建筑室内外物理环境及可持续发展思想简述

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摘要：二十一世纪，可持续发展成为人类共同的主题，建筑技术科学的发展，赋予建筑室内外物理环境全新的涵义。绿色生态建筑Green Building在西方国家蓬勃兴起，进而成立国际性组织，制订有关生态建筑的指标体系，改变了人们对于传统建筑室内外物理环境的看法。无论是从可持续发展的总体出发，或者是建筑室内外物理环境的新理念，如何处理两者之间的关系是一个值得探讨的课题。与传统建筑相比，生态与可持续发展是优化室内外物理环境的必由之路。

关键词：建筑室内外 物理环境 可持续发展思想

一. 可持续发展对建筑室内外物理环境的基本要求。

　　按照可持续发展的定义，1987年联合国环境与开发世界委员会报告《人类共同的未来》中指出：“所谓可持续性的开发，是指在不损害将来人类社会经济利益的基础上，能够满足现在需求的开发。”强调发展的长期性，而创造“既满足当代人的需求，又不危及后代人生存及发展的环境”是可持续发展对建筑的要求。换言之，可持续发展对建筑室内外物理环境的基本要求大致包涵如下九个方面：

1．能源环境   进入建筑的能源一般情况下有：电、燃气、煤。对常规能源要进行分析优化，采取优化方案，避免多条动力管道入户。对建筑的围护结构和供热、空调系统进行节能设计，尽量减少不可再生能源的耗用，因地制宜，鼓励采用新能源和绿色能源，如太阳能、风能、地热能、潮汐能和其他再生能源等。

2．水环境    对建筑的水环境，要考虑水质和水量两个问题。在室外系统中要设立将杂排水、雨水等处理后重复利用的中水系统、雨水收集利用系统等；用于水景工程的景观用水系统要进行专门设计并将其纳入中水系统一并考虑。建筑供水设施采用节水节能型，强制淘汰耗水型室内用水器具，推行节水型器具。同步规划设计管道直饮水系统提供优质直饮水，避免危及人类健康和对水资源的污染。

3．气环境    建筑的气环境系统包括室内和室外两个方面。室外空气质量要求达到二级标准。室内尽量采用自然通风，卫生间具备通风换气设施，厨房设烟气集中排放系统，排放进入大气层前，经过空气净化过滤器，达到室内外的空气质量指标。

4．声环境    声环境包括室内、室外和对建筑以外噪音的阻隔措施。室外声环境系统应满足：日间噪音小于50dB；夜间噪音小于40 dB。采用隔音降噪措施使室内声环境系统满足：日间噪音小于35dB；夜间噪音小于30 dB。对建筑周边的噪音源，如果影响了建筑的声环境应采取隔音降噪措施。

5．光环境    着重强调满足日照要求，室内尽量采用自然光。除此之外，还应注意防止光污染，如：强光广告、玻璃幕墙等。在室外公共场地采用节能灯具，提倡由新能源提供的绿色照明。

6．热环境    热环境系统要满足热舒适度要求、建筑节能要求和环保要求等。对建筑围护结构的热工性能和保温隔热提出要求，以保证室内热环境满足人体舒适度，冬季供暖室内适宜温度：20—24度；夏季空调室内适宜温度：22—27度。建筑的供暖、空调采用清洁能源、新能源和绿色能源。国家鼓励采用不破坏大气环境的循环工质。

7．绿化环境    建筑的绿化系统应具备三项功能：
第一是生态环境功能：绿地是提供光合作用的绿色再生机制，具有清洁空气、释放氧气、调节温湿度和保持生物多样性等功能。
第二是休闲活动功能：提供户外活动、交往场所，要求卫生整洁、适用安全、景色优美、设施齐全。
第三是景观文化功能：通过园林空间、植物配置、小品雕塑等提供视觉景观享受和文化品位欣赏。

8．废弃物管理与处置环境    包括收集和处置两部分：收集应体现“谁污染谁治理，谁排放谁付费”的原则，处置应以“无害化、减量化、资源化”为原则。生活垃圾的收集全部袋装，密闭容器存放，收集率达到100%。废弃物实行分类收集，分为有害物、无机物、有机物三类。

9．物理环境体现人文关怀
　　一方面，提倡使用3R建材（可重复使用、可循环使用、可再生使用）；选用无毒、无害、不污染环境，有益人体健康的材料和产品，宜采用取得国家环境标志的材料和部品。
　　另一方面，张显个性，弘扬文脉。尽管按可持续发展要求在利用太阳能、生态绿化、自然空调等诸多方面原理是“同一化”的，但在建筑空间组成形式、内外装修、环境设计等方面不能“同一化”，而是要“个性化”，充分体现不同民族、不同地域的优秀民俗、民情和历史相沿的文脉特征。

二. 建筑可持续发展思潮的形成和发展。

　　可持续发展重要思想是20世纪80年代提出来的。1992年在巴西里约热内卢召开的联合国环境与发展大会上，把这一思想写进了会议的所有文件，取得了世界各国的共识。这一思想随即融入到建筑思潮中来。1993年美国出版《可持续发展设计指导原则》一书列出了“可持续的建筑设计细则”。1993年6月，国际建协在芝加哥通过了《芝加哥宣言》，继续为可持续发展鼓劲。
　　1991年，布兰达。威尔和罗伯特。威尔（Brenda and Robert Vale）合著的《绿色建筑——为可持续发展而设计》问世，其主要观点是：（1）节约能源；（2）设计结合气候；（3）材料与能源的循环利用；（4）尊重用户；（5）尊重基地环境；（6）整体设计观。
　　1994年，西姆。冯。德。莱恩（Sim Van der Ryn）所在的美国加州著名的伊莎莱研究所，在Big Sur市召开了全美生态设计学界领袖们参加的会议。会议通过创立“国际生态协会”议案，将分散的研究成果综合起来，以指导青年一代，并发表了号召生态革命的THE BIG SUR 宣言。1995年，他和S。考袄（Stuart Cowan）合写了《生态设计》（EcologicalDesign）一书，被誉为建筑学、景观学、城市学、技术学方面的一次革命性尝试。提出了五种设计原则和方法：（1）设计成果来自环境；（2）生态开支应为评价标准；（3）设计结合自然；（4）公众参与设计；（5）为自然增辉。
　　1994年，哈特考夫（Volker Hartkopf）教授在美国匹兹堡卡纳基。梅仑（Carnegie Mellon）大学原有老建筑的屋顶上，加建了一层可持续建筑实验室，运用了最新、最先进的技术装备，号称“智能型办公场所”。采用可调节的天然采光、可调节的铝合金隔片、可调节的自然通风空调装置；地面做成架空地板，管道设在地板下，随处可打开地板；安装计算机联网插件和电话插座、局部通风照明等；办公空间可分可合，布置高度灵活，家具均按人体工程原理设计等等。作为对21世纪未来办公空间的探索性试验，此工程得到了许多建筑厂商的支持和资助，并受到美国政府和各界专家的重视。这次试验因为既有理论支持又有建成实物而名声大振。
　　1995年，德国的K。丹尼尔斯（Klaus Daniels）出版专著《生态建筑技术》（The Technology of Ecological Building ），对生态建筑的基本原理及各项技术都讲得具体清晰，并举实例说明。
　　1996年3月，来自欧洲11个国家的30名著名建筑师，如R。皮阿诺、R。罗杰斯和赫尔左格等，共同签署了《在建筑和城市规划中应用太阳能的欧洲宪章》（European Charter for Solar Energy in Architecture and Urban Planning），提出了有关具体规划设计的极有启发性的建议，并指明了建筑师在未来人类社会中应承担的社会责任。
　　1997年，格拉汉姆（Granham）在总结可持续发展有关文献时指出：“生态学肯定是可持续发展的先决条件。”
　　一些学者认为，可持续发展的提法，不但具有科学性，而且还兼具人文性。随着全球性可持续发展战略的确立，一种新的生态价值观正在成为规范我们社会行为的一种指导原则。建筑学和材料学在多方面作了大量的实践。科学技术范式也因此发生根本性的改变，呈现出生态化发展趋势，以实现人与自然的持续发展和协同进化。

三.可持续发展建筑技术科学的方向。

　　21世纪建筑室内外物理环境最终都必须符合可持续发展的要求，建筑技术科学应使建筑成为可持续发展的建筑，做到有利于：综合用能、多能转换、三向发展、自然空调、立体绿化、生态平衡、智能运行、弘扬文脉、持续发展。
　　综合用能：大力开发太阳能、沼气、风能、水能、潮汐能、核能等取代现有污染性传统能源。
　　多能转换：一是使传统屋面、墙面、散水等构件成为将太阳能转化为热水、电力、绿化等多功能构件；二是建筑本身使用功能的多能转换。目前绝大多数建筑仅具备单一使用功能，如学校就是学习场所，教室一天用8小时左右，若使用期60年，就有40年空着，其它如办公、商店、餐饮、影剧院……无不如此。功能单一的建筑，在生产、生活、工作多样化的不断发展中，必然产生建筑类型的多样化。能不能在建筑技术的高水平和智能化的操作运行下实现建筑功能的多样化使用，例如活动构件分隔，居室网络学习、办公、购物等等？单幢建筑的多功能转换使用取代增加单功能建筑数量、类型。这将是一条节能、节地、节材、节工、节时、节钱的好途径。
　　三向发展：新世纪建筑必然要以陆地建筑为主体向太空、海洋、地下发展。我国平原面积仅占国土面积的12%，故三向发展大有可为。
　　自然空调：（1）城市规划应注意保护、改善自然生态环境，发挥绿色植物调温、调湿、防尘、减噪、吸收污染气体的作用，改善空气质量的大环境。这是广义的自然空调作用。（2）单体建筑应利用例如土层的热惯性、湿惯性建造起调温调湿的自然空调系统。
　　立体绿化：使城乡建筑都成为立体绿化区，建筑群即花园的主体。建筑绿化了，绿色面积不仅不会因为建房而减少，甚至还会增多。
　　生态平衡：输入输出物质流的良性循环和能量形式的良性转换。
　　智能运行：建筑物的日常管理如居住建筑中操作太阳能集热器、太阳能灶、太阳能电池板以及太阳能种植等均由电脑智能操作运行。
　　弘扬文脉、持续发展：前文第一部分已提及，不再赘述。

四．按可持续发展的要求改造传统建筑室内外物理环境

　　当前，由于人类自身的负效行为和天灾引起的自然环境对人类的惩罚，使全球一致公认：各行各业都必须可持续发展，建筑也不例外。那么，传统建筑有那些地方不利于可持续发展，如何改造？
　　传统建筑绝大多数仍使用煤、气、油、柴等污染性能源，是造成环境污染的最大来源之一。应大力发展可持续发展能源用于炊事、供热、发电等，对传统建筑用能进行改造。
　　许多装饰材料（喷涂类、黏贴类、块材类等）有致癌性、过敏性、放射性、燃烧窒息性等物质，须设立建筑现场、建材市场、设计部门方便易行的检测手段。
　　长期以来采用的热季空调系统，尽管现在已无氟，但仍然是“热湿搬家设备”，即利用无氟冷媒将室内热量搬到室外，同时将冷凝水排出室外，加上机电部件运转产生的热量，室外环境总热量不仅没有减少，反而增多，室外环境湿度同时增大，致使城市热岛负效应加剧；同时每天浪费的冷凝水，不下以千万吨计。
　　现有城市建筑（仅居住类就在300亿平方米以上）都是浪费能量多、侵占绿化面积大，乡村建筑更有占地大的弊病。
　　城乡炊事用能中，85%以上均随飞灰、油烟耗散于大气中，成为污染源，同时又浪费了大量的太阳能。
　　每年建筑雨水排放量浪费也不下以千亿吨计。
　　发展多功能构件及建筑绿化是变传统建筑非可持续构件为可持续构件的好途径之一。

结语

　　从宏观的高度看，可持续发展既是优化室内外物理环境的需要，也是丰富拓展传统建筑技术科学的需要，是历史发展的必然。随着计算机的广泛应用、知识经济的诞生、智力资本在生产力要素中起决定性作用，第三次城市革命逐步临近，人类将从“黑色文明”过渡到“绿色文明”。