暖通空調系統，耗費大量能源去人工調節室內環境。這樣做的后果是，我們正在以其生成速度的一百萬倍消耗著化石能源，同時排放出大量的溫室氣體，毒害著我們賴以生存的環境。

　　一些有社會責任感的建筑師和開發商已經在尋求轉變。在近幾年我們為建筑師提供服務的過程中已經能夠明顯地感受到這一轉變。其中之一就是向傳統建筑尋求解決方案。

　　圖2中的建筑形式都是各地的傳統建筑，它們存在的時間比我們所謂的現代建筑存在的時間要長得多，與當地氣候的適應性非常強。他們不僅僅具有歷史文化價值，它們絕大多數仍然使用價值，對他們進行建筑物理方面的研究是具有非常重要的意義的。但是，我們知道傳統建筑的體形系數都比較大，一般在0.5~0.7之間，它們有足夠的空間可以在建筑物理方面做文章。對于我們這種人口大國來說，完全的回歸傳統是很難做到的，人口的增長和城市化進程要求我們必須針對現有的高容積率的建筑形式提出解決方案，去適應城市化導致的人口集中，同時確保居住者的舒適。

　　英國倫敦的德蒙特福德大學圖書館的建筑設計中采用了多個通風豎井和大面積的采光天窗。該建筑充分利用了熱空氣的“煙囪效應”，將較熱的廢氣由豎井排出，將較冷的新風吸入室內，在空調和暖通系統的配合下調節室內溫度，并保持室內空氣的新鮮。大面積的采光天窗被巧妙地布置在屋面上，通過反射和散射轉化成柔和的自然光，為人工照明系統提供了有益的補充。值得注意的是，這個建筑在充分利用周圍環境的同時并沒有摒棄人工氣候調節系統，而是更有效率地利用它，而且確保了較高的容積率和較低的體形系數，這些對于我們改造既有建筑具有相當的借鑒價值。

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