Research Achievement

Research Achievement研究成果

《回归本元的绿色设计》

2017-07-18

REGRESSION GREEN DESIGN

回归本元的绿色设计

撰文 刘恒 中国建筑设计咨询有限公司绿色建筑设计研究院

本文发表于《建筑技艺》2017/06期  永续 • 绿色设计-思考与观点


绿色建筑已成为建筑领域的新时尚,无论是美国的LEED、英国的BREEAM,还是国内的绿色星级评价,都给出了明确的评价标准。似乎按照评价体系,绿色设计可以成为如流水线一般的设计方式,但满足了这些“表象”就是真的绿色吗?
事实上,绿色设计不等同于绿色建筑评价体系,无论是整体规划还是建筑单体的实现,都需要建筑师、规划师、专业工程师与技术咨询师多方有效配合。下文将结合四个主要方向,分析引导建筑设计和规划的绿色理念实施。


1 回归本元
“元”在古文中是“始”的意思,是指开端、初始,也指根本、根源,在道教中则指天地万物之本。“元”还有故土和出生地的含义。“本元”是原始的状态和初衷,是内在的规律与动力。回归本元,就要去重视历史、审视现状,找寻绿色建筑真正的内涵,去除表象,寻求本质和明晰的设计价值观。


2 再看设计价值观
2.1 明确方向
关于建筑“适用、经济、绿色、美观”的评价,中央城市经济工作会议把“绿色”放到了一个很重要的位置。绿色设计不是简单的技术问题,更需要价值观的改变。前段时间,针对“奇奇怪怪”建筑的讨论非常火热,很多项目投标甚至在一段时间内都遇到了困扰。政府评判不明确,专家也比较迷茫,设计和施工方更是担心有些有创意的设计会被叫停。而绿色评价的加入,则给出了明确的指引。


2.2 审视传统
中国传统建筑讲究因地制宜、结合环境和自然,形成了一系列具有中国特色生态观和技术观的建筑聚落。民居中的绿色设计案例比比皆是:北方四合院的尺度和格局体现的是对冬、夏太阳照射高度角的利用,夏季引入东南风,冬季规避西北风;南方炎热地区的一些老房子(如传统的竹屋、吊脚楼),用半遮挡的体系调节风压,利用门槛下部缝隙和高窗形成有压差的通风系统,在两组建筑界面间形成狭窄的冷巷来获取阴凉。“四水归堂”借助采光通风天井,雨水收集利用,高窗亮瓦也可以借用天光。为了适应气候,一些官式建筑的屋面苫背厚达半米,保证了冬暖夏凉,并通过烧地炕、灶连炕等方式采暖,同时也有对地窖、冰窖的利用。这些微气候系统的形成方式给建筑创作带来了很多启发(图1)。


2.3 关注全生命周期
绿色设计是贯穿全生命周期的设计系统,从整个区域的生态策划到城市系统的完善,再到构件材料生产、单体建造,直至运营、维护,以及最终的整体生态修复平衡,经历这样一个全生命周期的流转之后,整个绿色设计才算真正完成(图2)。最终目标是要做到输入和输出的平衡,针对的是整个区域的发展。要考虑整个能量和物质的循环平衡,保证水、土壤、固废、能源、交通、景观、建筑等资源的整体均衡和生态循环体系的平衡。综上所述,本文提出四个主要方向来引导建筑设计和规划:绿色发展观、绿色生长观、绿色人本观和绿色科技观。



3 绿色发展观——价值最大化的利用
绿色是一种思维,是对发展深层次的理解,要最大化地创造价值,需要深度发掘一切可能的价值要素,从前期策划与业态研究入手,分析并提炼场地及既有环境的利用价值、天然生态引入的价值、商业利益模式的最大价值、结构体系的最优化价值、可循环再生的社会价值等,通过设计、梳理到运营、统计、反馈,用最优成本创造最大化的社会价值。


3.1 土地集约利用
商业街设计往往涉及多周期的开发模式。在湖北恩施MIX坊商业街的设计中,我们提出了有机生长的概念,力求集约化地利用土地。在恩施土家族苗族自治区的传统建筑中多有天井,一方面为建筑内部提供良好光线与通风效果,同时也为建筑提供内向和私享空间的可能性。设计延续了这一传统,在内街及建筑内提供若干大小的天井或内院,完成后形成了一个个连续的空间,为商业和办公业态提供更多的使用空间可能性,在每个空间中融入很多趣味性的活动(图3,4)。对土地的有效利用,即是最大的资源节约。


3.2 结构体系最优化

在国家网球馆项目中,我们提出了用结构体系来表达整个建筑形式的理念,建筑师和结构工程师在一起反复探讨16组双形V柱(图5),依靠结构体系就基本上搭建出了建筑的大部分轮廓,通过结构体系的设计自然地生成建筑本体,没有追求过多的装饰和浮夸的形式,避免了结构的浪费。这种结构体系的最优化也体现了对社会资源的最大化利用。

3.3 公园化文体设施

文化体育类项目在建设完成后往往运营缺失,造成了后期的大量资源浪费。近年来,国内体育公园的概念逐渐进入人们的视线:赛时是体育建筑,平时是体育公园,以绿色园林化的手法塑造文化、教育、体育、服务等大众参与的建筑设施,将建筑设施、景观与小品、生态系统、人的参与活动等整合一体,打造富有特色的建筑主题公园(图6~8)。

3.4 场地价值与地方技艺
强化设计中周边和自身场地的可利用价值挖掘,如景观价值、可再生资源、商业与人流、屋顶和地下空间的利用、当地的材料与建构方式等,这些策略上的发掘所形成的新价值往往远大于一些单纯技术叠加所带来的
效果和收益(图9,10)。





4 绿色生长观——城市与环境的生态化融合
绿色代表着生命,建筑如生物一般有着其自身成长的骨骼和生态的脉络,源于自然的延展,又融入城市的肌理,绿色网络引导着一切资源的展开,如土地、水、光热、生物、人工建设等。在水平中伸展,于垂直间生长,人的需求在绿色中复合化展开,能量在循环中不断再生。本土设计更多地继承了中国传统文化中“天人合一”的思想,强调城市环境发展的一体化与生命力,追求与自然的紧密贴合以及复合化的多样发展,创造因地制宜、有机生长的立体化生态绿色体系。源于城市、融入环境、师法自然,再现传统文化的意境。


4.1 生态型城市设计
生态型设计改变了传统城市规划以道路、建筑、土地功能利用等为控制性原则的规划方式,以生态网络引导城市规划设计。通过连续的自然通廊和开放空间形成绿色生态网络,整合区域中的功能、设施、交通、水资源和景观,修复城市建设的生态体系,形成各种能源、水资源等能量的连续流动和生物系统的有机关联。绿色生态网络在水平和垂直方向全面展开,与建筑融合,产生环境效益,降低碳排放和噪声污染,在不同气候地区形成独特的气候调节效应和最佳的通风遮阳系统,改善了微气候,给人们提供复合化的休闲体验,同时也激活了商业价值(图11)。


4.2 建筑本体的生成
建筑要围绕环境切入,自然地形成体量与环境的呼应。在建筑内部利用自然光、通风、周边环境互相映射等手法来创造环境的最大化,由外而内、由内而外与环境共生。新疆自治区档案馆项目的设计就是在生态空间控制下的建筑生成,建筑本体的生成围绕着一个绿色生态化的中庭而形成的功能叠加,由生态化的空间控制整个功能分区,最后形成建筑的体量(图12,13)。




5 绿色人本观——生态人性化的设计系统

绿色设计体现的是一种对人性化的关怀,给予使用者更舒适的感受和多样化体验。建筑师要更多地关注行为,从使用、路径、景观、视野、交往、感官舒适度等方面去引导自然健康的生活方式。通过形象实时模拟与生态环境模拟系统相配合,以数据化的形式反映人在其中的真实感受。旧煤库改造的二层生态共享平台的设置既联系了各单体又创造出了更多人性化的交流空间(图14)。

在新疆自治区档案馆项目中,针对档案馆不同房间之间工艺要求的巨大差异,分析每个房间采光、通风的物理环境,以使用需求为设计切入点,形成建筑洞口的大小和开启面积的立面参数,进行参数化效果模拟,形成像素化的内在逻辑,最后利用电子信息检索中二进制的编程逻辑进行立面开窗的表达,将内在环境、外部形式和档案馆的性格意向有机整合(图15,16)。



6 绿色科技观——智慧与科技的应用

绿色科技观是对可再生资源的深度发掘与创造,努力去塑造环保、可再生的材料,建构高效生态的建造方式;同时也是适宜技术体系的研究与利用,以及对能源的有效开发与监管和对新型设施的应用。这是智慧化信息技术最有力的结合点(图17)。引入不断升级的大数据体系,采取适宜、高效的建筑技术手段,提升新、老建筑的整体品质。利用BIM技术实现信息和科技成果的实时呈现,在运营中有效检验建筑节能环保的真实效果,最终构成智慧生态城市系统的有机组成部分。

7 绿色设计实践——广州工业化厂区新建科研楼项目

广州工业化厂区新建科研楼项目用地南侧具有完整的绿地及远处丰富的山景,由于建筑体量进深非常大,在设计中通过切分流通和引入阳光,自然形成功能的划分。项目北侧是研发部分;南侧是接待和员工公共活动功能,通过体量错动形成孔洞,有效引入阳光和自然通风。结合广州当地的气候特征利用外廊的方式将建筑整合,自然生成建筑体量和基本形式,外廊与坡道的结合也创造了更多人性化的行为方式(图18,19)。参观人员通过坡道楼梯进入接待室、洽谈室、可再生能源利用 - 地源热泵 活动室,到达远处景观融合创造的观景平台。


在项目中还塑造了很多人性化场景,空中平台、连廊、首层水院、多层活动平台、观景平台等。整个设计就是逻辑生成的过程,没有复杂的立面和多余的装饰,更注重将建筑的表现形式、空间、材料、技术进行融合(图20~23)。在设计生成逻辑的基础上融入绿色技术。例如,采用自上而下的雨水收集系统,收集后汇集到首层开放式的水池里,再通过水泵供给绿植墙,形成滴灌体系;利用中庭的烟囱效应引入首层凉爽的自然风,对中庭进行自然降温,形成内循环体系;项目没有采用过多遮阳的设计,而是通过外廊对南向的阳光进行遮蔽,同时形成完整的景观体系(图24,25)。景观体系采用立体多维系统,外廊和坡道把屋顶景观和每层的平台绿化景观串联到一起,加宽栏板形成景观联系体,通过绿植墙形成垂直方向的景观(图26)。


项目中绝大多数的材料都采用可再生材料,从而保证整个系统循环可回收。采用钢结构装配式,即钢结构体系与幕墙系统一体形成,同时采用标准化的建造方式;使用穿孔铝板,空气可直接进入;吊顶材料由可回收的麦秸秆制成(图27)。


8 结语

绿色设计不是为了创造视觉上的绿色,也不是为了盈利,更不是为了获得国家绿色三星评定。真正的绿色设计是为了优秀、适宜的设计而坚持绿色理念,创造社会价值,为了环境的共生而绿色,在日益有限的资源下去创造更本土化、人性化、自然朴实且具有科技感的作品。绿色设计不是“do、re、mi”式的单纯模仿,而是要去创作一曲生态、低碳、人性、智慧的交响乐章。




作者:刘 恒
中国建筑设计咨询有限公司绿色建筑设计研究院院长、总建筑师,高级建筑师,国家一级注册建筑师。代表作品:新疆自治区档案馆新馆、国家网球中心(钻石球场)、许昌华豫樽置业广场、中石油国际交流中心、中国轻纺城国际会展中心、新疆沙湾文化体育中心、安徽叶集文化中心、中国建设银行北京生产基地等。