高舒适、低能耗的住宅及建筑

时间:2022-10-24 02:57:56

高舒适、低能耗的住宅及建筑

世界范围的能源压力迫使政府、业主、建筑师和工程师不得不重新思考过去的行为和价值观。目前所面对的最困难的问题是

建设行为中各方的利益冲突:一方面,政府、大型社会公共机构或者“实体垄断行业”作为公众的一方,对建设行为有着较为长

远的考虑;另一方面,企业、地产投资商以及单个的家庭则从私人利益出发,更多地考虑短期效益。但关键的问题是没有单独的

一方能决定一切,无论是在政策领域还是在建筑领域。

贾倍思

1996

年起任职香港大学,致力于建筑设计、城市住宅与建筑历史方向的研究。在

担任博士生导师和建筑设计教师的同时,还先后担任香港大学建筑学教研组组长,

建筑研究与创新国际协会(CIB)W104“开放建筑”工作组的联合协调人。

毕业于南京工学院和苏黎世联邦理工学院,分别取得建筑学学士、硕士、博士学位。

通过在苏黎世的博士后研究课题完成了对瑞士住宅的考察。先后参与和承担了数

十项基于中国大陆及香港的住房适应性和可持续性研究项目。在国际和国内期刊

上发表80

多篇论文。自2008

年起,兼任BE(鲍姆施拉格-埃伯勒香港建筑设

计有限公司)董事和建筑师;和上海-埃伯勒建筑设计公司董事。

快速城市化进程下的城市肌理

urban Tissues in rapid urbanization

快速的城市化进程促使超尺度街区的超大项目的开发。从介于建筑和城市之间的街区尺度来看,我们开始重新思考怎样设计

“大的建筑”。普通的开发趋向于关注内向,即根据一种内在逻辑来组织开发项目,例如安全性、销售以及结构效率等,结果是我

们日常生活的城市被分割成岛屿状――大尺度、内向的超级街区。随着超大尺度的城市化,当历史的形式概念不再适宜组织城市与

建筑的协调性时,什么样的建筑理论、设计策略和方法可以保持城市各部分的联系,适于城市生长和发展的涵容量以及适宜性?

Renee Chow

加州大学伯克利分校副教授,并成立URBIS原理研究工作室。目前担任环境设计

和城市设计本科课程副院长。

从2005~2010年,一直从事设计理论的研究,2009年荣获“十佳建筑教育”称

号,并多次获得美国建筑师学会颁发的研究及项目大奖。

贾倍思

高舒适、低能

――中国大量住宅设计的目

high Comfort & low energy Consumption:

Goals of large Quantity residential Design in China

对开放建筑的理解

今天这个时代,建筑的意义已经和传统不太一样,或者说我们不再像以前那么需要建筑本身来传达某种信息,

“建筑是一种行为,而不是形式”,我们的城市只需要少量的纪念碑式的建筑;第二就是建筑技术已经使建筑从

整体厚重的体量发展到以轻质的组件装配而成,更加通透开放(图1,2),越来越强调资源的管理,设备的组合,

关注建筑和材料的全生命周期;第三现在的经济环境中对持续变化的需要,使得建筑与功能分离,因为功能的变

化比形式的变化快得多。

“开放建筑”把建筑变成一个平台,而不是一个结果或者作品,在平台上“舞蹈”的是生活和人。建筑无论

如何都必须解决两个问题,“长”和“变”――一方面建筑的时间寿命要尽量长,另外一方面要尽快地适应需求

和环境的变化。

“开放建筑”就是要让建筑和人互动,解决长效和快速的功能变化的矛盾。最简单的方法就是把建筑分成两

个部分:一个是“支撑体部分”,主要是结构、公共空间(包括交通核心筒),基本上是不动的;另外一个部分是“填

充体和灵活构件”,比如说里面的隔墙、材料、装修、设备等(图3)。谈到设备的更换就更快了,一般来说室

内装修可以十年不换,可是设备两三年就要换。那么这种分离的优点是可以保证长效:长期有效的结构部分有很

长的寿命,不影响和限制功能的变化;里面这些构件的变化也不会影响建筑本身的寿命――不会因为室内的分割

和功能过时,使得非要把整个建筑重新进行拆建,所以首先在设计上要把建筑分出不同的层级。

再从理论上说“开放建筑”的一些特点。首先,开放建筑具有灵活性、预期性,鼓励不同的使用者,包括设

计师和专业人士在建筑使用中还能继续参与建筑的改造。开放建筑是在保持与整体环境的联系性的同时体现自己

的特点和目的,特别强调和城市整体的融合,而不是标榜自己是“地标”。

“开放建筑”也试图将建筑能否适应环境的变化,能否把这种能源和资源的使用效率融入到建筑中去,作为

评价建筑好坏的标准。这和传统的评价标准不太一样。

开放建筑的经典案例

早期开放建筑可追溯到柯布西埃,他的很多建筑方案虽然没能实现,但不妨碍我们参考。比如他在1929年

为阿尔及尔做的城市设计(图4),这个城市几乎就是一栋建筑,建筑有几公里长,沿着建筑下面做了高速公路,

然后上面就是一层一层的平台,并没有任何装饰,里面是风格不同的房子,这是把建筑作为基础设施来做,建筑

图1图2图3

图4图5图6图7

图8图9图10

图11图12

和高速公路已经没有区别了。他手稿里画的这些房子有他自己的风格,有的是中东的,有的是中世纪的,他想设

计的只是一个平台,实际上就是一个基础设施,任何人到里面都可以买一块平台自己去加建,建什么都可以,这

是比较早把建筑作为一种平台了,而不是作品和案例。

开放建筑到了上世纪六七十年代得到重视,特别是在欧洲,原因很简单,第一个是住宅“量”的问题得到解决,

开始强调“质”。希望这些建筑时间能够长一点,六十年或者一百年。

那么再看一下历史上的案例。比如说斗兽场(图5)的功能只持续了一百年到一百五十年,作为一种娱乐,

这种功能持续时间很短,但是其结构却持续了两千多年。还有图6作为意大利的历史遗迹还在保护,左边的小城

实际上不是一个小城,只不过是利用了以前的斗兽场建的房子。右边像一个公共空间,实际上不是公共空间,只

不过把斗兽场周边或本身变成了房子(图7)。这种实例很多,比如说罗马的神庙可以变成基督教的教堂,结构

都没什么变化(图8)。

结构主义设计师赫兹伯格(H.Hetzberger)说过:一个建筑如果存在一百年就很不错了,可是我们如何做一

个建筑能够存在两千年?两千年的建筑功能早就过时了,可是结构还将继续下去,所以设计适应性结构比设计建

筑重要。赫兹伯格做了很多漂亮的建筑,也有一些低造价的房子。

是一栋联排式住宅的底层平面,有不同的使用方式,没有汽车时是书房,有汽车时是小汽车房,汽车大

的话车库还可以更大。结构很简单,但是有很多功能上的变换,住户还能够参与建造(图10)。图11是一对年轻

的夫妇,丈夫在下面修车库的部分,妻子端一杯酒,这是人跟建筑的互动关系,即使将来离婚了也会是一段美好

的记忆。

开放建筑设计的方法有几方面:一是可操作的适应性;二是把建筑当做基础设施来看待;三是把建筑当做联

系体,而不是当成地标;四是尽量做到轻而通透;最后和环境融为一体。实际上中国建筑一直是一种开放建筑的

概念,表现的可能是室内也可能是室外,看这张图(图12)通过屏风把床围起来,也可以打开一半,可以看到四

图14图15

图13

图17

图16

图18

图19

图20

个人的关系:有人在偷看,有人在偷听。这四个人的关系是靠什么建立的?当然他们有社会关系,但这个时刻他

们的行为和思想完全可通过屏风来控制。如果屏风完全打开,这四个人的关系可能就不是这样。这里可以看到人

和环境的关系,就是把环境变成动态,里面人的生活也可能发生变化。

乌德勒支式住宅(又名施罗德住宅)是建筑史上的著名案例,它革命性地把室内外打通了,把墙从围合构件

变成了独立的构件(图13)。楼下空间没有太多变化,主要是楼上的空间。施罗德太太有两个女儿和一个儿子,

她的丈夫死了,她的理想就是自己当老师,教育好三个孩子。楼上是他们的生活空间,红色的地方都是灵活隔断,

可以完全打通。那么在晚上睡觉的时候可以分成三个房间,给两个女儿和一个儿子,施罗德太太住在很小的角落

里,但她有一个大阳台。白天基本上三四个人在转角窗这,施罗德太太背对窗坐在这后面,孩子经常来向她请教。

图21图23

图22

她的想法是通过这个推拉墙来控制三个孩子的生活,谁要是想偷懒,早晨不起床,对不起,你的房间突然没了(图

14)。她就靠这个来建立家庭的生活,让家庭不仅生活下去而且生活得更好(图15)。图16是建筑师韦尔特和

施罗德太太的照片。韦尔特设计了很多著名的家具。他是有妇之夫,爱上了业主,然后他就住在这个房子里,睡

在底层的车库。楼上他是不上来的,建筑师和业主的关系永远不会改变。

坂茂的九宫格住宅也做得非常好,可以作为一个亭子用,也可以作为九间房用,全是靠推拉墙,跟日本的传

统有关系(图17,18)。在中国除了鲍家声老师还有很多建筑师在尝试,比如张雷也做了一些职工宿舍,我们只

看到外表上的多样性,实际上里面也非常多样(图19)。每户都有大的平台,平台是室外空间,由住户自己设计,

可以是一间,也可以是两间(图20),表现在立面上也是多样的。虽然最后实现的情况并不太理想,多样性都取

消掉了,但整个概念上是存在的,房子以后如果换一种管理方式,这种概念还是可以实现的。

总结一下,开放建筑和普通建筑最大的区别就在于:首先,开放建筑强调时间和空间的关系,而不像普通建

筑强调形体和空间的关系;第二,开放建筑强调多样性和个性,而非强调共性;第三,开放建筑讲求设计的策略性,

而非措施性;第四,开放建筑强调的是多单元的结合,而非是一个大的单体;第五,开放建筑是主动的,而不是

被动的。要把建筑当做可操作的界面,不要当做终极的产品;它并不直接设计生活,只是设计一个形成某种美好

生活的可能性。最后,表现在结构性能上,开放建筑更加是结构性的,而非构成的。

BE

开放建筑案例

BE

设计公司起源于德国、瑞士和奥地利三国交界处,当地环境非常简单,曾非常贫穷,二次大战以后变

成欧洲最富裕的地方。这里的人过着很简单的生活,知道怎么样在极端的阿尔卑斯山的艰苦条件下保护和利用

资源(图21)。BE

的设计基本上继承了这个理念,最大化利用有限的材料和有限的条件。罗巴赫住宅是2004

年世界绿色住宅的获奖作品。它是密度非常高的公共住宅,价格较低,但周围环境不错。规划上尽可能让每户

都有一个开敞的朝向,建筑布局相互错开,有点空间能看到外面(图22)。因为密度高了就影响到私密性,而

满足私密性就没有好的通风和采光,调节这个矛盾的方法就是采用灵活的立面。可以让住户自己调节立面,关

了外墙就有私密性,天气好不需要私密性时可以打开外墙(图23)。平面结构简单,里面没有做户型套型的分割。

图24a图24b

图26

图25

图27

BE 的设计考虑到建筑在城市里面怎样和传统建筑相结

合(图24a),他们希望结合到这种程度――总平面上基本

上看不到BE 建筑,这就是开放建筑强调的建筑要和周围融

为一体(图24b)。而郊外的设计手法就完全不一样了,怎

样和地形结合是最重要的。BE 不同建筑的平面可以表现在

这些图里,不需要标注,读者自己就可以看出BE 的建筑在

什么地方(图25)。

长效建筑对BE 来说就是百年建筑。怎么样让一个建筑

变成一个一、二百年的建筑?首先它必须是一个好建筑,坏

建筑淘汰得快,更谈不上长效;然后要有灵活性;要节能;

要经济。好建筑的条件是多方面的,首先要因地制宜,充分

利用当地的条件;第二是比周围的建筑好;第三要有精良的

建造和工艺水平。BE强调设计的重点放在公共空间、外墙系

统(图26)、结构和楼梯间(图27)。不需要太考虑功能,

因为功能会变。

一般来说我们把经济型住宅的楼梯当作消防梯来做,而

BE 认为,越是便宜的房子楼梯越重要,因为楼梯是唯一的公

共空间。楼梯要做好首先要注意采光,最好的就是天窗采光。

BE 花在楼梯设计的时间远超过任何户型和套型的设计,这跟

我们以前的概念是不一样的。

苏黎世高工电子科学实验楼获得了2010年奥地利的建筑

奖,同时也是绿色建筑(图28),它的体型很简单,但设施

变换灵活,两个小时就可以把一个房间拆了扩大,里面所有

的空调和电马上就可以调配到位,能适应科研楼内多种活动

的需求。因为封闭式的或者开敞式的很多办公楼不允许抽烟,

要抽烟就必须到马路上,因此建筑外部四面都有走廊,任何

一个房间的人都可以到外面来抽烟、休息或者几个人到阳台

说一下话,而不干扰其他人,很简单的办公实验楼设计得非

常人性化。

BE 所有的建筑都有灵活性的开敞平面,中间是楼梯和电

梯井,包括一个中庭,四周主要是服务空间,接着是第一层

结构,外面是第二层结构,两层结构之间基本上是开敞的,

用户可以自由分户或分室调整(图29)。最外面是一种可活

动的外墙。BE设计的很多住宅都采用相同的理念,而且基本

上都行之有效,价格又比较低。但你要是问设计师,这栋建

筑里有多少套房间,每套有没有厕所和厨房,他们只能说不

知道,因为下面分户的问题是由开发商做的,这跟当地的建

筑职业这种一次设计、二次设计的关系结合得也很好。BE在

上世纪90 年代初推出了这种设计理念(图30),一下就被

当地所接受,并很快在欧洲其他地方推广开来。

BE 最成功的地方是集合住宅的平面形态,当地文化很容

易接受,而且有很多好处,比如说低能耗,材料消耗也低,

因为外墙面少,用地效率也高,空间变化很灵活。形态设计

的成功比单栋建筑的成功更重要,因为它更有推广价值。

节能在BE 建筑设计里很重要。首先要做到建筑设计上

的节能,而不是单纯靠技术节能。图31 的表格显示了全年的

温度。全年只有春天或秋天不需要采暖也不需要空调,因为

温度都在20°C ~25° C 之间。如果温度低于20°C 就需要采暖,

图29图28

图30

图33图34图35

图38b MOMA三期(斯蒂文・霍尔设计)图38a 北京万国城MOM A一、二期(BE 设计)

图32图31

图36

图37

图39

高于25°C 就需要空调。我们的想法就是通过建筑设计来改变

这个曲线。如果曲线能像图32 所示,冬天只有十二月或者一

月需要短时间的采暖,或者夏天只在七八月短时间需要制冷,

大部分室内温度都保持在20°C ~25° C 之间,节能效果就达

到了。建筑师要解决的就是将夏季空调和冬天采暖的时间降

到最少。

建筑节能设计的概念方法可以用图33 来表示。节能设计

要确定一个舒适度的标准,否则就很难比较不同建筑的节能

效果。图33 左下这些内容就是关于节能建筑建筑师所该做的

所有事情。如果所有的事情都做到了,夏天还是热,冬天还

是冷,这时你才需要空调和采暖技术,至于采用太阳能还是

烧煤这都不是建筑师的问题,而是工程师的问题,但建筑师

至少可以减少工程师的负担。建筑师主要做的墙壁,包括结

构布局、形体系数、窗户的可调整性、气密性、墙的保温性、

天花的保温性以及玻璃的性能等(图34)。这几个方面都考

虑到了,在寒冷地区,建筑也可以不需要任何采暖。BE 公司

总部(图35)在奥地利阿尔卑斯山的办公楼就是一个最好的

例子,没有任何采暖和空调,但即使是圣诞节放假两星期,

室内依然温暖如春。

图36表示各个方面的节能效果,蓝色主要是夏天节能效

果,红色主要是冬天节能效果。形体系数对于夏天节能可能没

有太明显的效果,但是如果要是在炎热地区,遮阳对节能就非

常有效。这个表对建筑师来说非常重要。BE还有自己开发的

设计软件辅助建筑设计,比如选择不同的遮阳,全年的节能效

果表现马上就可以体现出来,你可以知道自己在做什么,对环

境和能耗有什么样的影响(图37)。

BE 设计的北京万国城MOMA 一期交付差不多快六年了

(图38a)。当时北京并没有居住建筑的能耗数据,所以就用

了苏黎士的数据做能耗比较(图39)。左侧是苏黎士和MOMA

同样住宅标准的能耗,中间是苏黎士绿色建筑的能耗,右边是

北京MOMA(指一期和二期)的能耗。实际上BE的所有建筑

都有能耗的分析(图40)。我不清楚MOMA 三期(图38b,斯

蒂文・霍尔设计)的节能保温数据,但看看窗墙比,我大概也

有数了。

BE 在上海做了一个住宅项目,开发商对节能很感兴趣,

但他一定要什么都亲自做实验。我们的方案有大面积遮阳。平

面保持BE一贯的简单风格,结构和形体也很简单(图41)。

开发商也建了一栋样板楼(图42),其中一个实验就是窗墙比,

除了一个起居室是大窗户,其他都是直条的窗户。朝北窗户就

更小了,基本上是从台面到一人高一点。朝北除了厨房厕所,

还有一个餐厅。

上海是冬冷夏热的地区,从热工上考虑,外面的阳台和遮

阳系统不能和建筑有结构的连接,最好是有自己独立的结构,

挂在主体结构性外墙上,这样就不会造成冷桥。但规范规定有

基础的任何一个构件都是要算面积的,开发商为此花了很多时

间和精力,搭了很多人情去和建筑主管部门交涉,工期也往后

拖延了。一般开发商只为卖房子,我们是为了节能,如果这个

房子能卖出一个好价钱还行,否则哪个开发商会愿去做这种傻

事呢?但如果这个东西真的好,还是有很多人愿意出高价去买,

图40

图41

就像我们在北京的MOMA 一、二期,采用地源热泵整体造价增加了10%,而且为了达到节能指标,保

证室内空气品质,连窗户都不能开,但最后价格卖到比同类产品高出50%,甲方还是赚回来了。所以

我觉得做任何事情都是这样,挑战传统都会遇到阻力和困难,但总得有人去做,否则这个社会就没法

进步。

再谈经济问题,很多人只谈建筑不谈经济,实际上好的建筑一定是美观、功能、经济等达到平衡。

要保证建筑的经济性,第一是简单形体;第二是把钱花在重要的地方――公共空间和支撑体系部分,

就是在保证建筑能存在一二百年的方面一定要多花钱,包括立面。建筑立面的寿命是50 年,更新一遍

的价格也很昂贵,所以 BE非常注重立面设计,一定要50年都像新的一样。以MOMA 为例,一、二期

的旁边是三期,大家可以比较一下,哪个更像旧房子?

图42图43 Sebastianstrasse一套白色外观和滑动玻璃面板特色的图44 上地MOMA可滑动的立面

住宅项目

图45 日内瓦联合国卫生组织艾滋病中心的办公楼

第三是尽最大可能利用当地的资源和条件。建筑师做设计一定要了解当地的材料及当地工人的情

况,不要给他们造成太多的困难。最后,不要使用我们不了解的技术,建筑一方面是要有创新,另一

方面要非常慎重。怎么做?一是通过小住宅做实验。住小住宅的人一定有钱,因为他可以买一块地盖

自己的房子,请建筑师做。BE的观念是说既然你有钱,你能不能为大众做贡献?不是说要他捐钱,而

是拿他的小住宅做点实验,如果失败了就马上花钱弥补一下,不算太大的问题。有了经验才能推广。

比如说双层玻璃推拉幕墙,BE做了很多幕墙,怎么把幕墙也做得节能是我们的课题,我们也做了很多

实验。双层推拉玻璃里面跟一般住宅一样有窗户和阳台,只是外面包了一层推拉的玻璃,给住户更多

的选择,就像衣服一样,既能保护人体温度舒适度,也可以根据气候变化很灵活地打开和添加,不会

限制人活动的方便性,同时又能体现人的个性。

图43 是首先采用这种革新想法的奥地利的一栋小住宅,只有两户人家,最先采用了这种新型可滑动

玻璃幕墙,实验成功后,我们设计的日内瓦机场、联合国卫生组织办公楼这些大型公建也采用了这种幕墙。

北京上地MOMA的项目(图44),当时在中国的住宅中几乎没有人用过,主要原因是项目密度太大,

对视问题很严重。BE 的应对策略是采用这种可滑动的玻璃幕墙,玻璃是半透明的,外面看不到里面,但光

线可以进来,用户可通过滑动开合调节自己的私密性,外层的玻璃幕墙距内层有实际密闭保温功能的真正

的窗户之间有40cm 的距离,类似窄通道双层皮幕墙,如果控制得好还可以产生更好的保温隔热效用。

图45是在日内瓦联合国卫生组织艾滋病中心的办公楼。办公楼的功能非常复杂,因为研究艾滋病

的团体来自各个国家。怎么应对呢?还是采用开放设计,最终怎么隔都可以,有什么特殊需求都可以

满足。形体非常简单,功能非常灵活。

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