BEDZED绿色建筑经典案例

英国低碳建筑:综合视角的研究与发展

LOW CARBON ARCHITECTURE IN THE UK: RESEARCH AND DEVELOPMENT (R&D) FROM ANINTEGRATED PERSPECTIVE

陈冰,康健/CHEN Bing, KANG Jian

摘要:随着全球气候变化成为公众关注的焦点,可持续发展的观念已经渗透到社会生产和生活的各个层面。在建筑业界,大部分的相关讨论都集中在技术方面。但研究表明,单一地依赖现有的建筑技术并不能真正实现节能和CO2减排的最终目标。本文通过对英国在低碳建筑研究(如CaRB科研项目)和设计(从BedZED到金斯潘住宅的案例)方面的分析,旨在为中国的学者和建筑师提供相关的经验——如何从一种更加全面的角度,即在全生命周期分析的基础上,从社会和技术的双重层面来看待建筑的节能和CO2减排。在这个可持续发展全局观的视角上,建筑师在低碳建筑参与式设计过程中所扮演的角色也被赋予了全新的含义。

Abstract: It is widely acknowledged that sustainabilityprinciples should be addressed in the construction industryto tackle climate change. Particular attention has recentlybeen paid to the development and application of advancedtechnologies. However, to achieve the objective of energysaving and carbon reductions, a wide range of issues needto be taken into account in the building whole life analysis,some of which may not be addressed from a technicalperspective. To have a deep insight into this givenphenomenon, some exploratory work, including bothresearch (e.g. CaRB) and design (e.g. BedZED and theKingspan Lighthouse), are carried out in the UK. As aresult, it is argued that energy saving and carbon reductionsin buildings should be addressed from an integratedperspective, for instance a socio-technical perspective.Such view is also valuable to facilitate research anddevelopment of low carbon architecture in China. To saveenergy and reduce carbon emissions in the operationalphase of building occupation, architects’ responsibilitiesin the participatory design processes are redefined.关键词:低碳,节能,CO2减排,可持续性,气候变化Key words: Low carbon, Energy saving, Carbon reductions,Sustainability, Climate change

1. 引言

最近召开的哥本哈根会议(COP15 United NationsClimate Change Conference Copenhagen 7-18 Dec2009)再一次使全球气候变化成为公众关注的焦点。而由此引发的一系列政策变革,及其对国际一体化和区域间合作的冲击,也必然影响到社会生产和人民生活的各个层面。考虑到建筑在人们日常生产、生活中所起到的重要作用,以及其在社会整体耗能和CO2排放总量中所占的巨大比例,节能和CO2减排已经逐步成为今天建筑设计的重要目标。本文回顾了英国在低碳建筑方面(包括节能和CO2减排)的研究与发展,希望其中的一些经验和成果能够对国内的学者和建筑从业人员有所帮助。

2. 全球气候变化下英国的节能和CO2减排趋势目前,全球气候变化的不断加剧和由此引发的一系列问题已经开始直接威胁到人类的生存环境。在2007年的第四次气候变化评估报告中(Climate Change 2007:Impacts,Adaptation and Vulnerability),联合国政府间气候变化工作小组(UN’s Intergovernmental Panelon Climate Change)指出,阻止气候变化已经刻不容缓,各政府间必须紧密合作,采取及时有效的措施来控制引发全球气候变化的源头,而不能继续各自为战地去应付由气候变化所带来的区域性后果。

由于CO2是温室气体的主要成分之一,且对1750年以来的全球变暖效应影响巨大,因此,如何有效地减

[1]

在2008年到2012年间,减少12.5%温室气体的排放;

・至2010年,争取减少20%总体CO2排放;・设立长期的CO2减排目标,至2050年实现CO2减排60%,并争取在2020年实现减排26-32%。

在具体实施的过程中,这3种方法常被整合运用,以期取得最佳的效果。而英国政府也表示,为了能够实现这些极具挑战性的目标,公众必须认识到问题的严重性,联手加入到抵御气候变化的队伍中来。从某种程度上说,这一观点和布伦特兰报告(Bruntland Report,即“我们共同的未来”/Our Common Future)中所提倡的,通过大量的教育、讨论和公众参与来影响人们的态度、社会价值和精神层面的论断不谋而合。而英国相关政策的重点也由广泛的可持续发展概念进一步演化为三位一体的可持续性,强调了社会(Social/Equitable),经济(Economic)和环境(Environmental)3方面因素对社会可持续发展所起到的重要作用。

在以往的讨论中,节能和CO2减排常常被看作是可持续性问题中的环境篇章,因为其对气候变化的影响巨大而加以单独强调。但是,越来越多的研究人员已经开始意识到,对于可持续性的探讨必须采用一种综合的角度(Integrated Perspective)。而建立在这类系统思考(Systematic Thinking)基础上的新课题也日益成为今日低碳研究的焦点——如何能够在维持社会稳定和经济繁荣的情况下(确保可持续性的社会和经济因素),取得节能和CO2减排(可持续性的环境因素)的最终目标?

3. 可持续建筑设计:技术可持续说 VS. 生态可持续说

最近的一项统计指出,在英国的整体耗能和碳排放总量中,超过一半与住宅和办公建筑相关,另外,还有1/3源于人们往来于住家和办公建筑间的交通。虽然数字或有差异,但类似的情况也同样存在于其他的发达和发展中国家。显然,建筑的节能和CO2减排已经成为各政府应对气候变化的重头戏。相应的法令法规和设计策略也日益成为社会关注的焦点。

以住宅为例,由于英国政府计划在2006-2050年间兴建相当于现有住宅总量一半的新住宅,所以,目前住宅节能和CO2减排的政策重点主要集中在新建住宅方面。为了能够更好地完成“气候变化计划书”中所制定的CO2减排阶段性目标,英国政府计划于2016年实现所有新建住宅零碳排放。为实现这一宏伟目标,在多年试行“生态住宅评估”(BREEAM EcoHomes)的经验基础上,英政府于2007年推出了“可持续住宅规范”(TheCode for Sustainable Homes)(关于这两类评估系统的比较,请参见参考文献1)。在试行1年后,该规范于2008

少CO2排放已经成为阻止全球气候继续变暖的战略要点。因为现有的能源仍然是以高碳的化石燃料(如煤,石油,天然气等)为主,而且2/3以上的人为CO2排放都来自于人们生产和使用能源的过程,所以在阻止全球气候变化的研究中,节能和CO2减排常被合二为一地加以讨论。英国的哈德利气象中心(Meteorological OfficeHadley Centre)更通过模型论证,进一步指出,将能源(包括能源的生产和使用两个过程)和CO2排放综合起来进行探讨能够帮助人们更好地理解全球范围内的碳循环。

在英国,为了鼓励节能和CO2减排技术的发展和应用,同时改变人们在能源的生产和使用,以及CO2减排方面的相关意识和行为,大量的策略应运而生。其中被广泛认可的3种方法分别是:法规制度(Regulations),排放贸易(Emissions Trading)和相关税收(Taxation)。以法规制度为例,“气候变化计划书”(Climate ChangeProgramme)中强调了英国政府为实现CO2减排所制定的阶段性目标:

・在短期内取得并超过英国在京都协议(KyotoProtocol)中所签订的目标,和1990年(基准年)相比,

陈冰.英国林肯大学建筑学院助理研究员,谢菲尔德作者简介:

大学博士

康健.英国谢菲尔德大学建筑学院教授,剑桥大学博士

收稿日期:2009-12-31

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年开始正式在住宅市场上强制实施。而为了给住宅和相关产品市场足够的时间加以调整适应,新规范的引入也同样采用了循序渐进的方法:至2010年,所有新建住宅必须建立在有效的节能标准基础上,达到可持续住宅规范中的第三级;至2013年,所有新建住宅必须满足规范中第四级的要求;而至2016年,新建住宅必须在运用可再生能源的基础上满足规范中第六级(最高等级)的要求,实现零碳甚至负碳排放(规范中相关等级的具体要求,请参见参考文献2)。相应的辅助措施,如经济奖励(减免印花税等)和在住宅市场上倡导低碳消费观念等,也先后出台。

虽然英国政府不断推出与建筑节能和CO2减排相关的法令法规,但却并没有限制建筑师和相关从业人员在取得这些目标过程中所采用的策略和方法。于是,在建筑节能和CO2减排的设计策略方面,极具想像力的建筑师带给公众一个百家争鸣的局面,争论的课题涉及到不同因素在设计过程中的权重,技术所扮演的角色,美学的重要性,自然与建筑环境的关系,现阶段可持续建筑实践中所应采用的乐观或悲观态度等。而争议的焦点目前仍然集中在可持续建筑能否通过技术手段来实现?

在回顾建筑技术发展应用史的基础上不难看出,随着工业革命以来的技术高速发展,人与自然之间的关系也逐渐由“适应”转变为“演化”,并在随后的很长一段时间里,室内和室外环境在建筑设计中被人为地划分开。而且,随着用以改善室内环境的技术手段不断进步,公众对室外环境的关注度已经相对减弱。从某种程度上讲,这种态度的转变直接导致了目前的全球气候变化。今天,虽然人们已经开始意识到生存条件与自然环境的密切关系,但是大部分相关建筑技术研究仍然集中在那些可以即时改善室内环境的技术发展上。

在1995年,罗杰斯(Richard Rogers)对高技派进行了再定义,以期迎合当时盛行的绿色思潮。他强调,现在和未来的高端技术将有望矫正那些由粗制滥造和产品工业化所引发的一系列问题。其支持者,如福斯特(Norman Foster),里奇(Ian Ritchie),赫尔佐格(Thomas Herzog)等,也纷纷指出,此观点符合联合国环境与发展大会于1992年的报告(Earth Summit atRio)中所提出的中心思想。这股崇尚技术革新的力量,因为本身代表着“技术可持续说”,而其方式又吻合当前全球性的发展目标,因此,常常能够被不同的国家所接受,并成为倡导可持续发展时所采用的主流思想。到目前为止,技术性手段已经被广泛地应用在建筑设计和建造的各个方面,如采光、通风、保温隔热等等。但是,在某种程度上,这种观点在赋予当前建筑师无限创作自由

1 牛津生态住宅Ecohouse(图片来源: Sue Roaf,Mike Travers)

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度的同时,也把解决建筑遗留问题的关键过度地依赖于未知的技术革新。

因此,这一观点的反对者指出,到目前为止,根本就不存在完全绿色或者可持续的技术。而且,即使一些技术被贴上了生态(Eco-)、绿色(Green-)或者是可再生(Renewable-)的标签,这些细枝末节的技术并经不起系统化的推敲,而它们整合后能否有助于实现可持续发展则更值得质疑。在这种态度的支持下,“技术可持续说”的反对者针锋相对地提出了“生态可持续说”,强调在建筑设计和营造过程中,在采用任何附加技术前,建筑师必须优先考虑被动式的低碳策略,并鼓励社会已有生产和生活模式的转变。与“技术可持续说”试图通过技术的革新和市场化的手段来解决建筑设计所带来的问题相比,“生态可持续说”将目光放在了那些产生问题的根源上。但在实际工程中,在没有技术附加的情况下,建筑设计已经很难满足当前越来越严格的低碳规范要求。所以,即使是那些持生态观点的建筑师也不得不承认,技术的支持将有助于英国社会向可持续发展的方向迈出第一步。

因为这两种学说都各有利弊,更多的学者和建筑师在实践过程中倾向于采取一种中立的态度。在这些“技术折衷主义”拥护者的眼中,通过有选择地运用一些在实践中已经得到广泛肯定的技术,建筑师可以在不断提升的低碳建筑规范与已有的社会生产和生活模式间取得一种动态平衡,换言之,一种双赢的局面。然而,在实

际项目中,因为建筑的设计和营造必须首先满足相应的法规和程序,所以这些折衷主义者对低碳建筑所表现出的关注度仍然集中在技术部分。显然,在很大程度上,技术的发展和运用已经成为了当前建筑业界寻求可持续发展的支点。

4. 完整的可持续建筑观

基于全生命周期分析(Whole Life Analysis)的研究表明,建筑的能源消耗和CO2排放主要集中在建造和使用过程中,而建筑在长达数十年甚至上百年的使用过程中的能耗和CO2排放则比建造过程中的高很多。为了能够实现建筑使用过程中的节能和CO2减排目标,大量的研究和发展项目开始侧重于换角度思维,并将重心转移到在实践过程中更好地诠释“完整的可持续建筑观”这一概念上来。在这个基础上,技术的革新和孕育这种变化的社会文化背景被有机地联系在一起,人们开始从社会和技术的双重层面展望低碳建筑的研究与发展。下面的案例分析介绍了英国在相关方面所做出的努力,希望其中的一些经验和成果能够对国内的学者和建筑从业人员有所启发。

4.1 建筑的低碳设计

建筑示范案例是实现教育与研究目的的重要手段之一,并且有助于帮助公众接受新的设计理念和促使相关法规的实施。因此,在英国,大量以低碳建筑为主题的示范项目被建立起来,用以探索从社会和技术的双重层面来诠释“完整的可持续建筑观”的可行性。仍然以住

宅为例,相关的示范案例不仅有小规模的单体住宅设计,如牛津(Oxford)生态住宅(Ecohouse,图1),也包括了大规模的社区开发,如贝丁顿(Beddington)零耗能、零碳排放住宅(BedZED,图2、3)。而最新的另一个示范案例,金斯潘住宅(the Kingspan Lighthouse,图4-6),更向人们展示出,代表“可持续住宅规范”中最高标准的“零碳排放住宅 ”(Zero Carbon Homes),即英国所有新建住宅至2016年时必须达到的标准,是能够在实际项目中实现的。

值得注意的是,在这些代表着同时代可持续住宅最高技术水平的示范案例中,不论是2003年获斯特林奖(Stirling Prize)提名的贝丁顿零耗能、零碳排放住宅,还是代表着低碳住宅设计最新成就的金斯潘住宅,建筑师都特别强调了一个设计理念——为了实现在住宅使用过程中的节能和CO2减排目标,建筑师必须通过设计倡导一种低资源消耗的生活模式。这其中的道理显而易见,住宅本身所提供的只是一个居住环境,而住宅使用者的日常生活模式,包括他们对住宅的使用,以及对人居生活中交通、食物、废物循环等相关因素的选择,才是影响能源消耗和CO2排放的关键。为了能够在“后见之明”的基础上更好地学习和理解建筑师在设计早期所采用的低碳意图,下面将对有着相对较长建筑使用期的贝丁顿零耗能、零碳排放住宅,做进一步的分析和讨论。

作为探索零耗能、零碳排放建筑发展(Zero

2、3 贝丁顿零耗能、零碳排放住宅BedZED

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Energy/Emissions Development-ZED)的先行军,贝丁顿住宅设计过程中对不同因素的综合考量,以及对当时先进技术的整合运用,都已经随着广泛的讨论而为人熟知。因此在这里,关注的焦点被更多地放在了贝丁顿住宅设计人员对建筑使用过程中的节能和CO2减排等问题的思考上。

在设计的初期,贝丁顿住宅的建筑师邓斯特(BillDunster)就已经意识到,一个典型的英国家庭对生态资源的需求已经达到了地球可承受范围的3倍以上。即使贝丁顿住宅采用当时最先进的技术手段来减少住户的生

[2]态足迹(Ecological Footprint),地球上现有的生态资

然凭借着其计划书中所建议的可持续发展收益而成功赢得了这块土地的发展权。

在贝丁顿住宅投入使用后,项目的设计开发团队并没有就此结束他们的使命。相反,为了取得设计初期所提出的零耗能、零碳排放目标,项目团队继续通过多样的方法在贝丁顿住宅的使用者中倡导“单星球生存”理念,并鼓励他们转变原有的高耗能生活模式。该项目的“建筑使用评估”(Post-Occupancy Evaluation)指出,因为住户的积极配合,贝丁顿住宅的使用节能和CO2减排均达到(或近似达到)甚至是超过了预期的设想——和普通住宅相比,贝丁顿住宅的采暖耗能减少了88%(预设值90%),热水耗能减少了57%(预设值33%)电力耗能减少了25%(预设值33%),交通耗能减少了65%(预设值50%)。而在相应建筑技术的辅助下,贝丁顿住宅在使用过程中的整体CO2排放也较周边普通社区减少了90%以上。

回顾这个项目所展示的低碳建筑设计特点,以及和其他一些相关案例的比较分析,不难看出,单纯地依赖于技术的发展和运用并不能实现建筑节能和CO2减排的最终目标。如何通过设计过程将相关信息传递给建筑使用者,转变他们在节能和CO2减排方面的意识和行为,并进一步改变他们原有的高能耗生活模式才是问题的关键。这种本质的转变也有助于避免实际操作过程中的卡

[3]

哈箤-布鲁科斯效应(Khazzoom-Brookes postulate),

源容量仍然不能够满足住宅使用者的传统生活需求。换言之,英国惯常的居住生活模式在现有的生态资源和技术基础上是不可持续的,一种本质的转变已是刻不容缓。于是,在构建贝丁顿住宅之初,设计人员就提出了一种全新的零耗能、零碳排放生活方式(ZEDlife)。这种“单星球生存”(One Planet Living)理念(图7)旨在强调建筑环境讨论中的使用者核心论,并期望以此把节能和CO2减排的信息有效地传递给建筑使用者。邓斯特更指出,不论建筑师在设计过程中采用了何种技术手段,建筑本身达到了多高的可持续标准,最终还是建筑使用者的意识和行为决定了建筑实际能够取得的节能、废物循环和CO2减排效果。这种倡导全新生活模式的建筑设计在项目开发过程中取得了意想不到的回报。当地政府认为,贝丁顿零耗能、零碳排放住宅项目中的一些提案将有助于促进当地的总体可持续发展,而这些潜在的长期附加值是无法用价格来衡量的。于是,在土地报价低于当时市场价格的情况下,贝丁顿零耗能、零碳排放住宅的企划者(Peabody Trust and BioRegional)仍

4-6 金斯潘住宅(the Kingspan Lighthouse)(图片来源: http://www.     kingspanlighthouse.com)

7 “单星球生存”(One Planet Living)理念

即公众在有效节能措施下常潜意识地增加他们日常生活耗能的强度与频率,或去追求其他耗能享乐的行为模式。克拉克(Keith Clarke)也进一步指出,虽然政府设定的零碳建筑目标已经在建筑业内引发了一股技术革新的热潮,但是在目前,即使是在最大的建筑设计咨询

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公司里,有着低碳建筑设计经验的专家也非常有限。所以,与其局限于讨论如何设计、建造和监控低碳建筑,建筑从业人员不如将目光放在那些更能够及时有效地取得节能和CO2减排结果的方法上。这也是为何那些早期建立在社会和技术综合视角上的相关研究大多集中在政策手段的干预上——建立透明易懂的概念模型,并在此基础上对系统化的建设过程,不同参与者的相互关系,以及他们在不同阶段所扮演的角色等相关问题做出分析与调控。

4.2 建筑的低碳研究

除了上述的低碳建筑设计示范项目外,大量强调全面考虑建筑节能和CO2减排策略的科研项目也正在英国展开,如“完整的可持续设计理念”、“可变未来”、“如何使低碳建筑设计适应气候变化”等。在这些研究项目中,一个新近完成的课题“建筑的碳减排研究”(CarbonReductions in Buildings -CaRB),极好地向人们展示了英国当前低碳建筑研究领域的最新动向。

“建筑的碳减排研究”是一个由英国工程与物理科学研究委员会(EPSRC-Engineering and PhysicalSciences Research Council)和碳基金(Carbon Trust)共同资助的科研项目,旨在从社会和技术的综合层面来纵向探索建筑全生命周期中复杂的能耗和CO2排放问题。项目团队融合了英国在低碳建筑研究领域最为领先的5所大学,分别是谢菲尔德大学(University ofSheffield)、伦敦大学学院(UCL)、曼彻斯特大学

(University of Manchester)、瑞丁大学(University ofReading)和德蒙特福特大学(DeMonfort University)。

作为该项目的研究成果之一,在对以往建筑耗能等相关文献纵向回顾的基础上,一个用以帮助人们理解建筑节能和CO

之,进一步深化后的模型将有助于指导低碳建筑的下一步发展。

4.3 低碳建筑设计发展的挑战

虽然在英国政府的鼓励下,与低碳建筑相关的示范案例和研究分析呈现出一种积极的态势,但是低碳建筑的市场前景却不容乐观。综合上面的分析,不难看出建筑节能和CO2减排的关键就在于如何通过交流,中和不同参与者对低碳建筑的看法,并最终取得相关意见和行为上的统一。但是,在实际的建筑设计、建造、使用、再利用或废弃过程中,不同的参与人群常有着不同的动机,而且在不同的阶段对建筑本身又有着不同的权限和影响,所以在评价建筑的可持续因素时,他们强调问题的角度、顺序、形式和深度均会有所不同。

如果在设计过程中起主导作用的建筑师一味地采用技术手段来迎合建筑规范上对节能和CO2减排的要求,却不能有效地把可持续发展的讯息传递给建筑使用人群,那么,这些在建筑使用过程中起关键性作用的使用者,很有可能因为不能有效地运用那些先进技术而产生过量的能耗和CO2排放。在设计过程中,建筑师常常低估建筑使用过程中的能耗和CO2排放,而且预测值与实测值之间的差异非常显著,可以高达1倍,甚至3倍。而在建筑开发商的眼中,他们为低碳建筑技术的附加常需要负担额外至少3-7个百分点的预算,却并没有取得预想的节能和CO2减排结果。于是在市场上,建筑发展商认为开发低碳建筑的风险过高,且难以获得预想的结果;建筑设计人员认为开发商在推动低碳建筑市场化方面能动性不足,而建筑使用者又不能领会他们构建在技术支持基础上的可持续设计意图;而对于建筑使用人群而言,低碳的建筑理念哄抬了市场价格,却并没有给他们带来任何实惠。从某种程度上说,这种互相推卸责任的恶性循环,反映了当今社会中人们在探索可持续发展时所持的一种普遍态度——关注于权力而不是责任,热心于价格而不是价值。而其导致的结果就是,虽然全生命周期分析在研究建筑的节能和CO2减排等方面拥有广泛的理论支持,其理念却难以在实践的过程中加以贯彻实施。

在住宅市场上,这种恶性循环对节能和CO2减排的影响表现得尤为明显。办公建筑还可以通过专业人士或智能系统来整体监控相对简单的工作流程,但是在住宅的日常节能和CO2减排方面,复杂多样的使用人群,以及他们各自不同的生活模式显然难以通过一种技术的方法来加以调控。虽然相应的强制性法规和市场奖励方案先后出台,但是这些“由上至下”的方法是否能够解决目前低碳建筑市场所面临的问题尚属未知,面对这样一

减排复杂概念的贝叶斯网络模型

(Bayesian Belief Network)被初步构建起来(图8)。从这个模型中不难看出,技术提高所带来的“能耗品性能”(appliance performance)改善所影响的只是最终建筑CO2排放的一个部分。而相关“教育”对不同“社会集团”成员“环境意识”的影响,包括帮助他们在知识(Knowledge)、能动性(Motive)和价值观(Value)等各个层面的提升,才是实现建筑节能和CO2减排的关键。在这个模型的基础上,大量促进相关教育进一步发展的举措,如信息、培训,转变行为和参与意识等,也开始在社会中有针对性地展开,旨在化解不同人群在面临可持续挑战时可能产生的困惑与矛盾。

在很大的程度上,这个模型所反映的核心思想与先前案例分析中所得出的低碳建筑设计理念有着相辅相成的含义。模型的进一步深化,时间和权重系数的介入,将有望帮助不同参与者更好地理解自己在建筑全生命周期中所扮演的角色,以及自身行为对建筑最终能耗和CO2排放所产生的影响。而决策人群,包括政策的制定者、建筑发展商、建筑师和其他相关人员,也能够在这个模型的基础上更好地了解自己在低碳建筑发展中所处的位置,并在属于自身责任的关键点行之有效地介入。换言

8 建筑节能和CO2减排的贝叶斯网络模型(Bayesian Belief Network)

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种市场现状,大部分的相关人群都对低碳建筑持一种观望的态度。而另一方面,大量和参与式设计相关的研究和探讨却迅速展开,旨在为低碳建筑中的不同参与者构建一个交流的平台,并以此促进相关信息的传递。

5. 建筑师在低碳建筑发展过程中的责任研究显示,综合比较经济、社会和环境等各方面因素,如果想要在建筑全生命周期中取得理想的节能和CO2减排结果,必须在建筑设计的早期就为相应的策略做出全盘的考虑。而随着设计的深入和项目的展开,项目本身对低碳设想的投入,包括时间、金钱、相关人员的精力等,将会大幅增加,但是对最终建筑使用过程中能耗和CO2排放的影响却在大幅减弱。很明显,建筑师在设计初期的整体策略选择将对建筑的实际节能和CO2减排起到决定性的作用。

如前文所述,为了帮助低碳建筑走出目前的市场困境,参与式的设计过程已经被广泛地强调。而建筑师在这种协作设计模式下的责任也被进一步地加以讨论。马库斯指出,人们对建筑师在社会发展过程中所扮演的角色常有三种普遍的认识,而这三种看法又不可避免地影响着未来社会的走向。第一种看法是建筑师保持着传统意义上的独立,并被动地作用于设计过程中产生的新问题。在这种情况下,当新生事物的介入,如这里所说的参与式低碳建筑设计理念,开始质疑或威胁到建筑师的传统角色时,建筑师或者迅速将自己标榜为低碳建筑流程中多专业团队协作时的唯一领航员,又或者固守着他们原有的美学和功能领域而对新生事物不予理睬。第二种看法与第一种看法截然相反,在这种革新的思路中,建筑师主动放弃了在设计过程中的独立性和影响力,他们视自己为低碳建筑的代言人而非专家,并提倡在设计决策过程中和建筑使用者进行无差别交流。尽管这种观点本身体现出一种时尚的民主概念,但是,在实际运用中却常导致设计决策过程的异常困难——除了示范项目外,建筑师不再对其他参与者有任何的影响力,也不再对自身以外的资源有任何控制和调配权。这种情况在极端时甚至有可能会导致建筑专业化的终结。第三种看法处于上述两种极端态度之间,建筑师仍然保持着他们的专业地位,但却在设计过程中尽可能地鼓励其他相关人群的参与。在这种情况下,建筑师常会采用一系列较新的设计手法,如通过调查咨询收集公众意见,通过计算机辅助进行模拟预测等,来判断低碳设计问题的关键因素,使它们在互动式的决策过程中显现出来,并根据其他参与者的意见制定相应的解决方案。在这种参与式设计环境中,建筑师不再像传统意义上那样专制地操控着最终的决策,但是,作为促进信息传递和联系设计交流

的纽带,他们仍然可以凭借着自身多元化的知识背景,为设计过程提供专业化的决策分析和指导。

在上述的三种观点中,第三种态度才是建筑师在参与式低碳建筑设计中所应该具备和提倡的。因为只有这样,建筑师才能有效地解决设计初期不同参与人群之间信息不对称的问题,并最终取得建筑节能和CO2减排的实质性结果。但是在实际的建筑案例中,大部分建筑师仍然普遍沿用第一种态度。他们习惯性地通过技术手段将低碳建筑划入自身的专业范畴,以方便他们运用业已习惯的“语言”和“品位”来对这个新生事物加以控制。在这种情况下,他们继续将注意力集中在设计本身上,而忽略了如何将他们对低碳的设想传递给其他相关人群。即使大量的研究已经表明,设计过程中建筑师对建筑能耗和CO2排放的预测值和建筑使用过程中的实测值常存在着显著的差异,建筑师,甚至于一些建筑发展商,仍然倾向于使用设计过程中建立在理想使用环境下(Standard Occupancy)的预测数据来描述建筑在节能和CO2减排等方面的性能。这种行为导致的直接结果就是,低碳建筑市场上泡沫化现象严重,市场对“建筑使用评估”(Post-Occupancy Evaluation)的需求不盛,而建筑在实际的节能和CO2减排收效上也进展缓慢。诚然,这种现象和当今社会所提倡的大发展方针是分不开的——社会期待在技术支持下的可持续进一步发展,所以相关的低碳建筑教育也只是强调了建筑节能和CO2减排的技术层面,却忽视了对建筑师在协调多团队合作时所需的多元化知识的培养。但是,在另一方面,这种现象也反映出,在这个以可持续发展为主题的时代里,建筑师和其他相关从业人员在考量低碳建筑问题时所应具备的职业道德观和责任心有必要在教育过程中被进一步加以细化和强调。

6. 结语

综上所述,在探讨建筑的节能和CO2减排问题时,建筑师需要具有高度的时代责任感,并采用一种整体的思考模式和综合的分析态度。事实上,建立在建筑全生命周期分析(可持续性的经济因素)的基础上,通过社会和技术的双重层面(可持续行的社会因素)来探讨建筑中的节能和CO2减排等问题(可持续行的环境因素),这个过程本身就代表了一种可持续化的全局观。

在中国,由于人口众多且在可持续发展方面的意识普遍偏低等客观事实所引发的一系列问题,如CO2排放和耗能基数过大,公众对西方发达国家高耗能生活方式的迷恋和追求,加上建立在相对较低技术水平上、以高资源损耗率为代价的社会快速发展,更使得这种全局观在探讨低碳建筑的发展和走向时显得尤为重要。□

参考文献:

1. Chen B., Pitts A. and Ward I., 2008. Indicator forsustainable housing design: from EcoHomes to theCode for Sustainable Homes. In: the 25th Passive andLow Energy Architecture Conference Proceeding (PLEA2008). Dublin: 2008.

2. Department for Communities and Local Government(DCLG), 2008. The Code for Sustainable Homes:Setting the standard in sustainability for new homes.London: Communities and Local GovernmentPublications.

3. Lazarus N. 2003. Beddington Zero (Fossil) EnergyDevelopment Toolkit for Carbon Neutral Developments-Part 1 and 2. Wallington:Bioregional DevelopmentGroup.

4. 夏菁,黄作栋,英国贝丁顿零耗能发展项目. 世界建筑,2004(8):76-79注释:

[1] 全球气候正在逐步变暖。在过去的100年中(1906-2005),全球平均气温已经升高了0.74℃,而其中的0.4℃是在过去的30年内完成的(1750-2005)。温室气体中的CO2,甲烷和CO是形成温室效应的主要原因。研究表明自1750年以来(至2005年),全球气温升高总量的75%是由于这3种气体的辐射效应所导致的,而在这其中CO2更起着决定性的作用——直接导致了约56%的温度变化。

[2] 生态足迹(Ecological Footprint)是一种衡量人为因素对生态环境影响的计算工具。通过比较一个特定时期内的人为生态需求与地球生态容量之间的关系,生态足迹旨在帮助人们更好地理解人与自然的关系。而且通过快照模式,生态足迹可以被用来解释可持续性的中心问题——现有生态圈中,已经有多少部分被人类行为所影响或消耗?这个概念可以被推广到区域乃至国家的范畴。

[3] 卡哈箤-布鲁科斯原理(Khazzoom-Brookespostulate)先后被卡哈箤(Khazzoom 1980)和布鲁科斯(Brookes 1990)发现和论证。该理论指出,随着有效节能措施的推广运用,公众在能源方面的花费下降却常会导致意想不到的结果。一种是他们因为能源开销的下调而增加他们的日常生活耗能行为的频率,另一种是他们将在能源开销部分节省下来的钱去购买其他的耗能产品和服务。在这两种情况下,社会不但不能取得节能的初衷,而且常会导致能源消耗总量增加的负面结果。

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LOW CARBON ARCHITECTURE IN THE UK: RESEARCH AND DEVELOPMENT (R&D) FROM ANINTEGRATED PERSPECTIVE

陈冰,康健/CHEN Bing, KANG Jian

摘要:随着全球气候变化成为公众关注的焦点,可持续发展的观念已经渗透到社会生产和生活的各个层面。在建筑业界,大部分的相关讨论都集中在技术方面。但研究表明,单一地依赖现有的建筑技术并不能真正实现节能和CO2减排的最终目标。本文通过对英国在低碳建筑研究(如CaRB科研项目)和设计(从BedZED到金斯潘住宅的案例)方面的分析,旨在为中国的学者和建筑师提供相关的经验——如何从一种更加全面的角度,即在全生命周期分析的基础上,从社会和技术的双重层面来看待建筑的节能和CO2减排。在这个可持续发展全局观的视角上,建筑师在低碳建筑参与式设计过程中所扮演的角色也被赋予了全新的含义。

Abstract: It is widely acknowledged that sustainabilityprinciples should be addressed in the construction industryto tackle climate change. Particular attention has recentlybeen paid to the development and application of advancedtechnologies. However, to achieve the objective of energysaving and carbon reductions, a wide range of issues needto be taken into account in the building whole life analysis,some of which may not be addressed from a technicalperspective. To have a deep insight into this givenphenomenon, some exploratory work, including bothresearch (e.g. CaRB) and design (e.g. BedZED and theKingspan Lighthouse), are carried out in the UK. As aresult, it is argued that energy saving and carbon reductionsin buildings should be addressed from an integratedperspective, for instance a socio-technical perspective.Such view is also valuable to facilitate research anddevelopment of low carbon architecture in China. To saveenergy and reduce carbon emissions in the operationalphase of building occupation, architects’ responsibilitiesin the participatory design processes are redefined.关键词:低碳,节能,CO2减排,可持续性,气候变化Key words: Low carbon, Energy saving, Carbon reductions,Sustainability, Climate change

1. 引言

最近召开的哥本哈根会议(COP15 United NationsClimate Change Conference Copenhagen 7-18 Dec2009)再一次使全球气候变化成为公众关注的焦点。而由此引发的一系列政策变革,及其对国际一体化和区域间合作的冲击,也必然影响到社会生产和人民生活的各个层面。考虑到建筑在人们日常生产、生活中所起到的重要作用,以及其在社会整体耗能和CO2排放总量中所占的巨大比例,节能和CO2减排已经逐步成为今天建筑设计的重要目标。本文回顾了英国在低碳建筑方面(包括节能和CO2减排)的研究与发展,希望其中的一些经验和成果能够对国内的学者和建筑从业人员有所帮助。

2. 全球气候变化下英国的节能和CO2减排趋势目前,全球气候变化的不断加剧和由此引发的一系列问题已经开始直接威胁到人类的生存环境。在2007年的第四次气候变化评估报告中(Climate Change 2007:Impacts,Adaptation and Vulnerability),联合国政府间气候变化工作小组(UN’s Intergovernmental Panelon Climate Change)指出,阻止气候变化已经刻不容缓,各政府间必须紧密合作,采取及时有效的措施来控制引发全球气候变化的源头,而不能继续各自为战地去应付由气候变化所带来的区域性后果。

由于CO2是温室气体的主要成分之一,且对1750年以来的全球变暖效应影响巨大,因此,如何有效地减

[1]

在2008年到2012年间,减少12.5%温室气体的排放;

・至2010年,争取减少20%总体CO2排放;・设立长期的CO2减排目标,至2050年实现CO2减排60%,并争取在2020年实现减排26-32%。

在具体实施的过程中,这3种方法常被整合运用,以期取得最佳的效果。而英国政府也表示,为了能够实现这些极具挑战性的目标,公众必须认识到问题的严重性,联手加入到抵御气候变化的队伍中来。从某种程度上说,这一观点和布伦特兰报告(Bruntland Report,即“我们共同的未来”/Our Common Future)中所提倡的,通过大量的教育、讨论和公众参与来影响人们的态度、社会价值和精神层面的论断不谋而合。而英国相关政策的重点也由广泛的可持续发展概念进一步演化为三位一体的可持续性,强调了社会(Social/Equitable),经济(Economic)和环境(Environmental)3方面因素对社会可持续发展所起到的重要作用。

在以往的讨论中,节能和CO2减排常常被看作是可持续性问题中的环境篇章,因为其对气候变化的影响巨大而加以单独强调。但是,越来越多的研究人员已经开始意识到,对于可持续性的探讨必须采用一种综合的角度(Integrated Perspective)。而建立在这类系统思考(Systematic Thinking)基础上的新课题也日益成为今日低碳研究的焦点——如何能够在维持社会稳定和经济繁荣的情况下(确保可持续性的社会和经济因素),取得节能和CO2减排(可持续性的环境因素)的最终目标?

3. 可持续建筑设计:技术可持续说 VS. 生态可持续说

最近的一项统计指出,在英国的整体耗能和碳排放总量中,超过一半与住宅和办公建筑相关,另外,还有1/3源于人们往来于住家和办公建筑间的交通。虽然数字或有差异,但类似的情况也同样存在于其他的发达和发展中国家。显然,建筑的节能和CO2减排已经成为各政府应对气候变化的重头戏。相应的法令法规和设计策略也日益成为社会关注的焦点。

以住宅为例,由于英国政府计划在2006-2050年间兴建相当于现有住宅总量一半的新住宅,所以,目前住宅节能和CO2减排的政策重点主要集中在新建住宅方面。为了能够更好地完成“气候变化计划书”中所制定的CO2减排阶段性目标,英国政府计划于2016年实现所有新建住宅零碳排放。为实现这一宏伟目标,在多年试行“生态住宅评估”(BREEAM EcoHomes)的经验基础上,英政府于2007年推出了“可持续住宅规范”(TheCode for Sustainable Homes)(关于这两类评估系统的比较,请参见参考文献1)。在试行1年后,该规范于2008

少CO2排放已经成为阻止全球气候继续变暖的战略要点。因为现有的能源仍然是以高碳的化石燃料(如煤,石油,天然气等)为主,而且2/3以上的人为CO2排放都来自于人们生产和使用能源的过程,所以在阻止全球气候变化的研究中,节能和CO2减排常被合二为一地加以讨论。英国的哈德利气象中心(Meteorological OfficeHadley Centre)更通过模型论证,进一步指出,将能源(包括能源的生产和使用两个过程)和CO2排放综合起来进行探讨能够帮助人们更好地理解全球范围内的碳循环。

在英国,为了鼓励节能和CO2减排技术的发展和应用,同时改变人们在能源的生产和使用,以及CO2减排方面的相关意识和行为,大量的策略应运而生。其中被广泛认可的3种方法分别是:法规制度(Regulations),排放贸易(Emissions Trading)和相关税收(Taxation)。以法规制度为例,“气候变化计划书”(Climate ChangeProgramme)中强调了英国政府为实现CO2减排所制定的阶段性目标:

・在短期内取得并超过英国在京都协议(KyotoProtocol)中所签订的目标,和1990年(基准年)相比,

陈冰.英国林肯大学建筑学院助理研究员,谢菲尔德作者简介:

大学博士

康健.英国谢菲尔德大学建筑学院教授,剑桥大学博士

收稿日期:2009-12-31

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年开始正式在住宅市场上强制实施。而为了给住宅和相关产品市场足够的时间加以调整适应,新规范的引入也同样采用了循序渐进的方法:至2010年,所有新建住宅必须建立在有效的节能标准基础上,达到可持续住宅规范中的第三级;至2013年,所有新建住宅必须满足规范中第四级的要求;而至2016年,新建住宅必须在运用可再生能源的基础上满足规范中第六级(最高等级)的要求,实现零碳甚至负碳排放(规范中相关等级的具体要求,请参见参考文献2)。相应的辅助措施,如经济奖励(减免印花税等)和在住宅市场上倡导低碳消费观念等,也先后出台。

虽然英国政府不断推出与建筑节能和CO2减排相关的法令法规,但却并没有限制建筑师和相关从业人员在取得这些目标过程中所采用的策略和方法。于是,在建筑节能和CO2减排的设计策略方面,极具想像力的建筑师带给公众一个百家争鸣的局面,争论的课题涉及到不同因素在设计过程中的权重,技术所扮演的角色,美学的重要性,自然与建筑环境的关系,现阶段可持续建筑实践中所应采用的乐观或悲观态度等。而争议的焦点目前仍然集中在可持续建筑能否通过技术手段来实现?

在回顾建筑技术发展应用史的基础上不难看出,随着工业革命以来的技术高速发展,人与自然之间的关系也逐渐由“适应”转变为“演化”,并在随后的很长一段时间里,室内和室外环境在建筑设计中被人为地划分开。而且,随着用以改善室内环境的技术手段不断进步,公众对室外环境的关注度已经相对减弱。从某种程度上讲,这种态度的转变直接导致了目前的全球气候变化。今天,虽然人们已经开始意识到生存条件与自然环境的密切关系,但是大部分相关建筑技术研究仍然集中在那些可以即时改善室内环境的技术发展上。

在1995年,罗杰斯(Richard Rogers)对高技派进行了再定义,以期迎合当时盛行的绿色思潮。他强调,现在和未来的高端技术将有望矫正那些由粗制滥造和产品工业化所引发的一系列问题。其支持者,如福斯特(Norman Foster),里奇(Ian Ritchie),赫尔佐格(Thomas Herzog)等,也纷纷指出,此观点符合联合国环境与发展大会于1992年的报告(Earth Summit atRio)中所提出的中心思想。这股崇尚技术革新的力量,因为本身代表着“技术可持续说”,而其方式又吻合当前全球性的发展目标,因此,常常能够被不同的国家所接受,并成为倡导可持续发展时所采用的主流思想。到目前为止,技术性手段已经被广泛地应用在建筑设计和建造的各个方面,如采光、通风、保温隔热等等。但是,在某种程度上,这种观点在赋予当前建筑师无限创作自由

1 牛津生态住宅Ecohouse(图片来源: Sue Roaf,Mike Travers)

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度的同时,也把解决建筑遗留问题的关键过度地依赖于未知的技术革新。

因此,这一观点的反对者指出,到目前为止,根本就不存在完全绿色或者可持续的技术。而且,即使一些技术被贴上了生态(Eco-)、绿色(Green-)或者是可再生(Renewable-)的标签,这些细枝末节的技术并经不起系统化的推敲,而它们整合后能否有助于实现可持续发展则更值得质疑。在这种态度的支持下,“技术可持续说”的反对者针锋相对地提出了“生态可持续说”,强调在建筑设计和营造过程中,在采用任何附加技术前,建筑师必须优先考虑被动式的低碳策略,并鼓励社会已有生产和生活模式的转变。与“技术可持续说”试图通过技术的革新和市场化的手段来解决建筑设计所带来的问题相比,“生态可持续说”将目光放在了那些产生问题的根源上。但在实际工程中,在没有技术附加的情况下,建筑设计已经很难满足当前越来越严格的低碳规范要求。所以,即使是那些持生态观点的建筑师也不得不承认,技术的支持将有助于英国社会向可持续发展的方向迈出第一步。

因为这两种学说都各有利弊,更多的学者和建筑师在实践过程中倾向于采取一种中立的态度。在这些“技术折衷主义”拥护者的眼中,通过有选择地运用一些在实践中已经得到广泛肯定的技术,建筑师可以在不断提升的低碳建筑规范与已有的社会生产和生活模式间取得一种动态平衡,换言之,一种双赢的局面。然而,在实

际项目中,因为建筑的设计和营造必须首先满足相应的法规和程序,所以这些折衷主义者对低碳建筑所表现出的关注度仍然集中在技术部分。显然,在很大程度上,技术的发展和运用已经成为了当前建筑业界寻求可持续发展的支点。

4. 完整的可持续建筑观

基于全生命周期分析(Whole Life Analysis)的研究表明,建筑的能源消耗和CO2排放主要集中在建造和使用过程中,而建筑在长达数十年甚至上百年的使用过程中的能耗和CO2排放则比建造过程中的高很多。为了能够实现建筑使用过程中的节能和CO2减排目标,大量的研究和发展项目开始侧重于换角度思维,并将重心转移到在实践过程中更好地诠释“完整的可持续建筑观”这一概念上来。在这个基础上,技术的革新和孕育这种变化的社会文化背景被有机地联系在一起,人们开始从社会和技术的双重层面展望低碳建筑的研究与发展。下面的案例分析介绍了英国在相关方面所做出的努力,希望其中的一些经验和成果能够对国内的学者和建筑从业人员有所启发。

4.1 建筑的低碳设计

建筑示范案例是实现教育与研究目的的重要手段之一,并且有助于帮助公众接受新的设计理念和促使相关法规的实施。因此,在英国,大量以低碳建筑为主题的示范项目被建立起来,用以探索从社会和技术的双重层面来诠释“完整的可持续建筑观”的可行性。仍然以住

宅为例,相关的示范案例不仅有小规模的单体住宅设计,如牛津(Oxford)生态住宅(Ecohouse,图1),也包括了大规模的社区开发,如贝丁顿(Beddington)零耗能、零碳排放住宅(BedZED,图2、3)。而最新的另一个示范案例,金斯潘住宅(the Kingspan Lighthouse,图4-6),更向人们展示出,代表“可持续住宅规范”中最高标准的“零碳排放住宅 ”(Zero Carbon Homes),即英国所有新建住宅至2016年时必须达到的标准,是能够在实际项目中实现的。

值得注意的是,在这些代表着同时代可持续住宅最高技术水平的示范案例中,不论是2003年获斯特林奖(Stirling Prize)提名的贝丁顿零耗能、零碳排放住宅,还是代表着低碳住宅设计最新成就的金斯潘住宅,建筑师都特别强调了一个设计理念——为了实现在住宅使用过程中的节能和CO2减排目标,建筑师必须通过设计倡导一种低资源消耗的生活模式。这其中的道理显而易见,住宅本身所提供的只是一个居住环境,而住宅使用者的日常生活模式,包括他们对住宅的使用,以及对人居生活中交通、食物、废物循环等相关因素的选择,才是影响能源消耗和CO2排放的关键。为了能够在“后见之明”的基础上更好地学习和理解建筑师在设计早期所采用的低碳意图,下面将对有着相对较长建筑使用期的贝丁顿零耗能、零碳排放住宅,做进一步的分析和讨论。

作为探索零耗能、零碳排放建筑发展(Zero

2、3 贝丁顿零耗能、零碳排放住宅BedZED

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Energy/Emissions Development-ZED)的先行军,贝丁顿住宅设计过程中对不同因素的综合考量,以及对当时先进技术的整合运用,都已经随着广泛的讨论而为人熟知。因此在这里,关注的焦点被更多地放在了贝丁顿住宅设计人员对建筑使用过程中的节能和CO2减排等问题的思考上。

在设计的初期,贝丁顿住宅的建筑师邓斯特(BillDunster)就已经意识到,一个典型的英国家庭对生态资源的需求已经达到了地球可承受范围的3倍以上。即使贝丁顿住宅采用当时最先进的技术手段来减少住户的生

[2]态足迹(Ecological Footprint),地球上现有的生态资

然凭借着其计划书中所建议的可持续发展收益而成功赢得了这块土地的发展权。

在贝丁顿住宅投入使用后,项目的设计开发团队并没有就此结束他们的使命。相反,为了取得设计初期所提出的零耗能、零碳排放目标,项目团队继续通过多样的方法在贝丁顿住宅的使用者中倡导“单星球生存”理念,并鼓励他们转变原有的高耗能生活模式。该项目的“建筑使用评估”(Post-Occupancy Evaluation)指出,因为住户的积极配合,贝丁顿住宅的使用节能和CO2减排均达到(或近似达到)甚至是超过了预期的设想——和普通住宅相比,贝丁顿住宅的采暖耗能减少了88%(预设值90%),热水耗能减少了57%(预设值33%)电力耗能减少了25%(预设值33%),交通耗能减少了65%(预设值50%)。而在相应建筑技术的辅助下,贝丁顿住宅在使用过程中的整体CO2排放也较周边普通社区减少了90%以上。

回顾这个项目所展示的低碳建筑设计特点,以及和其他一些相关案例的比较分析,不难看出,单纯地依赖于技术的发展和运用并不能实现建筑节能和CO2减排的最终目标。如何通过设计过程将相关信息传递给建筑使用者,转变他们在节能和CO2减排方面的意识和行为,并进一步改变他们原有的高能耗生活模式才是问题的关键。这种本质的转变也有助于避免实际操作过程中的卡

[3]

哈箤-布鲁科斯效应(Khazzoom-Brookes postulate),

源容量仍然不能够满足住宅使用者的传统生活需求。换言之,英国惯常的居住生活模式在现有的生态资源和技术基础上是不可持续的,一种本质的转变已是刻不容缓。于是,在构建贝丁顿住宅之初,设计人员就提出了一种全新的零耗能、零碳排放生活方式(ZEDlife)。这种“单星球生存”(One Planet Living)理念(图7)旨在强调建筑环境讨论中的使用者核心论,并期望以此把节能和CO2减排的信息有效地传递给建筑使用者。邓斯特更指出,不论建筑师在设计过程中采用了何种技术手段,建筑本身达到了多高的可持续标准,最终还是建筑使用者的意识和行为决定了建筑实际能够取得的节能、废物循环和CO2减排效果。这种倡导全新生活模式的建筑设计在项目开发过程中取得了意想不到的回报。当地政府认为,贝丁顿零耗能、零碳排放住宅项目中的一些提案将有助于促进当地的总体可持续发展,而这些潜在的长期附加值是无法用价格来衡量的。于是,在土地报价低于当时市场价格的情况下,贝丁顿零耗能、零碳排放住宅的企划者(Peabody Trust and BioRegional)仍

4-6 金斯潘住宅(the Kingspan Lighthouse)(图片来源: http://www.     kingspanlighthouse.com)

7 “单星球生存”(One Planet Living)理念

即公众在有效节能措施下常潜意识地增加他们日常生活耗能的强度与频率,或去追求其他耗能享乐的行为模式。克拉克(Keith Clarke)也进一步指出,虽然政府设定的零碳建筑目标已经在建筑业内引发了一股技术革新的热潮,但是在目前,即使是在最大的建筑设计咨询

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公司里,有着低碳建筑设计经验的专家也非常有限。所以,与其局限于讨论如何设计、建造和监控低碳建筑,建筑从业人员不如将目光放在那些更能够及时有效地取得节能和CO2减排结果的方法上。这也是为何那些早期建立在社会和技术综合视角上的相关研究大多集中在政策手段的干预上——建立透明易懂的概念模型,并在此基础上对系统化的建设过程,不同参与者的相互关系,以及他们在不同阶段所扮演的角色等相关问题做出分析与调控。

4.2 建筑的低碳研究

除了上述的低碳建筑设计示范项目外,大量强调全面考虑建筑节能和CO2减排策略的科研项目也正在英国展开,如“完整的可持续设计理念”、“可变未来”、“如何使低碳建筑设计适应气候变化”等。在这些研究项目中,一个新近完成的课题“建筑的碳减排研究”(CarbonReductions in Buildings -CaRB),极好地向人们展示了英国当前低碳建筑研究领域的最新动向。

“建筑的碳减排研究”是一个由英国工程与物理科学研究委员会(EPSRC-Engineering and PhysicalSciences Research Council)和碳基金(Carbon Trust)共同资助的科研项目,旨在从社会和技术的综合层面来纵向探索建筑全生命周期中复杂的能耗和CO2排放问题。项目团队融合了英国在低碳建筑研究领域最为领先的5所大学,分别是谢菲尔德大学(University ofSheffield)、伦敦大学学院(UCL)、曼彻斯特大学

(University of Manchester)、瑞丁大学(University ofReading)和德蒙特福特大学(DeMonfort University)。

作为该项目的研究成果之一,在对以往建筑耗能等相关文献纵向回顾的基础上,一个用以帮助人们理解建筑节能和CO

之,进一步深化后的模型将有助于指导低碳建筑的下一步发展。

4.3 低碳建筑设计发展的挑战

虽然在英国政府的鼓励下,与低碳建筑相关的示范案例和研究分析呈现出一种积极的态势,但是低碳建筑的市场前景却不容乐观。综合上面的分析,不难看出建筑节能和CO2减排的关键就在于如何通过交流,中和不同参与者对低碳建筑的看法,并最终取得相关意见和行为上的统一。但是,在实际的建筑设计、建造、使用、再利用或废弃过程中,不同的参与人群常有着不同的动机,而且在不同的阶段对建筑本身又有着不同的权限和影响,所以在评价建筑的可持续因素时,他们强调问题的角度、顺序、形式和深度均会有所不同。

如果在设计过程中起主导作用的建筑师一味地采用技术手段来迎合建筑规范上对节能和CO2减排的要求,却不能有效地把可持续发展的讯息传递给建筑使用人群,那么,这些在建筑使用过程中起关键性作用的使用者,很有可能因为不能有效地运用那些先进技术而产生过量的能耗和CO2排放。在设计过程中,建筑师常常低估建筑使用过程中的能耗和CO2排放,而且预测值与实测值之间的差异非常显著,可以高达1倍,甚至3倍。而在建筑开发商的眼中,他们为低碳建筑技术的附加常需要负担额外至少3-7个百分点的预算,却并没有取得预想的节能和CO2减排结果。于是在市场上,建筑发展商认为开发低碳建筑的风险过高,且难以获得预想的结果;建筑设计人员认为开发商在推动低碳建筑市场化方面能动性不足,而建筑使用者又不能领会他们构建在技术支持基础上的可持续设计意图;而对于建筑使用人群而言,低碳的建筑理念哄抬了市场价格,却并没有给他们带来任何实惠。从某种程度上说,这种互相推卸责任的恶性循环,反映了当今社会中人们在探索可持续发展时所持的一种普遍态度——关注于权力而不是责任,热心于价格而不是价值。而其导致的结果就是,虽然全生命周期分析在研究建筑的节能和CO2减排等方面拥有广泛的理论支持,其理念却难以在实践的过程中加以贯彻实施。

在住宅市场上,这种恶性循环对节能和CO2减排的影响表现得尤为明显。办公建筑还可以通过专业人士或智能系统来整体监控相对简单的工作流程,但是在住宅的日常节能和CO2减排方面,复杂多样的使用人群,以及他们各自不同的生活模式显然难以通过一种技术的方法来加以调控。虽然相应的强制性法规和市场奖励方案先后出台,但是这些“由上至下”的方法是否能够解决目前低碳建筑市场所面临的问题尚属未知,面对这样一

减排复杂概念的贝叶斯网络模型

(Bayesian Belief Network)被初步构建起来(图8)。从这个模型中不难看出,技术提高所带来的“能耗品性能”(appliance performance)改善所影响的只是最终建筑CO2排放的一个部分。而相关“教育”对不同“社会集团”成员“环境意识”的影响,包括帮助他们在知识(Knowledge)、能动性(Motive)和价值观(Value)等各个层面的提升,才是实现建筑节能和CO2减排的关键。在这个模型的基础上,大量促进相关教育进一步发展的举措,如信息、培训,转变行为和参与意识等,也开始在社会中有针对性地展开,旨在化解不同人群在面临可持续挑战时可能产生的困惑与矛盾。

在很大的程度上,这个模型所反映的核心思想与先前案例分析中所得出的低碳建筑设计理念有着相辅相成的含义。模型的进一步深化,时间和权重系数的介入,将有望帮助不同参与者更好地理解自己在建筑全生命周期中所扮演的角色,以及自身行为对建筑最终能耗和CO2排放所产生的影响。而决策人群,包括政策的制定者、建筑发展商、建筑师和其他相关人员,也能够在这个模型的基础上更好地了解自己在低碳建筑发展中所处的位置,并在属于自身责任的关键点行之有效地介入。换言

8 建筑节能和CO2减排的贝叶斯网络模型(Bayesian Belief Network)

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种市场现状,大部分的相关人群都对低碳建筑持一种观望的态度。而另一方面,大量和参与式设计相关的研究和探讨却迅速展开,旨在为低碳建筑中的不同参与者构建一个交流的平台,并以此促进相关信息的传递。

5. 建筑师在低碳建筑发展过程中的责任研究显示,综合比较经济、社会和环境等各方面因素,如果想要在建筑全生命周期中取得理想的节能和CO2减排结果,必须在建筑设计的早期就为相应的策略做出全盘的考虑。而随着设计的深入和项目的展开,项目本身对低碳设想的投入,包括时间、金钱、相关人员的精力等,将会大幅增加,但是对最终建筑使用过程中能耗和CO2排放的影响却在大幅减弱。很明显,建筑师在设计初期的整体策略选择将对建筑的实际节能和CO2减排起到决定性的作用。

如前文所述,为了帮助低碳建筑走出目前的市场困境,参与式的设计过程已经被广泛地强调。而建筑师在这种协作设计模式下的责任也被进一步地加以讨论。马库斯指出,人们对建筑师在社会发展过程中所扮演的角色常有三种普遍的认识,而这三种看法又不可避免地影响着未来社会的走向。第一种看法是建筑师保持着传统意义上的独立,并被动地作用于设计过程中产生的新问题。在这种情况下,当新生事物的介入,如这里所说的参与式低碳建筑设计理念,开始质疑或威胁到建筑师的传统角色时,建筑师或者迅速将自己标榜为低碳建筑流程中多专业团队协作时的唯一领航员,又或者固守着他们原有的美学和功能领域而对新生事物不予理睬。第二种看法与第一种看法截然相反,在这种革新的思路中,建筑师主动放弃了在设计过程中的独立性和影响力,他们视自己为低碳建筑的代言人而非专家,并提倡在设计决策过程中和建筑使用者进行无差别交流。尽管这种观点本身体现出一种时尚的民主概念,但是,在实际运用中却常导致设计决策过程的异常困难——除了示范项目外,建筑师不再对其他参与者有任何的影响力,也不再对自身以外的资源有任何控制和调配权。这种情况在极端时甚至有可能会导致建筑专业化的终结。第三种看法处于上述两种极端态度之间,建筑师仍然保持着他们的专业地位,但却在设计过程中尽可能地鼓励其他相关人群的参与。在这种情况下,建筑师常会采用一系列较新的设计手法,如通过调查咨询收集公众意见,通过计算机辅助进行模拟预测等,来判断低碳设计问题的关键因素,使它们在互动式的决策过程中显现出来,并根据其他参与者的意见制定相应的解决方案。在这种参与式设计环境中,建筑师不再像传统意义上那样专制地操控着最终的决策,但是,作为促进信息传递和联系设计交流

的纽带,他们仍然可以凭借着自身多元化的知识背景,为设计过程提供专业化的决策分析和指导。

在上述的三种观点中,第三种态度才是建筑师在参与式低碳建筑设计中所应该具备和提倡的。因为只有这样,建筑师才能有效地解决设计初期不同参与人群之间信息不对称的问题,并最终取得建筑节能和CO2减排的实质性结果。但是在实际的建筑案例中,大部分建筑师仍然普遍沿用第一种态度。他们习惯性地通过技术手段将低碳建筑划入自身的专业范畴,以方便他们运用业已习惯的“语言”和“品位”来对这个新生事物加以控制。在这种情况下,他们继续将注意力集中在设计本身上,而忽略了如何将他们对低碳的设想传递给其他相关人群。即使大量的研究已经表明,设计过程中建筑师对建筑能耗和CO2排放的预测值和建筑使用过程中的实测值常存在着显著的差异,建筑师,甚至于一些建筑发展商,仍然倾向于使用设计过程中建立在理想使用环境下(Standard Occupancy)的预测数据来描述建筑在节能和CO2减排等方面的性能。这种行为导致的直接结果就是,低碳建筑市场上泡沫化现象严重,市场对“建筑使用评估”(Post-Occupancy Evaluation)的需求不盛,而建筑在实际的节能和CO2减排收效上也进展缓慢。诚然,这种现象和当今社会所提倡的大发展方针是分不开的——社会期待在技术支持下的可持续进一步发展,所以相关的低碳建筑教育也只是强调了建筑节能和CO2减排的技术层面,却忽视了对建筑师在协调多团队合作时所需的多元化知识的培养。但是,在另一方面,这种现象也反映出,在这个以可持续发展为主题的时代里,建筑师和其他相关从业人员在考量低碳建筑问题时所应具备的职业道德观和责任心有必要在教育过程中被进一步加以细化和强调。

6. 结语

综上所述,在探讨建筑的节能和CO2减排问题时,建筑师需要具有高度的时代责任感,并采用一种整体的思考模式和综合的分析态度。事实上,建立在建筑全生命周期分析(可持续性的经济因素)的基础上,通过社会和技术的双重层面(可持续行的社会因素)来探讨建筑中的节能和CO2减排等问题(可持续行的环境因素),这个过程本身就代表了一种可持续化的全局观。

在中国,由于人口众多且在可持续发展方面的意识普遍偏低等客观事实所引发的一系列问题,如CO2排放和耗能基数过大,公众对西方发达国家高耗能生活方式的迷恋和追求,加上建立在相对较低技术水平上、以高资源损耗率为代价的社会快速发展,更使得这种全局观在探讨低碳建筑的发展和走向时显得尤为重要。□

参考文献:

1. Chen B., Pitts A. and Ward I., 2008. Indicator forsustainable housing design: from EcoHomes to theCode for Sustainable Homes. In: the 25th Passive andLow Energy Architecture Conference Proceeding (PLEA2008). Dublin: 2008.

2. Department for Communities and Local Government(DCLG), 2008. The Code for Sustainable Homes:Setting the standard in sustainability for new homes.London: Communities and Local GovernmentPublications.

3. Lazarus N. 2003. Beddington Zero (Fossil) EnergyDevelopment Toolkit for Carbon Neutral Developments-Part 1 and 2. Wallington:Bioregional DevelopmentGroup.

4. 夏菁,黄作栋,英国贝丁顿零耗能发展项目. 世界建筑,2004(8):76-79注释:

[1] 全球气候正在逐步变暖。在过去的100年中(1906-2005),全球平均气温已经升高了0.74℃,而其中的0.4℃是在过去的30年内完成的(1750-2005)。温室气体中的CO2,甲烷和CO是形成温室效应的主要原因。研究表明自1750年以来(至2005年),全球气温升高总量的75%是由于这3种气体的辐射效应所导致的,而在这其中CO2更起着决定性的作用——直接导致了约56%的温度变化。

[2] 生态足迹(Ecological Footprint)是一种衡量人为因素对生态环境影响的计算工具。通过比较一个特定时期内的人为生态需求与地球生态容量之间的关系,生态足迹旨在帮助人们更好地理解人与自然的关系。而且通过快照模式,生态足迹可以被用来解释可持续性的中心问题——现有生态圈中,已经有多少部分被人类行为所影响或消耗?这个概念可以被推广到区域乃至国家的范畴。

[3] 卡哈箤-布鲁科斯原理(Khazzoom-Brookespostulate)先后被卡哈箤(Khazzoom 1980)和布鲁科斯(Brookes 1990)发现和论证。该理论指出,随着有效节能措施的推广运用,公众在能源方面的花费下降却常会导致意想不到的结果。一种是他们因为能源开销的下调而增加他们的日常生活耗能行为的频率,另一种是他们将在能源开销部分节省下来的钱去购买其他的耗能产品和服务。在这两种情况下,社会不但不能取得节能的初衷,而且常会导致能源消耗总量增加的负面结果。

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  • 零能耗建筑
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  • 第23卷增刊1 2006年5月 华 中 科 技 大 学 学 报(城市科学版) J. of HUS T. (Urban Science Edition) Vol. 23Su p. 1 M ay. 2006 国外建筑节能与节能技术新发展 华 虹 ...查看


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  • 绿色建筑咨询工程师文件
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