关于绿色建筑中被动式设计策略现状的思考

(四川大学建筑与环境学院 四川 成都 610000)

一、被动式设计策略的产生与发展

(一)被动式设计策略的产生。对于绿色建筑而言，建筑设计主要分为主动式设计和被动式设计两种策略，被动式设计策略衍生于传统民居建造，在传统文化的影响下，经过长期的试错过程，获得了将建筑融入自然环境的才能，在没有现在科技支撑的情况下，建筑师没有尝试征服自然而是让建筑对各种环境做出相应的应答。

(二)被动式设计策略的发展。职业建筑体系出现后，建筑师职能逐步细化，现代建筑设计更倾向于通过技术手段对建筑进行环境控制，不仅增加造价，提高维护成本，也对环境造成了负面的影响。绿色建筑概念提出后，从传统民居设计中抽象出来的“天井”、“冷巷”等手法又被重新重视，广泛用于现代建筑设计。

二、被动式设计策略在现代建筑中的应用

现代建筑不同于传统民居的是其功能综合，建筑材料更新，建筑高度、体量大幅度增加，建筑舒适度提高，建筑品质要求提升，因此被动式设计策略在现代建筑中的应用不仅仅要满足建筑对周边自然环境的应答，同时，要克服现代建筑自身的变化以做出相应的变化。

(一)应用之一：“切薄”建筑——优先利用自然通风和自然采光。城市中的综合建筑越来越趋向于庞大的体量，特别是在北方，大体量的建筑能够在建筑容积相等的前提下降低外墙的面积大小，也就是这种情况可以很好的控制体形系数，那么位于夏热冬暖的地方，因为室内与室外的温度差别较小，因此体形系数也就不再是考虑的重点。

(二)应用之二：公共空间室外化——减少对人工环境的依赖。印度生态建筑先行者查尔斯·柯里亚在其“露天空间”的思想其实基本等同于半室外的灰空间，也就是在建筑内部诸如廊道空间、中庭空间的公共空间，通常面积相对较大，而建筑的使用者在使用时，停留时间较短，却要为这样的低使用频率提供不断的能源供应最终造成能源浪费，这一点是公共建筑能耗远超明用建筑能耗的重要因素。通过对灰空间的二度创作，使之兼具公共活动空间，半室内花园等功能，在节能减排的基础上提升了公共建筑的品质。

(三)应用之三：“冷巷”的嵌入——有节制的环境塑造方式。“冷巷”原理是来自于南方传统民居的营造方式，指的是传统聚落中具有遮阳效果的窄巷道，具有良好的被动降温的作用，是建筑的气候缓冲层，它的实现手段就是通过对空间布局与设计，与当代建筑的结合不存在障碍。

(四)应用之四：围护界面的灵活性——用灵活的方式对应气候。传统的维护界面利用自然环境的方式主要采用开窗的方式，然而因为科技的进步和设计理念的变化，大体量的建筑不断出现，怎样能够使得建筑的维护界面具有灵活性，使建筑对自然条件的利用更加具有选择性和充分性，从而减少机械手段的使用也就成了一个新问题。

1.双层表皮。双层表皮是指在传统的外窗外面或者里面再增加一层玻璃外墙，双层表皮立面空腔内的空气能够通过烟囱效应促进流通：夏季，进出风口开启，通过“烟囱效应”产生自下而上的气流，带走幕墙内部的热量，促进空气流动；冬季，进出风口关闭，通过“被动式太阳能”原理，加热幕墙内部空气，产生热交换和热辐射。并解决了由于开窗通风而带来的噪音问题。

2.可旋转、移动界面。在影剧院和报告厅建筑中，界面并不是建筑师着重考虑的范围，通过与外界的隔绝，让人身处其中时有种闭塞的感觉，同时，长期闲置时，只能通过机械通风进行空气流通的空间会产生霉变气息。改变这种现状可以将界面做成可开启旋转或者移动的形式，在开启后对应的是苍翠山林或者灵动湖面的自然环境。

(五)应用之五：消极空间的再造——挖掘建筑资源、回归健康的生活方式。在目前的建筑设计过程中，尤其是对于高层建筑的楼梯部分等消极空间，一直还处于设计师们的考虑“盲区”，因为该区域使用率低，空间除了安全性质很难在其他方面找到利用价值，因此多采用机械通风的手段，这样的做法也大大增加了建筑能耗，也彻底放弃了对这些消极空间的功能探索与开发。

例如上海中心大厦的双层幕墙间空间，既可实现通风循环，也结合了空中花园的概念和雨水回收功能，打造成生态办公室，一举多得。

三、被动式设计策略在现代建筑中的问题

(一)被动式设计策略的适用性局限。1.不同气候区适用性不同、适用策略不同。被动式设计策略针对全国不同气候地域的背景下，有效性总体分布的趋势大致为：南北高、中间低。因此，对于不同地区，常用的被动式设计策略并不是通用的。例如“冷巷”原理在深圳有着9个月以上的适用时间，如果在北京设计一座一样的高层建筑，冬季将非常消耗能源。2.同样材料不同气候区设计策略不同。自21世纪之初，建筑的发展在不断应对气候的边际效应。即便采用同样的现代建造材料，比如钢筋混凝土、钢和玻璃，在不同的气候区，其应对气候的设计策略可能就是大相径庭的。

(二)被动式设计策略与新地域主义、仿生建筑和敏感性分析。20世纪20、30年代后，建筑师们越来越注意到建筑应反映的地域文化，他们采用建筑所在地的传统材料、传统建构技法以及传统文化符号展开建筑设计。基于以气候为基础的方法，并借鉴一系列的学科：生物学、气候学、技术和建筑等对气候响应的建筑原则进行解释。

但是，即使建筑师用被动式设计特点包括建筑布局、围护结构热物理、建筑几何和渗透气密性这些已经被证明的影响建筑性能的手段，也还远远不够，一个全面的优化过程，基于深入和彻底的敏感性分析(SA)是必不可少的，建筑师了解每个战略的相对重要性，并部署在适当的第一次机会，在建筑模拟工具的帮助下，可以通过不同的SA方法来检查建筑设计因素，结果的统计推断也有助于未来的性能优化。

四、总结

被动式设计是非职业建筑体系的前建筑师通过不断试错的过程流传下来的宝贵经验，时至今日，仍然在绿色建筑设计中有重要地位，由于它的独特性和唯一性，需要建筑师更加深入的研究建筑物所在地的复杂环境情况，借助现代科技手段——SA，进行良好的模拟试错，完成具有针对性的被动式设计。