高舒适，低能耗，智能化 ——从BEA“2226”系列设计看21世纪低碳建筑转变

作者 | Author：贾倍思 JIA Beisi/ BEA 建筑设计（香港）合伙人及总经理，香港大学建筑系副教授 Director and Partner of Baumschlager Eberle Hong Kong (Architecture);Associate Professor,Department of Architecture,The University of Hong Kong

1.引言

全球建筑能源消耗已超过工业和交通，达到全球总能源消耗的41%。2017年，我国建筑能源消费总量占全国能源消费总量的21.10%；相较2000年的2.88亿吨标准煤消耗量增长了约3.2倍，年均增长7.25%。我国成为仅次于美国的世界第二大建筑能耗消费国已成为不争的事实。1994年《中国21世纪议程》通过后，中国绿色建筑发展也已取得一系列重要进展。2016年2月中共中央国务院明确提出新时代“建筑八字方针”——绿色、适用、经济、美观，成为当前及未来中国建筑发展的基本纲领。我国近几年陆续颁布《近零能耗建筑技术标准（GB/ T 51350-2019）》《绿色建筑评价标准（GB/T 50378-2019）》等规范与标准，将建筑节能与绿色建筑设计要求提升到了更高的层面。2021年国家宣布了《2030年前碳达峰行动方案》，要求大力推动节能低碳建筑。绿色建筑是在建筑全生命周期保持低能耗且实现环境友好的建筑。通过节能技术和设计提升低碳水平，因地制宜利用可再生能源降低能耗，绿化屋顶改善局部循环。近年来，一些国家不断推广绿色建筑，进行了许多有益的探索和尝试，有效地减少了建筑的碳排放。冬天不用开暖气，夏天不用开空调，湿度常年维持在40%—60%，近年来，起源于德国的被动房以其较高舒适性和能耗大大低于传统建筑的特性，受到越来越多的关注（李强，2022）。

图1：北京万国城MOMA 项目2008

“自然建筑”“绿色建筑”“生态建筑”“可持续建筑”“低碳建筑” 在今天早已不再是陌生的词汇。在上世纪70年代的石油危机之后，特别是“罗马俱乐部”发表了关于世界资源是有限的报告之后，这些词汇才开始出现；当时还伴随着“重返自然”的小规模建筑实践，强调对自然材料和环境形态的模仿。1992年联合国在里约热内卢大会宣言诞生了“可持续发展”的世界协调发展的人类共同目标。尽管建筑学依然保持着自己的传统惯性，比如，注重建筑的硬件和形象而忽视数据和运行，但是建筑的健康、能耗和环境标准、以及建筑节能技术的出现，开始影响甚至主导了建筑设计。同时，由于互联网和计算机软件大规模进入建筑设计，建筑技术主导的实验性建筑开始出现，传统建筑设计方法面对挑战。首先，建筑的标准及规范和建筑的地方性关系复杂，有些行为不节能且破坏环境。其次，建筑设计和建筑技术的关系应该重新理顺，主动式节能不但不能大面积运用，而且技术本身也不断对材料生产和供应过程产生资源消耗。如果20世纪的节能靠的是设备和硬件，那么21世纪的节能建筑靠的应该是智慧和软件。重视数据可能是当前建筑学发展的主要趋势。

BEA 建筑设计（be architects Holding AG，原名Baumschlager Eberle Architekten）成立于1985年，位于奥地利沃拉尔贝格，因其设计和建造世界各地标志性建筑的清晰而系统的设计方法而闻名。他们的建筑特点可以概括为“在材料和艺术/建筑手段方面具有严格的经济性，以及强烈的文化和社会责任感”（Frampton，2003）。可持续性是建筑在生态、经济和文化价值方面所能做出的重要贡献；考虑到这一点，他们建造的建筑符合一系列与资源和能源、质量和功能中立性相关的可持续性标准。正如Dietmar Eberle于2003年10月24日在香港大学演讲所说：“可持续建筑意味着什么？在全球范围内，我们必须审视问题和我们所拥有的东西。我们需要将建筑视为一个过程。我们需要关于人、能源和资源的正确和完整的信息。在此基础上，设计是指创造一座至少能使用200年的建筑。”自上世纪90年代起，BEA的建筑设计就获得欧洲节能建筑奖，2003年获得世界可持续住宅建筑一等奖。自2005年进入中国市场后，北京当代集团的MOMA住宅系列是中国首批“恒温恒湿恒氧”的“高舒适低能耗”住宅（图1），2014年青岛的大荣中心是中国最早的“恒温恒湿恒氧”办公综合体（贾倍思，2011，2018）。自2010年始，BEA研发的全被动、无设备、高智能的“2226”节能系列成为德国的节能标准。

一般来说，住宅主要包括两种能耗：第一种是运营能耗，即在建筑物使用期間，提供热力、冷气、照明和保证其它系统正常工作的能源消耗；另一类是固定能耗，指一栋建筑物建造、完成、生产、建设、拆毀和处理所需的能耗。两者之和为建筑物的全部能耗，其中运营能耗可以被有效降低，由原来大约50%减至约25%。一栋建筑80%以上的“物化能源”（embodied Energy）用于原材料生产；而建筑师应在建筑设计中用较少的材料，特别是高能耗材料，用轻质充气混凝土块代替密质混凝土块，选择低能源结构系统，如使用墙承重结构代替钢筋混凝土或钢结构;在可能的情况下，建筑师应设计多层高密度建筑代替高层建筑，考虑就地取材，以循环模式替代线性模式。建筑设计从一开始就应该有意识地充分发掘建材回收利用的潜能（Dominski,T.1992)。目前，许多设计者错误地把工程所在地的环境当作一个物理和形象空间，而没有充分认识到人、特别是使用者的作用。

2.BEA被动式节能的基本原理

为减少二氧化碳排放，BEA关注地方气候，优化建筑设计中舒适度和智能化的技术体系；同时尽可能在不使用主动设备的情况下增加室内舒适温度区间的时间长度。首先，设计在建筑节能和技术策略方面要抓主要矛盾，多采用被动式（Passive）措施，不能技术堆砌，片面追求高技术。鲍姆施拉格和埃伯勒的建筑设计强调“被动式”设计优先，即通过合理的建筑设计策略性非技术手段把使用能耗降低70%-80%，剩下的20%-30%的节能目标则给予“主动式”设计完成；至于采取何种“主动式”的设计策略的选择已经对总体节能效果的影响较小。特别在北方地区，通过针对不同的基地状况设定理想模型，建筑可无需额外的供热系统（图2）（贾倍思，王擎 2012）。

气候信息梳理是整个设计的前提，包括太阳路径、风向、降雨量、温度等，是最基本的技术参数考虑，对这些背景相关的因素必须予以考虑。如图所示，一个建筑在1-12月整体的温度情况，包括室内温度（绿色）和室外温度（蓝色）；如要达到灰色区的舒适温度（22 度至26度），这个建筑需要制冷和制暖。工程师会看左边、右边或者是中间，即这个建筑是否需要制冷和采暖，而使用者可能关注的是中间的灰色部分。BEA建筑关注内容更多，考虑因素更全面。比如如何利用人体的热量，计算机的热量，或夏季夜间较低的室外温度，特别是自然通风。建筑设计可以做得更好，把制冷或者制暖需求降低一些，甚至使用新技术把制冷和采暖需求和能耗减到零，二氧化碳排放等于零，这就是“BE2226”全被动建筑设计（图3）。

图2：温度舒适区间（灰色区）和优化建筑设计前后能耗比较

图3 2013 年建成的第一座“BE2226 卢斯梯瑙（Lustenao）”建筑立面（a），及能耗（b），全寿命周期能耗（c），和造价（d）和同类建筑的比较（蓝色是“2226”建筑）

首先，我们不要低估建筑设计本身的贡献。优化建筑设计节能是重中之重，形体的紧凑性、合理的建造、合适的窗墙比、节能玻璃、遮阳系统、保温/隔热（屋顶、外墙、楼面）、气密性、可调节窗户都是考虑的重点。其中，窗墙比、节能玻璃、遮阳系统等对制冷的影响最为明显，而对供热影响最大的是节能玻璃、外墙保温/隔热、气密性等。简洁紧凑的形体有利于节省材料和减少与外部空气的接触面积，并意味着减少生产和运输材料消耗的二氧化碳，也可以提高公共空间使用效率。合理的建造可以储存合适的热量以调节室内温度，避免外界最热和最冷时间段对室内温度的影响。合适的窗墙比不仅有效控制了夏季多余太阳得热，还在冬季引入了足够的太阳得热，也保证了住户对光线的感受处于舒适的区间，依照经验通常取30-60%之间并且北边尽量取最小值。节能玻璃对于改善建筑立面中最薄弱的环节意义重大；为抵抗夏季过度得热和冬季热量损失，Low-u的双层玻璃和low-g涂有保护层的玻璃将被建议采用。遮阳系统则可分为固定和灵活的系统，或者是两种方式的结合，但固定遮阳系统造价更低廉。保温和隔热着重在屋顶、外墙和楼面，并且保温隔热层厚度依次递减，而要尽量避免热桥。气密性通常通过门窗的风控制薄片解决冷热空气在不恰当时间的渗透问题。可调节窗户为不同住户在不同时间气候极端变化的情况下，提供了自我调节舒适性的可能（图4）。

值得一提的是对舒适度的精确定义；在某些时候，舒适度与节能设计存在矛盾，必须在一定程度上平衡两者的关系。其内容包括热能温度舒适度、卫生舒适度、视觉舒适度和音效舒适度。技术体系由于围护成本偏高，作为最后考虑的因素取决于前面被动式设计减少能耗的程度，但也在某些项目中取得立竿见影的节能效果。

基于以上对绿色建筑的理解，BEA还开发了自己的可持续绿色建筑设计工具DCC（Digital Content Creation）。其目的是将设计和能耗评估在方案设计阶段相结合，使用便利，能鼓励建筑师设计低能耗建筑的积极性。根据建筑设计过程，该软件提供关于“主动性”和“被动性”设计策略的建议，同时，为使用者提供灵活而大范围的参数输入设置（图5），以下是实现的重要目标：软件使用简洁界面、设计过程的建议、采暖制冷能源需求计算、总体能源概念的评价结果、技术系统的计算、二氧化碳排放评价等。这是一个处于动态计算和静态计算之间、取其所长的灵活运算工具。

3.智能化，环境和与人互动– 以BE 2226 体系为例

20世纪节能建筑以硬件和设备为基础，而21世纪的节能依靠智慧，软件和建筑与人互动，大量减少甚至取消设备，因为设备本身的生产、管理和更新不仅增加能源消耗，而且占用建筑的空间，降低建筑使用效率；而以设备为主导的节能设计将会淘汰。BE2226能源概念的主要目标是证明建筑可以在没有传统供暖、制冷或空调的情况下运行，或者可以显著减少对这些措施的依赖。楼宇智能化的主要目标是全年在建筑内提供高水平的舒适度和空气质量，而无需采用加热、冷却或通风系统等传统方式（Lars Junghans 2016）。在瑞士，没有通风和空调的办公室消耗46kWh/m²的能源，部分通风和空调办公室消耗超过65kWh/m²的能源，全供暖，空调和通风的办公室耗电量上升到136kWh/m²；而BE2226测得的平均比耗电量为38 kWh/m²，与普通的办公楼相比，BE2226使用的电力不到三分之一。

3.1 与人互动

节能建筑设计面临的最大挑战不是技术和气候，而是使用者行为的变化。成年人坐立时输出100-150瓦的热量（感热和潜热），需要新鲜空气排除CO2等污浊空气；在室外温度低至冰点的情况下，人类热量输出与新鲜空气需求之间要达到平衡。这意味着，用户在零度以下对建筑的影响属于“零和博弈”，温度取决于人数。内部热量增益指身体热量、电气设备和人工照明的热量释放。热量增益主要取决于用户行为和用户密度，使用越集中，热量排放越多。在冬季和夏季，CO2触发的新鲜空气的需求（以及与通风有关的热损失）取决于用户的密度，如果房间使用率低，则只会排放少量二氧化碳，对新风的需求量低。开启二氧化碳调节窗口要考虑用户的动态行为，降低空气交换率。用户的动态行为可用于将必要的空气交换率保持在最低水平，而不会影响空气质量。传统的计算方法采用每小时空气交换率，这些方法排除了动态行为，而只考虑平均使用频率（Lars Junghans 2016）。

空间的使用功能（会议室、自助餐厅、美术馆、公寓、单人房、办公室、开放式办公室）不断变化，使得自然通风控制系统必须既独立又可靠。BE2226必须能够随时响应用户变化，这种能力要求系统使用所谓的“反馈控制回路”。通过持续测量和评估现状，反馈控制可以立即采取必要的步骤来保持空气质量、湿度和室温（Peter Widerin 2016）。BE2226每个房间都配备感应器以实时跟踪温度、二氧化碳浓度和湿度，屋顶还安装一个气象站，用于记录室外温度、风和光照条件。所有数据都由设施服务器（中央计算机）评估，每个房间也被单独评估。根据评估，在各自房间中的两个相互距离最远且呈对角的自然通风口被打开或关闭，每个房间都受益于两个方向的定位；每个房间的数据都显示在触摸屏上，触摸屏也是照明、其他通风口、入口监控系统和开门器的用户界面。

3.2 建筑本身是节能设备

BE2226建筑结构由两层高隔热砖和裸露的混凝土楼板构成。夏季的目标是凭借通风和建筑构件的储存效应来释放多余的热量，冬季的目标是利用内部热量和太阳能的热量来保持舒适的室温。温度控制的关键是建筑物本身，基于坚固的结构、混凝土天花板和厚的同质外墙，该建筑结合了两个重要的物理特性，即外墙的导热系数非常低（U值）、外墙和天花板以及地板的储热能力非常高。从这个意义上讲，厚的外墙就像一个低通滤波器（一种缓冲器），几乎完全补偿了温度的短期波动，例如每小时的室外温度通过建筑围护结构减少了50倍，如此可以保证内墙表面温度不会出现任何意外的峰值，并且建筑物对外界温度变化的反应非常缓慢。外墙的过滤效果在很大程度上取决于壁厚，并由导热系数定义（Peter Widerin 2016）。由于外墙热传导非常低，8W的热输出可确保即使在-6°C的外部温度条件下也有足够热量，让建筑达到22-26°C的预期温度范围。每个办公电脑总计100-200瓦，那么数台计算机就足以达到所需的热输出。

通常所称的U值描述的是相关建筑构件一侧的温度升高1开尔文的速度。传统U值描述仅限于热流阻力而不考虑各部件的存储容量，材料的储存性能主要由热容量决定，热量要储存在建筑结构中，而不是通过任何通风方式将热量排出；相比之下，BE2226建筑的高内部储存能力有助于将表面温度保持在22至26°C之间。墙体的辐射温度指表面温度对人体的影响。在冬季相对较低的气温下，相对较高的表面温度可以积极影响室内的舒适感；BE2226的基本目标是根据季节积极利用表面温度，使全年表面温度控制在在22至26°C之间（Lars Junghans 2016）。

夏季由于高温和二氧化碳的产生，房间内的空气通过自然交叉通风与过热的新鲜空气进行交换，导致温度暂时升高；同样，冬季自然通风会导致房间温度暂时降低。在这两种情况下，设计必须考虑室内空气的热容量相对于建筑物的热容量。室内空气的热容量比天花板的热容量小100多倍；这意味着，即使室内空气温度发生显著变化，对建筑物温度的影响也很小；一段短时间后，房间内的温度接近建筑物的温度，房间内的空气在夏季冷却，在冬季变暖（Peter Widerin 2016）。

图4：各种被动式节能设计策略对采暖 (红色)和制冷(蓝色)能耗的影响

图5：DCC“被动式”设计输入界面 — 遮阳系统DCC“主动式”设计输入界面 — 技术系统

BE2226中最重要的气候控制元件是窗户上的垂直通风口，它们是调节建筑物热户的最重要控制装置，因此不需要额外的机械热输入。设计结合内部热量增益，调节通风口，使流入建筑物的空气根据季节和时间以正确的新鲜空气量进行房间自然通风。通风期对于定义基于需求的自动自然通风至关重要，其控制参数为内部温度、相对湿度、CO2浓度和外部温度，通风间隔短，通风效率高。通风效率决定房间中的空气量被通风完全交换所需的时间，自然通风的关键效率因素是通风口的位置、类型和设计（Lars Junghans 2016）。

太阳辐射可以在光和热输入之间产生冲突。房间净空高度达3.3米，窗户面积减少到总立面面积的16%左右，便实现了日光的最佳分布。大窗户有利于增加日光和太阳辐射的增益，这种增加可能导致夏季过热，尽管有技术进步，玻璃产生的热流仍然很高。综合考虑，办公楼的窗户面积应该尽可能小，但细节很重要，比如狭窄的竖窗有利于日光分布和排除位于高位的CO2（Lars Junghans 2016）。

3.3.精密计算，软件，持续的建筑反馈和互动

BE2226的目标是根据需要提供自然通风。楼宇自动化的逻辑是在需要时打开通风口，通风时间尽可能短，以将流向外部的不必要热流减少到最低限度；在冬季则必须找到一种平衡，以确保自然通风以减少二氧化碳浓度，同时室内温度不会因为供应新鲜空气而低于所需的舒适水平。这表明，如果在开窗之前空气温度已经很高，那么它会保持在舒适的范围内，这种高温是通过用户、机器和建筑体量的存储容量的高内部热量排放实现的；这需要施工开始前进行广泛调查和优化以确定控制的最佳调整点，同时建筑用户应有机会定义“首选调整范围”（Lars Junghans 2016）。

新鲜空气控制基于测量数据，关键因素是室内的 CO2浓度。一旦办公室空气中的二氧化碳浓度达到1200 ppm的极限，无论内部和外部温度如何，通风口都会打开，直到二氧化碳浓度降至800ppm。由于每个办公室都受到独立监控，因此调整将根据各个办公室CO2浓度来进行；房间里的用户越多，房间自动交叉通风的频率就越高。未使用的房间根本没有二氧化碳通风。BE2226附近优良的室外空气质量使这种简单的控制成为可能，每个房间有两到四个通风窗，员工可以通过触摸屏随时手动打开；控制系统只会进行干预，以便通风口在设定的时间段（通常为十五分钟）后再次关闭，以防止过度冷却或加热（Peter Widerin 2016）。

4.可持续，还不仅仅是节能……

只有优质建筑才可能成为持久的建筑，因为人们喜欢优质建筑而不会轻易将它拆掉，所以优质建筑是可持续建筑的首要条件。从材料到施工，建筑过程包含了能源和自然资源的消耗，并对环境造成了不同程度的破坏和污染。延长建筑的寿命是提高资源效率、减少整体能源消耗和环境污染的基本原则。“大拆大建”的劣质建筑，无论采用什么节能技术，都只会对环境造成破坏；真正的节能建筑首先应是以优质的建筑设计为主导。BEA建筑的唯一性和地方性，可以用他们所强调的三个方面来予以阐述：一是对特定环境社会文化的理解，二是对技术及其科学背景的掌握，三是设计能力。建筑师是以形态塑造来推动社会文化和技术的进步，其建筑根植于地方环境，包括气候、材料、工艺，特别是当地建筑法规，都对他们的建筑风格有决定性影响。他们有意识强调地方差异在项目设计中的作用，这种差别反映在地区和空间结构、规划和建筑法规、工程技术和施工过程等方面。

建筑其实和五个不同的建筑结构维度重合。第一个是场所的公共空间，建筑在它的社区所作出的贡献通常都会超过100-200年；第二个是建筑的结构必须能够支撑100年以上，花费非常巨大；第三个是建筑外墙，外部幕墙必须要能够支撑50年以上；第四是整个项目的内容，包括功能性、楼层高度，还有相关技术须支撑5-25年；第五层是室内和家具，通常情况下生命周期都只有五、六年，最多十年。但事实情况下，租户或住户的需求在不断变化，很难确定。建筑要跨越五个不同却又彼此紧密关联的维度，包括材料、技术等；这些不同的元素应该区分开，这样才能容易根据不同的需求来取代它们。

长效建筑能够有多少年的使用寿命，根据技术、文化、以及技术和建筑在不同环境和文化中含义而有所不同，但在某段时间中应将使用寿命区分开，要根据技术、方法层面来区分建筑不同的使用寿命。这种创造既可以通过传统建筑手段，也可以利用先进的技术，或者两者结合，最终目的是让使用者满意（舒适）并最大限度地保护自然环境。维持精良的建造和工艺水平取决于对决策过程的定义、与当地建造实践的结合、对当地历史背景的了解、对低能耗的材料和建造技术的熟练掌握、以及根据材料的使用年限和空间结构而把建筑划分为五个独立层面等因素。本文用以下三个案例图解来解释这五个层面的设计。

案例1：BE2226 宜曼维德（Emmenweid）办公楼，瑞士 2018

这是一座没空调、无采暖、面积2815平方米的办公楼，是BE2226概念的延续。BEA2226概念已经发展得非常成熟，这种节能模式早在2013年就运用在了BE奥地利卢斯特瑙的办公楼中。林格瑙疗养中心和瑞士埃宜曼维德（Emmenweid）的新建四层建筑也沿用了这套系统，在没有供暖、制冷与机械通风的前提下，为了让室内保持在22-26°C的适宜温度，建筑的热容量、体型和感控通风系统成为了设计的重点。除了其空间和空间品质外，BE2226还证明在商业办公建筑中可能存在一种新的思维方式，这种思维方式注重时间因素，以克服机械时代的习惯：使用寿命长、全年以及全天气候稳定。

案例2：绿色办公-ENJOY，巴黎 2018

作为巴黎新区（Clichy-Batignolles）的入口和地标建筑，这座7层高的建筑在铁路枢纽沿线和更广阔的环境当中显得相当突出。它是采用模数化建造的综合功能建筑，包括公司总部、合作办公和商业设施。通过功能的灵活性和高速网络和数字化管理，“绿色办公-ENJOY”提供高质量的办公环境。更令人瞩目的是它在木结构-混凝土建造方面的创新，采用这种新型结构的原因是它的基地位于19世纪铁路线的混凝土顶盖之上，而顶盖无法支撑一般的混凝土建筑结构；为减轻重量，建筑梁柱、楼板、内外隔墙都采用木结构。这是巴黎第一栋达到产生剩余能量标准的建筑，一系列被动式节能设计将建筑的运营能耗降低至22.9kwh/m²，17000平方米的屋顶太阳能板却产出23.5kwh/m²的能量，高于建筑自身的运行消耗。

案例3：ICEG盐城中鹰黑森林，江苏盐城 2021

图6 建筑容入和强化城市环境形态（a.BE2226 宜曼维德;b.绿色办公-ENJOY;c.ICEG 盐城中鹰黑森林）

客户对BEA的要求非常明确：项目除了保证达到国家“绿标三星”外（建筑节能率89.70%，可再生能源和i用率：72.80%的空调用冷量和热量），要为当地提供高标准的住宅和室内设计。买家的期望同样重要，所有560套公寓房都至少需要一面朝南；为了满足租户和未来买家的期望，BEA的建筑师们设计了三座住宅楼，包括12万平方米的居住空间及相应的配套基础设施。该项目从一开始就获得了巨大的成功，所有公寓在开发前就倾售一空。

4.1 场所

BEA建筑的处理可以分成城市和郊野两种不同手法。对于城市项目，设计充分利用现有成熟的城市形态，以一种谦逊的态度融入城市肌理，其地方性因此也体现在“不可察觉”的统一中，在此基础上经过时间的酝酿和尺度切换的不同感受以实现其唯一性。而在空旷的郊野地区，设计没有现成的城市参照物，则采用不同的策略，根据情况整合不同的建筑手法去实现（图6）。因地制宜，对地方资源的充分利用的策略并非是鲍姆施拉格和埃伯勒所特有的，却是他们所一直坚持的，例如建筑体量、交通基础设施、材料与周围环境的关系。同时，他们坚持要优于当地已有建筑，新建建筑的目标并不一定是某种技术上的创新，BEA所理解的“优于”在于如何整合当地特殊的条件和资源，创造出长效持久的作品。对外部公共空间的重视也反映在对立面的精心设计上，这是欧洲城市空间引以为豪的传统手法，体现出对外部使用者的尊重。内部公共空间则以加强住户间的交流和提升统一价值共性为目的，这种住宅需要解决的是建立个人与社区空间的界限和层次。

BEA主张高密度多功能的城市社区。现有城市中的“插建”是BEA的主要项目类型。现代主义的城市形态及其生活方式不可持续，不仅是因为它们危害城市文化和文明，还因为这种规划和城市发展的结果是低密度、大规模城市扩散、侵害自然和乡村土地、以及大规模的交通能耗。一个可持续的城市应将住宅、公园和学校安排在到工作、购物、交通和公共服务设施的步行距离之内，城市应有“可以步行的街道”和集中商业、娱乐等公共服务设施的城镇中心。对于创建生态生活方式，存在很多误导，比如某种“生态开发”要求城市现有大量人口离开城市，移居乡村；最近几十年的生态村庄建设可以看成是这个策略的先锋。这种理论的支持者对于现有城镇要进行“田园化”改造，城市分散化产生的负面环境影响十分巨大，如自然地和耕地的流失，以及大量的城市居民住在乡下带来交通的增长。生态的人类聚居必须是高密度，人口高密度意味着较少地开发新土地，城市建设用地较少，这有益于保持当地的物种多样性和生物资源；人口高密度还意味着交通需求低，便于推行使用公共和非机动化交通模式；高密度还意味着提高交通工具的能源利用效率，从而降低能耗。

2226宜曼维德（图6-a）体量上与历史工业区现存建筑相呼应。白色砖墙凸显其本身的立体感和独立性，硬朗的轮廓线使建筑体量融入周边环境；建筑平面布局直接了当，核心筒与厚达80厘米的外墙之间的大跨空间提供不同的办公方式。这座建筑证明建筑可以既灵活又持久，为环境的可持续发展做出一定贡献。绿色办公-ENJOY（图6-b）通过延续的城市界面使得建筑和基地历史和环境对话，平面采用不对称的三叉戟形态，其中两个侧翼体量位于北侧街道，立面顺应街道的形式略微折角。设计延续城市街道立面的同时也塑造了自身雕塑感，从室外不同角度去看，建筑呈现的形态各不相同，包括东南角的建筑两翼围合裙房上的半开放内部庭院。ICEG盐城中鹰黑森林项目（图6-c）与社区鳞次栉比的公寓楼形成强烈对比，BEA建筑师设计了三栋形态各异、高度雕塑感的住宅楼，随着太阳的东升西落，塔楼始终能得到最佳的日照。虚拟现实技术可以观察到这三座雕塑感的住宅楼与普通住宅楼的区别；看似随意的效果实际上是在对移动的日照角度进行详细分析后，BEA建筑师为居民创造高质量的室内和室外空间的结果。三座27层、28层和31层的塔楼形成一系列的雕塑，融入盐城的城市景观；随着视角的不同，三栋住宅楼既是城市空间中连贯的整体，也是三个独立结构。在一个以空间与密度、张力与活力为特征的盐城新区，不同高度的阶梯式公寓楼突出了城市空间的动感，并且在与毗邻的公寓楼对话时，形成了形态各异的三维晶质。充满线条感的小区景观设计，旨在为住户提供宽敞与极具流动性的户外体验。同时，设计映射了小区附近河流的纹理与路线，把城市的景观元素带进小区，同时也与波浪形的公寓楼表面相辅相成。

4.2 结构

在设计实施过程中BEA关注的重点是公共空间、外墙系统、楼梯/核心空间，这种选择是基于实现可持续200年建筑的目标和提高建筑内在的能源效率，同时权衡建筑师可以控制的层面以有效地提高公众的参与性（图7）。外部公共空间强调建筑与周围环境的融和，营造居住者与当地社区交流的场所，提高舒适性（满足基本的通风、采光和噪声标准，营造宽大开放空间等）。

BEA设计常采用内外两层结构，外层结构和立面、外墙结合；内层结构集中了楼梯间和厨卫等设备间（图9）。两层结构相对独立，中间的居住空间并不设置结构，以实现灵活性的最大化。外层结构根据不同的情况做法多变，可与开窗在同一层面解决，也可设计成双层外墙，结构层在内而活动外墙在外。内层结构楼梯间通常处于核心，外面布置厨房和卫生间。内层结构的管线控制可以根据中间层平面形式的调整而相应改变，但并不需要改变内层的平面布置。双层结构平面也促使支撑体和填充体的分离成为可能。

BE2226宜曼维德（图7-a）平面布置概念简单，设计可适应多种用途。内芯包括楼梯、卫生设施和厨房。这是一个广阔的多用途区域，没有承重隔墙，可灵活配置用于不同功能。外墙体由两层空心砖组成，每层砖厚36.5厘米，内层是承重隔热墙，外层是隔热墙。绿色办公-ENJOY是木结构多层建筑，底层和核心筒采用混凝土结构以发挥稳定性和消防的需求；设计局部采用钢梁，扩大木结构跨度，增加空间的灵活性。木材的重量比混凝土轻三分之一，木材还可作为天然碳库，2700m3的北欧和奥地利木材可储存520吨二氧化碳。由于主要采用木质设计，施工过程中使用的二氧化碳比传统混凝土建筑少2900吨，相当于种植1500棵树，抵消了2300万车公里的排放量。更重要的是，这种可持续的材料以最简单的方式使用。经典的云杉和松木胶合层压板梁柱结构位于底板上方，其地板由交叉层压松木制成并配有冲击隔声装置。ICEG盐城中鹰黑森林项目采用剪力墙和混凝土框架结构，外墙是国内常用的预制装配式高层建筑结构，柱网布置在外围并和外墙脱开，对内形成最大的灵活空间，对外形成流动的外墙曲线造型。

图7 结构作为开放的基础设施（a.BE2226 宜曼维德;b.ICEG 盐城中鹰黑森林;c.绿色办公-ENJOY）

图8 立面窗墙比是对外部公共空间的承诺和节能的关键（a.BE2226 宜曼维德;b.绿色办公-ENJOY;c.ICEG 盐城中鹰黑森林）

图9 双层结构和开放灵活的空间（a.2226 宜曼维德;b.绿色办公-ENJOY;c.ICEG 盐城中鹰黑森林）

4.3 外墙

BEA的大进深建筑不仅节能和降低外墙造价，还为光影变化、景观朝向的多样选择和室内外空间序列的变化提供了可能。优雅、灵活的外墙系统打破了传统立面的死板形象，也为住户提供不同的光影感受，同时兼顾内部核心空间的光线引入和艺术性在外墙系统层面上，他们不仅遵从传统建筑学的观点，注重建筑外形，同时满足室内外两者的需求，并且在材料选择和施工上保证这一结构层的节能保温和长效持久性。核心空间安排了公共交通和管线设备，以及厨房和卫生间。在BEA看来，被多数建筑师忽略的楼梯间能给予建筑师塑造特殊环境氛围的机会。他们常采用屋顶采光和较宽敞的入户空间设计模式，通过适当的尺度调整、形态设计和材料色彩选择，使楼梯这个建筑中唯一的斜面在天光配搭下形成一种高贵的艺术效果（图8）。因此，我们必须打破单纯根据预期用途来看待建筑的旧思维方式；作为建筑设计的中心目标，实现“用途”的首要地位必须被“美”所取代，因为“美”是导致建筑的社会和文化接受的品质。社会和文化接受度是建筑物寿命最重要的前提。

2226宜曼维德项目（图8-a）以其轻质石灰灰泥和在墙深处设置的规则而宽大窗户而引人注目。边缘齐平的马蹄形屋顶突出了它的体积，立面的凹进部分形成一条引人注目的水平线，为这座巨大的建筑提供了结构支撑，并与相邻建筑建立了联系。设计使用了未填充的大型砖块，确保了蒸汽的有效扩散，并具有较高的热质量，从而显著提高了室内气候的稳定性。绿色办公-ENJOY（图8-b）的内部三叉戟的形态不但提供了充足的自然光，而且丰富了室内办公空间的体验和识别性，一扫普通办公建筑室内单调沮丧的气氛。大楼外立面使用的“卡布奇诺”色系唤起了工作人员对巴蒂尼奥勒（Batignolles）车站旧铁路轨道的记忆，立面采用顶天立地的垂直线条也强化了纪念性建筑般的拔地而起的雄伟气势，采用实木框架、斯特林板（OSB）和矿棉建造，并用铝盒装饰。建筑体现le较高的体形系数、较低的窗墙比（37%）和充足的自然采光。ICEG盐城中鹰黑森林项目（图8-c）延续建筑表皮线条以寻找并提供给居民幸福感。原地预制的混凝土护栏构成建筑表皮的外轮廓，屏蔽了内表皮的玻璃外墙；在护栏和窗户之间形成直入的露台，同时半私密、朝南的户外区域具遮阳的作用。水平方向的预制混凝土带与整个综合体结合在一起，从整体上观察很难分辨出一座建筑在哪里结束，另一座建筑又从哪里开始。总之，它们是巨大的雕塑群。

4.4 多功能

多功能灵活性是优质、长效、节能的建筑的必要条件。灵活性的目的是使建筑的可变性达到最大化以满足住户在时间变化过程中不同的需求，维持了建筑长久有效使用。建筑不同于时装，后者可置换性高，但灵活性使建筑成为了“不过时”的使用品，而且避免了建筑过早拆卸而导致资源浪费和环境破坏，提高了使用者参与建筑维护过程的积极性和使命感。灵活性体现在结构布置、中性立面、使用方式、平面布局和交通组织等方面。结构系统相对独立，多数呈均质和中性布置，为灵活变化提供了前提。但结构布置如尺寸的间隔模数在某种程度上限制了立面和平面的变化，因此与外墙、核心空间和平面形式有一定联系。不同于大部分开放建筑的研究集中在填充体上，BEA更关注建筑师能掌控的支撑体部分，即承重结构、外墙、服务管线等。厨房和卫生间设备复杂，管线上下连通，特别是节能通风空调的引入，使其改造和装修都不是一般住户可以随意进行改动的，因此也成为BEA设计的重点。

在有限的空间范围内获得更多的功能，这种建筑可适应市场变化，现在建成的建筑将来仍可保持较高的市场价值。多功能易于提高现有住宅质量而不需花费太大，满足使用者远期的居住需求变化，满足私密性要求的同时获得良好的邻里互动关系。耗费材料、能源和劳动力所建成的建筑可以在较长时间内发挥作用，从而减少新建住宅对材料、能源和资源的消耗；适应性住宅建成后，其改建、翻新和发展的技术难度较低，所需消耗的资源对环境的破坏较低。BEA相信多功能和灵活性让用户更加自由，更加高效地安排功能。建筑建成后并没有规定何人来使用，让使用者个人进行改造则是可以改善的，它成为了使用密度最充分的地方。

2226宜曼维德项目（图9-a）的建筑平面布局使得核心筒与厚达80厘米的外墙之间的大跨空间促成不同的办公方式。绿色办公-ENJOY（图9-b）细致而人性化的办公空间还体现在位于建筑上部三个开放带顶棚的露台，办公人员可以从这里看到巴黎的天际线，欣赏周边的景色。视线从南侧的露台一直延伸到圣心大教堂（Sacré Coeur），使用者们站在西侧露台上可以看到埃菲尔铁塔（Sacré Coeur），而站在北侧的露台上则可以欣赏附近高耸的地方法院建筑；使用者不需要离开办公室，便可以全方位地体验巴黎优美的城市坏境。ICEG盐城中鹰黑森林项目（图9-c）以面积在140-220平方米之间的大户型公寓为主，居民喜欢公寓角落位置，因为这些位置进一步扩大了他们俯瞰城市的视野；而其他水平位置的房间也蕴含着另一种空间延伸的体验。围绕在公寓楼的混凝土护栏不仅仅提供了结构工程所需的围护需求，同时也增强了建筑形体的雕塑质感。三个塔楼由一个共同的裙房相连，裙房设议会中心、餐馆和健身房。

4.5 填充体（Infill）

建筑填充体包括外墙元素、内部隔墙元素、地板元素、存储元素、门、厨房元素和浴室元素，同时也可以归纳为四个类别，即：住宅空间布局及其必要构件，如内隔墙、框架和门；厨房设备、卫生洁具、器具及由布局确定的安装部分。室内装修在建筑业中发展迅速，产品供应商在施工质量方面提供强有力的支持，并干预建筑设计决策，而用户在决策中也起着重要作用。建筑设计支持在设计过程中与客户、用户和供应商进行有效对话，通过了解纹理、照明和氛围作为设计控制的关键区域，同时在材料和工艺方面精益求精，以此提高建筑设计的质量。建筑美感（形式、比例、光线）是传统建筑学所关注的核心内容之一，在BEA的设计中同样不可或缺。

BE2226 宜曼维德项目采用极简的设计手法，抹灰，架空地板，白色涂料和木质窗框等简单材料，形成中性的室内环境，白色充分反射自然光；架空地板提供空间设备连接的灵活性，白色涂料的楼板和天花发挥了热容量的作用，另外填充构件也减到极限。绿色办公-ENJOY木材是真正的可再生资源，同时体现了自然的美学意向，整个办公空间内都随处可见暴露在外的木结构和木装修。这种基本的美学表达在这座办公大楼中随处可见；木材作为一种真正的可再生材料，提供了人性的室内氛围，将自然带入建筑内部。例如，令人印象深刻的休息室——另一个非常特别的特征——也是用木材覆盖的。街道的材料和视线都预示着景观庭院区域，其进场路线正好穿过建筑物。ICEG盐城中鹰黑森林项目采用了中国产业化的室内构建，提高非承重墙的预制装配水平，住户在室内装修和空间布局有充分自主权。

5 结语：21世纪的智慧

未来二十年，影响建筑的重大社会变化就是工作和生活的界限会越来越模糊。现在我们总是说行业或者是工业化社会向服务社会转变，但是服务为主的社会也意味着人与建筑的关系发生改变，工作和生活的区分有了变化；这些都是二十世纪的主要特点，也造成了量方面的增长。我们要非常的清楚，这种社会的发展最终会改变建筑：首先，不要认为量化发展会继续存在并扩大；其次，当我们想进行更多质量方面的思考的时候，我们就必须要改变思维方式；最后，设计关注的焦点也应该有所不同。

可持续发展将全球环境做为一个生态体系来对待，认为人的任何小范围、短期的和个别的活动都会带来大范围的、长远的和多方面的影响。建造不仅带来城市空间和居住面积的变化，而且对社会关系、地理环境、经济结构(比如小规模商业和产业的数量和地域分布等)都会造成不可逆转的影响。

21世纪中国的城市人口结构和经济状况出现了变化。小康社会的目标是希望社会中大多数人能够活得很好，这样也会带来更多能源消耗，而其中65%的能耗都和建筑相关，所以建筑节能越来越重要。一般建筑设计只看未来五年的需求，客户未来五年可能会有些要求或者想法制约了低碳和可持续的建筑设计，这样的建筑设计思维无法处理100年甚至200年的建筑全寿命周期时间表。20世纪后半叶，我们的建筑寿命大概是30-40年，但是现在这个数字已经上升到了50-70年，再过10年可能我们的建筑生命周期会到200年左右，这就是我们要做出改变的原因。上世纪90年代，我们的人均建筑面积大概只有10-15平方米，但是现在这个数字已经上升到了人均40-50平方米；其中30平方米都是室内面积，10平方米是公用或室外面积。数字的大幅增长，人均建筑环境和面积都提升，舒适性和能耗都在大幅度增加。我们现在要思考数量和质量的关系，虽然对很多人来说，数量问题还没有解决，但质量问题也变得更加重要。

图10 开敞、简约和优雅的室内空间结构作为开放的基础设施（a.BE2226 宜曼维德;b.绿色办公-ENJOY;c.ICEG 盐城中鹰黑森林）

境效益原则是指被使用的资源和产生的废物都可以发挥最大效益，提高耐久性，使用期长，环境消耗相对减少。提高能量转换的技术效能（节能或循环利用废热），避免自然资源、水和能量的消耗速度超过自然界补充制造这些资源所需的时间，使资源循环圈得以闭合（提高再利用、循环使用率）来防止污染，减少并避免对资源、特别是不可再生能源的需求等等，意味着建筑本身是一个长期的资源利用过程。如何平衡“高舒适、低能耗、智能化”三者关系是BEA建筑师一直思考的问题。建筑节能设计的关键是解决20世纪对建筑技术的依赖而转向21世纪的智能化、数据化和与人互动，其中要把建筑本身当成节能设备来看待，优化建筑设计至关重要。

节能只是可持续建筑的一部分，而提高建筑的品质、特别是适应未来的需求变化更为重要。BEA的实践将建筑分成五个独立的层面：第一，建筑必须是能够为当地的社区做出贡献，尤其是公共空间使用功能的持续。通常都会超过100-200年的时间；第二，建筑的结构必须能够支撑100年以上并足够开放；第三，建筑外墙、外部幕墙必须要能够支持50年以上；第四，建筑的楼层高度，以及其他相关技术要满足每隔20-30年的功能变化；最后，室内空间必须要为使用者自主决策的10-15年变化提供便利。

鸣谢

作者感谢浙江建筑规划设计研究院和香港政府附加研究基金对“居住建筑技术和环境”研究课题的资助（项目编号：207301486）。