建筑设计职称论文“零能建筑”与生态设计

　　摘要：本文简单介绍了“零能建筑”的起源、发展和现状。提出“零能建筑”与“生态建筑设计”之间的关系。同时对新的“零能建筑”所采用的新能源技术进行了一些分类，通过建筑师对未来建筑的遐想，提出“零能建筑”今后的多种发展方向。

　　关键词：零能建筑,生态建筑,常规能源,生物科技,未来建筑

　　【正文】

　　零能建筑即“零能耗建筑”

　　建筑能耗一般指建筑在正常使用条件下的采暖、通风、空气调节和照明所消耗的总能量，不包括生产和经营性的能量消耗。零能耗建筑即不用任何常规能源的建筑。

　　--《百度百科》

　　无论任何形式的建筑，在日常使用时，总是在不断的消耗能源来保证室内各种环境条件符合人类活动的需求。如何保障建筑在使用中的能源收支平衡，是现在“零能建筑”中最主要的环节。

　　随着全球经济的不断发展，对传统自然资源的需求越来越大。据IEA发布的《世界能源展望 2007》预测，全球2005年到2030年间的一次能源需求将增加55%，年均增长率为1.8%。能源需求将达到177亿吨油当量，而2005年为114亿吨油当量。

　　另根据联合国环境规划署(UNPE)的统计显示，建筑能耗占全球能耗的25~40%。其产生的固体废弃物占全球总量的30~40%，其发排放的温室气体占全球总排放量的20~40%。在中国现在每年的新建房占世界的一半，建筑能耗占全国总能耗的40%。

　　根据以上数据，控制建筑耗能将成为控制全球能耗的重中之重。解决好建筑能耗问题是人类解决能耗问题的关键。

　　“零能建筑”是随着建筑节能技术不断发展而提出新的目标。早在1952年德意志标准研究所(Deutsches Institut Für Normen)就制定了建筑保温的设计标准：《DIN4108-建筑保温(Wärmeshutz in Hochbau)》。上世纪末，保护环境在全球引起普遍重视。各种绿色计划在不同国家地区推出。北美推出绿色建筑计划，美国和加拿大前后成立半官方性质的绿色建筑委员会(Green Building Council)。1992年，德国弗赖堡落成了一个实验项目--全零能耗建筑。2010年6月，由美国能源部设计、建造的“研究支持设施”(The Research Support Facility，简称RSF)，隶属于美国能源部的国家再生能源实验室正式启用美国启用，并且通过了LEED Rating System(绿色建筑评价标准)的环保建筑认证，是一座“零耗能建筑”。建筑物本身生产的能源高于其消耗的能源，除了自给自足，更能供给他人，是目前世上已知最大的环保建筑，在节能减排方面更是领先世界标准15年。

　　中国绿色建筑起步较晚，但在国内也有多家单位进行尝试。如：浙江绍兴滨海工业区东亚大厦;莘庄工业区上海太阳能科技有限公司办公大楼;万通生态城新新家园零能耗会所等不断涌现，均称自己为国内第一个“零能建筑”。

　　同时，国内对于“绿色建筑、零能建筑”的过分商业化行为，也引发了不同的声音，在“2011年国际低碳城市暨可持续建筑环境技术研讨会”的清华大学建筑学院副院长朱颖心教授表示，应堵住“把绿色建筑当成纯粹商机来炒作”。 这就涉及到未来5年甚至更长时间内绿色建筑应该如何健康发展的问题，这个问题处理不好，将彻底改变节能、环保和绿色指数的规划初衷。

　　国内现有的零能建筑。大多强调使用新能源技术去减少旧能源消耗;而把建筑空间本身的生态作用(也就是所谓的被动节能作用)放在第二位。一个建筑空间本身形体、主要的空间设置都从根源上决定了一个建筑的基础能源消耗量。美国能源部的“研究支持设施”本身的能源消耗量就比普通建筑降低了50%，这也是其能达到零能标准的重要因素。

　　如果节能建筑仅仅是建立在使用一种新的非可再生能源去替代一种旧的非可再生能源，那本身就不是生态的行为。即便建筑本身达到了旧能耗的自我平衡，也不能算是一个合格的零能建筑。只能看做是新能源技术的堆砌物。

　　生态建筑应该是零能建筑的基础，而零能建筑应该是生态建筑的目标。

　　生态学是研究生物生存条件、生物及其群体与环境相互作用的过程及其相互规律的科学，其目的是指导人与生物圈(即自然、资源与环境)的协调发展。任何事物都不能从与其他事物的关系中分离出去，它强调共生和再生原则。

　　20世纪60年代美籍意大利建筑师保罗·索勒瑞(Paolo Soleri)把生态学(Ecology)和建筑学(Architecture)两词合并为Arcology，即生态建筑学‚。生态建筑学首先提倡的是建筑的节能性;其次是建筑材料的环保可再生性;最后的与地域文化的兼容性。所以生态建筑也被称为绿色建筑，可持续建筑。

　　零能建筑未必一定是生态建筑。部分所谓低能耗/零能耗建筑，仅仅是新能源技术的堆砌。为了所谓节能而增加的初期投入与节能的后期成效不成正比;单独考虑新能源而不注意新能源的可持续化问题。这些有失偏颇的建筑背后体现的不是绿色建筑的核心思想，而是社会的功利主义。

　　一个真正地零能建筑，设计首先要从被动节能入手。增加建筑自身的节能效能。采用建筑的生态化手段，充分利用环境中的地形、自然光、自然风、降雨等天然要素，使建筑达到被动节能的最佳状态，再依靠新能源、新科技调节现有环境，使建筑达到零能状态，甚至负能状态。

　　建筑的生态化设计手段：

　　1、良好的体型系数，使建筑能源相对节约。

　　这也能从一些超现实主义风格的建筑形体有所表现。建筑外形更为圆润或方正，既具有更好的体型系数，也符合周边自然环境的多变趋势(如破坏性的强风、沙尘暴等极端天气)或有利于建筑对新能源的利用(如增加太阳光的入射角度)。

　　2、高大的建筑空间

　　区域性压缩热空气，形成局部上升气流。带动室内通风。有利于室内气流的自然通风。

　　3、屋顶绿化、泳池

　　覆土有利于对室内空间的保温节能，储存太阳能。

　　4、建筑灰空间的过度，双层表皮

　　能使建筑内部主要空间有相对稳定的温度环境和自然采光。

　　5、合理的采光、遮光结构

　　有利于减少建筑对能源的要求。

　　对于未来，区域范围内的零能耗比是一个建筑群的必要条件。建筑不仅是能源的消耗者也将是能源技术的物质载体。

　　世界上很多建筑师不仅担负着建筑设计的责任，同时也致力于研究建筑对生态，建筑对社会等多角度的研究。很多建筑师不但从建筑空间出发研究新型生态的零能建筑群，更把建筑和人们的生活状态相结合。

　　“丽丽派德”

　　法国著名建筑设计师文森特·卡勒波特设计 “丽丽派德”(Lilypad，百合花瓣之意)，是一个真正的“双栖海上城市”——它的上半部分露出海面，与陆地建筑没有区别;而整个城市的下半部分则浸没在水下，又令它犹如船只一样可以四处漂流。“丽丽派德”将是一座可以自给自足的智能型生态人工岛，它将利用太阳能、风能、潮汐能等提供主要能源。据悉，“丽丽派德”的水上部分所有建筑外立面都采用特殊材料，可以通过吸收阳光产生光合作用形成能源。而“丽丽派德”中央的巨大湖泊除了美化环境之外，还可以收集雨水，并经过净化之后为居住在“诺亚方舟”上的居民提供生活淡水。此外，“丽丽派德”的水下部分也将是这座“诺亚方舟”生态环境中的重要一环，其中将养育有大量自然海洋浮游生物和植物，它们可以充分吸收分解居民生活产生的二氧化碳和废弃垃圾，并将之转换成有用的氧气和电力，从而令“丽丽派德”成为一个高效率的生态系统。

　　水下刮刀式摩天大楼

　　“水下刮刀”(Water-Scraper)就像“旋转城”与澳大利亚“Syph”海洋城结合的产物，是一个水下倒立式摩天大楼，同时还运用了一些奇特的仿生学技术。来自马来西亚的设计师萨利-安德烈-本-萨库姆说，“其生物发光触角为海洋动物群提供了生活和聚集之地，同时又能通过不断运动收集能量。”

　　类似的建筑遐想还有很多。随着科技的不断发展，生物学的作用和影响日益增加，如果人类对基因的掌控到达一定的深度，相信人类可以利用生物技术“种”出建筑。建筑从土壤和空气中吸收能源，满足建造、使用和维护的功能，形成真正的长出来的生物建筑，到时生物建筑学也将成为建筑行业的一个分支。

　　零能建筑是不久将来建筑的必然要求，是人类解决能源问题的必经之路。“零能建筑”必将成为人类发展历史中的里程碑。

　　【参考文献】：

　　1、百度百科

　　2、《德国低/零能耗建筑实例解析》/张神树 高辉 编著 中国建筑工业出版社 2007年11月第一版

　　3、《生态建筑节能技术》/李海英 等 编著 中国电力出版社 2007年10月第一版