我國發(fā)展被動(dòng)式建筑的障礙因素及對策分析

 

      關(guān)鍵詞：被動(dòng)式建筑  盈虧平衡分析  三重底線理論  經(jīng)濟(jì)激勵(lì)政策

 

      1 引言

 

      以二氧化碳為代表的溫室氣體，導(dǎo)致地球不斷變暖。應(yīng)對氣候變化、倡導(dǎo)低碳生活已成為全人類的共識。在這種共識下，低碳經(jīng)濟(jì)得到迅速發(fā)展，低碳建筑成為繼綠色建筑、可持續(xù)建筑等之后備受關(guān)注的熱點(diǎn)問題之一。然而，和綠色建筑、可持續(xù)建筑一樣，低碳建筑的概念過于寬泛，現(xiàn)實(shí)中沒有相應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及評價(jià)體系，不能夠給建筑師以最大的設(shè)計(jì)指導(dǎo)。因此，有必要重新使用“被動(dòng)式建筑”這一概念。被動(dòng)式建筑以被動(dòng)式技術(shù)的使用為核心，重構(gòu)人、建筑、氣候之間的關(guān)系，改變現(xiàn)有的建筑建造模式，實(shí)現(xiàn)建筑全生命周期內(nèi)的低能耗，最大限度地減少溫室氣體排放。在我國發(fā)展被動(dòng)式建筑，有利于推進(jìn)實(shí)現(xiàn)建筑低碳化。

 

      2 被動(dòng)式建筑的概念及歷史

 

      被動(dòng)式建筑并不是一個(gè)新概念。“被動(dòng)式”是英文“passive”的直譯，原意為誘導(dǎo)、順從，取其“順其自然”之意。如果將被動(dòng)式建筑界定為“順應(yīng)自然界的陽光、氣溫、風(fēng)的自然原理，盡量不消耗常規(guī)能源的建筑”，那么被動(dòng)式建筑的歷史可以追溯到狩獵及農(nóng)耕文明時(shí)代。

 

      2.1 被動(dòng)式建筑的產(chǎn)生階段

 

     早在新石器時(shí)代，人類在有條件的地方挖掘窖穴、營造半地下洞穴；進(jìn)入到農(nóng)耕文明之后，人類結(jié)合當(dāng)?shù)貤l件，利用木、竹、草甚至大型動(dòng)物骨骼做材料，運(yùn)用各種被動(dòng)式手段建造屋宇，如愛斯基摩人將穴居與火塘組合建造成冰屋、印第安人的Montezuma 堡壘等。這一時(shí)期生產(chǎn)力水平相對低下，人類要不斷地與自然斗爭，來維持本身的生存。在屋宇建造過程中，人們一直不自覺地運(yùn)用當(dāng)?shù)刭Y源，依據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件來進(jìn)行，人們對自然主要是氣候因素（氣溫、日照、風(fēng)速、風(fēng)向等）的應(yīng)對呈現(xiàn)出一種被動(dòng)的關(guān)系，同時(shí)與地球環(huán)境保持著基本平衡關(guān)系。這一時(shí)期的建筑可稱為“樸素的被動(dòng)式建筑”。

 

      2.2 被動(dòng)式建筑的發(fā)展階段

 

      工業(yè)革命之后，特別是進(jìn)入二十世紀(jì)二三十年代后，人們在科學(xué)技術(shù)上取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，自然對人類的威脅已越來越弱。隨著采暖與制冷技術(shù)的成熟，人們可以主動(dòng)地控制室內(nèi)溫度和濕度，滿足人們的舒適要求，這使得氣候因素逐漸從建筑設(shè)計(jì)中隱去。然而這種背離氣候的建筑模式消耗和浪費(fèi)了大量的能源，帶來了巨大的環(huán)境變化。環(huán)境主義者甚至認(rèn)為，人類反而開始威脅自然，全球性的生態(tài)環(huán)境的破壞便是例證，因此，人類應(yīng)該通過文明活動(dòng)來保護(hù)自然。這一思潮也反映在建筑領(lǐng)域。1933年，美國建筑師William Keck 和Fred 設(shè)計(jì)建造了通過南向窗戶進(jìn)行太陽能采暖的住宅，并第一次提出了“太陽房”的概念。自此，許多美國建筑師致力于被動(dòng)式太陽能建筑的研究工作及優(yōu)化設(shè)計(jì)，編寫了設(shè)計(jì)手冊及建筑圖集，并建成了一批較具影響的被動(dòng)式太陽能示范建筑。

 

      2.3 被動(dòng)式建筑的成熟階段

 

      二十世紀(jì)八十年代以后，能源價(jià)格降低、公眾財(cái)富積累等因素削弱了美國社會(huì)各界對被動(dòng)式太陽能建筑的興趣，因此被動(dòng)式建筑的研究與實(shí)踐轉(zhuǎn)移至歐洲各國。1988年，瑞典的Bo Adamson 和德國Feist 想設(shè)計(jì)一種不需要“采暖空調(diào)主動(dòng)供冷熱”的房屋（passive house 被動(dòng)房）。此后二十年間，他們展開了系統(tǒng)研究與測試，形成了一整套被動(dòng)式建筑的技術(shù)和施工規(guī)范。然而也許是由于語言關(guān)系，被動(dòng)式建筑理念在很長一段時(shí)間內(nèi)并沒引起人們注意。直到2005 年，世界能源價(jià)格的大幅上漲之后，被動(dòng)式建筑由于其具有獨(dú)特的研究出發(fā)點(diǎn)和逐漸成熟的設(shè)計(jì)、建造和評價(jià)體系，在歐洲國家受到青睞。2009 年，被動(dòng)式建筑被部分歐洲國家確定為國家建筑標(biāo)準(zhǔn)或未來城市發(fā)展規(guī)劃，歐洲議會(huì)也提議新建建筑必須符合“被動(dòng)式住宅”的標(biāo)準(zhǔn)。

 

      3 我國發(fā)展被動(dòng)式建筑的障礙因素分析

  

       發(fā)展被動(dòng)式建筑已逐步成為建筑界的主流趨勢，而現(xiàn)階段，被動(dòng)式建筑的基礎(chǔ)研究、設(shè)計(jì)理念、投資回收期等諸多因素阻礙了其在我國的發(fā)展。

 

      3.1 被動(dòng)式建筑基礎(chǔ)研究工作不足

 

      被動(dòng)式建筑的本質(zhì)在于在特定的地域氣候和太陽輻射條件下，在建筑物能夠“自然”運(yùn)行情況下，室內(nèi)的空氣溫度、相對濕度、氣流速度和平均輻射溫度等四個(gè)參數(shù)的組合，能夠在相對較長的時(shí)間內(nèi)滿足人體基本熱感覺的需求，當(dāng)不能滿足時(shí)，需要供給的熱量或冷量相對較小。進(jìn)行被動(dòng)式建筑方案設(shè)計(jì)時(shí)，必須具備基本的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)條件，主要包括準(zhǔn)確可靠的室內(nèi)外設(shè)計(jì)基礎(chǔ)科學(xué)數(shù)據(jù)、適宜的建筑熱工設(shè)計(jì)和室內(nèi)外風(fēng)場計(jì)算理論和方法等。而這些設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)條件是建立在建筑氣候能源資源的分布規(guī)律、建筑室內(nèi)熱舒適需求等相關(guān)科學(xué)研究之上。而目前國內(nèi)學(xué)術(shù)界未從根本上研究解決被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)中的這些基礎(chǔ)科學(xué)問題，導(dǎo)致了被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)缺失，在很大程度上阻礙了其發(fā)展。

 

      3.2 被動(dòng)式設(shè)計(jì)未被足夠重視

 

      被動(dòng)式建筑要求建筑師在建筑方案形成階段，結(jié)合氣候因素，對建筑布局、朝向、能源系統(tǒng)等進(jìn)行合理決策，形成綜合能耗、環(huán)境與建筑藝術(shù)的方案。然而現(xiàn)代建筑室內(nèi)熱環(huán)境的調(diào)控理論及方法是建立在“能源與資源無限、自然環(huán)境容量無限”理念之上，通過制冷與供熱設(shè)備，實(shí)現(xiàn)人們對建筑室內(nèi)空間熱環(huán)境的需求。加之現(xiàn)行的我國建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)并未考慮被動(dòng)式設(shè)計(jì)的因素，因此多數(shù)建筑師在設(shè)計(jì)過程中把氣候問題作為一個(gè)可有可無的參數(shù)，忽視甚至放棄地域氣候和太陽輻射資源對建筑室內(nèi)熱環(huán)境的調(diào)節(jié)作用，將更多的注意力集中在建筑空間的功能以及美觀等方面，認(rèn)為節(jié)能是暖通空調(diào)設(shè)計(jì)師的責(zé)任，這種思想一定程度阻礙了被動(dòng)式建筑在我國的推行。

 

      3.3 被動(dòng)式建筑投資回收期不明確

 

      根據(jù)國外被動(dòng)式建筑發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)，建造被動(dòng)式建筑比普通建筑經(jīng)濟(jì)成本高。A.Audenaert等學(xué)者針對比利時(shí)被動(dòng)式建筑、低能耗建筑及標(biāo)準(zhǔn)建筑進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)分析，他根據(jù)調(diào)研案例分別做出了能源價(jià)格變化情況下的三類建筑的盈虧平衡時(shí)間（Break-even time）表，分析表明：當(dāng)建筑使用第19年時(shí)，被動(dòng)式建筑能耗和常規(guī)建筑能耗相等；第24年時(shí)，被動(dòng)式建筑能耗和低能耗建筑能耗相等；以后的時(shí)間里，被動(dòng)式建筑總耗能低于其他兩者（如圖1所示）。因此，長遠(yuǎn)來看，初期額外增加的建造成本能夠在可以預(yù)見的時(shí)期內(nèi)通過減少采暖等費(fèi)用支出而得以回收。

 

      但由于被動(dòng)式建筑在我國屬于新興事物，建造成本增加會(huì)使得被動(dòng)式建筑在市場上處于不利地位，而具體到各地區(qū)，被動(dòng)式建筑是否經(jīng)濟(jì)合理、能給消費(fèi)者帶來多大的經(jīng)濟(jì)效益、投資回收期有多長等尚不明確，從而使得建筑開發(fā)商及社會(huì)公眾不愿主動(dòng)接受被動(dòng)式建筑。

 

      3.4 政府經(jīng)濟(jì)激勵(lì)政策缺失

 

      目前，我國被動(dòng)式建筑的發(fā)展處于起步階段，對于國內(nèi)的大多數(shù)人來說，這一概念還是較為陌生的。國家有關(guān)發(fā)展被動(dòng)式建筑的政策尚未建立，政府部門所制訂的節(jié)能減排措施，主要針對我國“貧油、少氣、多煤”的能源構(gòu)成而形成的以煤炭為主要消耗能源的多污染結(jié)構(gòu)，而對于發(fā)展被動(dòng)式建筑，尚未制訂相關(guān)政策。對由于建造被動(dòng)式建筑而節(jié)約能源的相關(guān)企業(yè)及人員并未有相應(yīng)的減免稅收、給予補(bǔ)貼或其他的激勵(lì)措施，對于設(shè)計(jì)不結(jié)合氣候的建筑也沒有采取相應(yīng)的強(qiáng)制性措施，從而也導(dǎo)致建筑設(shè)計(jì)師、開發(fā)商、消費(fèi)者等各利益相關(guān)主體都不愿接受被動(dòng)式建筑。

 

      4 我國發(fā)展被動(dòng)式建筑的對策建議

 

      發(fā)展被動(dòng)式建筑，既要充分利用市場調(diào)整供需，又要借助政府的力量，采取行政手段，完善相關(guān)的法律法規(guī)，最終形成政府主導(dǎo)、市場運(yùn)作、社會(huì)參與的良好發(fā)展格局。

 

      4.1 加強(qiáng)被動(dòng)式建筑的基礎(chǔ)研究工作

 

      國內(nèi)對被動(dòng)式建筑的理論研究相對較少，概念界定較為模糊，基礎(chǔ)理論研究缺乏。同時(shí)，現(xiàn)有的被動(dòng)式建筑的標(biāo)準(zhǔn)大部分是基于歐洲冬冷夏涼地區(qū)的中性氣候特征制定的。我國地域遼闊，從南到北覆蓋了多個(gè)氣候區(qū)，氣候變化大而且很多地區(qū)屬于寒冷或酷熱的極端氣候區(qū)，這意味著現(xiàn)行的被動(dòng)式建筑標(biāo)準(zhǔn)有可能難以實(shí)現(xiàn)，因此必須立足于國情，確定有效的變通范圍和具體參數(shù)，制訂符合我國地域特征的被動(dòng)式建筑的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

 

      4.2 重視被動(dòng)式設(shè)計(jì)

 

      設(shè)計(jì)師是建筑的靈魂，被動(dòng)式建筑必須依靠被動(dòng)式設(shè)計(jì)才能夠?qū)崿F(xiàn)。我國傳統(tǒng)建筑大都體現(xiàn)出被動(dòng)式設(shè)計(jì)的原理，如北京的四合院，通過環(huán)廊、影壁的圍合形成小氣候，達(dá)到冬暖夏涼，實(shí)現(xiàn)節(jié)能與舒適。因此，發(fā)展被動(dòng)式建筑，需要建筑設(shè)計(jì)師尊重自然，結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂蛱卣?，根?jù)不同氣候區(qū)的太陽輻射、溫度、濕度和風(fēng)等各個(gè)因素不同，使建筑布局、空間形式、構(gòu)造等方面顯示出對氣候的適應(yīng)性，從根本上降低能耗。

 

      4.3 建立科學(xué)的建筑經(jīng)濟(jì)評價(jià)體系

 

      利用建筑能耗模擬等技術(shù)，運(yùn)用英國學(xué)者約翰•埃爾金頓（John Elkington）1997 年提出的三重底線評價(jià)（TheTripleBottom Line）理論，從經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益及環(huán)境效益三方面對建筑全生命周期進(jìn)行綜合評價(jià)。建筑的全壽命周期，不僅包括從項(xiàng)目選址、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)營的過程，還應(yīng)在此基礎(chǔ)上向前及向后延伸，向前延伸至建筑材料的開采到運(yùn)輸、生產(chǎn)過程，向后延伸到建筑拆除后垃圾的自然降解或資源的回收再利用。

 

      4.4 制訂有效的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)政策

 

     國外經(jīng)驗(yàn)表明，政府的認(rèn)可和支持是被動(dòng)式建筑得以推廣的重要保證。歐洲各國政府在推廣被動(dòng)式建筑的初期，給予被動(dòng)式建筑樣板房及示范工程的家庭提供近兩萬歐元的資金支持。美國的財(cái)政補(bǔ)貼、日本的貸款優(yōu)惠制度等都是國家利用經(jīng)濟(jì)手段推動(dòng)被動(dòng)式建筑的主要政策。我國各級政府應(yīng)借鑒國外被動(dòng)式建筑發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，制定相應(yīng)的減免稅收、貼息貸款等經(jīng)濟(jì)激勵(lì)政策，創(chuàng)新投融資體制，籌措開發(fā)被動(dòng)式建筑的資金，推動(dòng)其發(fā)展。

 

      5 結(jié)語

 

      被動(dòng)式建筑基于全新的自然觀、科學(xué)觀及建筑觀，尋求人、自然、建筑的和諧統(tǒng)一，將焦點(diǎn)深入并鎖定到建筑設(shè)計(jì)的過程中，強(qiáng)調(diào)通過被動(dòng)式技術(shù)的使用以實(shí)現(xiàn)綠色建筑、可持續(xù)建筑及低碳建筑所設(shè)定的目標(biāo)，從而成為實(shí)現(xiàn)上述建筑類型的根本途徑。因此，重新使用并重視被動(dòng)式建筑這一概念，建立被動(dòng)式建筑的理論框架、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)策略及評價(jià)體系，制訂并實(shí)施科學(xué)合理且可操作性強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)政策，勢在必行，且意義深遠(yuǎn)。