可持续超高层建筑的外立面设计

　　【一】可持续超高层建筑

　　建筑在其建造和运营过程中会消耗大量的能源、水和材料，同时产生大量的废物。它们的建造位置和建造方式在很大程度上影响着我们周围的生态系统。随着建筑对环境的影响曰益明显，“可持续超高层建筑”作为减少建筑对环境不利影响的一种尝试，得到了越来越多的重视。“可持续超高层建筑”是一种建筑实践，试图以更健康更节约资源的方式建造、改造、运营、维护和拆除建筑。“可持续”这个词是英文sustainable的直译，这个词同时也有“负担得起”的含义，采用这个词作为这一类建筑的统称，主要是想表达以下的意思：在常用的化石能源越来越少，越来越贵的情况下，要使原本舒适的居住环境在这种趋势中仍然住得起，我们就需要采取措施改变既有建筑和新建筑的运作方式，使其能够适应当地气候变化，尽量减少无谓的能耗。实际上，我们国内的一些具有超前眼光的建筑师和开发商已经在实践这种建筑形式。这就是在国内称作的“气候敏感型建筑”或者 “生态建筑”。

　　当前我们所面临的“能源短缺”和“气候变化”等全球性的问题不是突然出现的，是和我们所习惯的“高速”、“舒适”、“便捷”的都市生活方式有直接关系的。这些工业文明和城市化进程曾经为我们的社会带来了飞速的发展，为适应人口增长和城市化的需要，高容积率的现代建筑大量出现。楼越建越高，主体结构和立面材料越来越轻，目前的一些新型的建筑形式每平米的重量甚至已经低于当地的风压，如果没有坚实的结构支撑，就可以象风帆一样随风飘起。暖通和空调技术的迅猛发展使得建筑师和最终用户并不太注重这些越来越轻薄的外立面材料所具备的热工性能和与当地气候的适应性。在化石能源看似取之不尽的时代，外立面的艺术性和原创性要比看不见的热工性能重要得多。就这样，各种结构形式相似，外立面相同材质不同外观的高楼大厦拔地而起。但是我们知道，建筑是离不开当地的气候环境的。正因为这些特定的气候环境决定了当地的建筑形式，久而久之，才形成了一种特色的文化传承。

　　但这些特征和传承在现代技术面前就显得很苍白无力。图1中的三个建筑分别位于亚洲、中东和俄罗斯。这三个地方的气候环境截然不同，文化迥然各异，但是在强大的人工气候调节系统的干预下，它们的外观可以很相似，而其居住者和使用者可以很舒适，完全不必理会室外的环境如何。但是这种舒适和漠视自然的状态是不可持续的，也就是不能长久的。这些所谓的现代建筑正在成为能耗大户和为“冰茶效应”付出代价。“冰茶效应”是指，为了制作做冰茶，要先把水烧开，把茶冲好，然后再放入冰箱直到冷却。在这个过程中消耗了大量的能源。就象在建筑设计时不注重节能，夏季时使太阳辐射没有遮挡的进入，在冬季时使室内的热能迅速地传到室外，为了应对这种情况，创造一个舒适的室内环境，建筑师不得不选用大功率暖通空调系统，耗费大量能源去人工调节室内环境。这样做的后果是，我们正在以其生成速度的一百万倍消耗着化石能源，同时排放出大量的温室气体，毒害着我们赖以生存的环境。

　　一些有社会责任感的建筑师和开发商已经在寻求转变。在近几年我们为建筑师提供服务的过程中已经能够明显地感受到这一转变。其中之一就是向传统建筑寻求解决方案。

　　图2中的建筑形式都是各地的传统建筑，它们存在的时间比我们所谓的现代建筑存在的时间要长得多，与当地气候的适应性非常强。他们不仅仅具有历史文化价值，它们绝大多数仍然使用价值，对他们进行建筑物理方面的研究是具有非常重要的意义的。但是，我们知道传统建筑的体形系数都比较大，一般在0.5~0.7之间，它们有足够的空间可以在建筑物理方面做文章。对于我们这种人口大国来说，完全的回归传统是很难做到的，人口的增长和城市化进程要求我们必须针对现有的高容积率的建筑形式提出解决方案，去适应城市化导致的人口集中，同时确保居住者的舒适。

　　英国伦敦的德蒙特福德大学图书馆的建筑设计中采用了多个通风竖井和大面积的采光天窗。该建筑充分利用了热空气的“烟囱效应”，将较热的废气由竖井排出，将较冷的新风吸入室内，在空调和暖通系统的配合下调节室内温度，并保持室内空气的新鲜。大面积的采光天窗被巧妙地布置在屋面上，通过反射和散射转化成柔和的自然光，为人工照明系统提供了有益的补充。值得注意的是，这个建筑在充分利用周围环境的同时并没有摒弃人工气候调节系统，而是更有效率地利用它，而且确保了较高的容积率和较低的体形系数，这些对于我们改造既有建筑具有相当的借鉴价值。

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