可持续建筑技术 第五章 可持续建筑设计

4.1 引言 4.2 可持续建筑设计原则 4.3 场地设计 4.4 形式设计 4.5 被动式设计 4.6 文化和历史的可持续 4.7 美学与技术的有机结合

4.1 简介 4.1.1 气候对建筑的影响 4.1.2 现代建筑运动中与“可持续发展”有关的建筑活动

4.1.1 气候对建筑的影响 气候与建筑的关系 建筑最本质的特征在于：它是人与环境组成的系统的一部分；从人工产品的 意义上，建筑是人对环境补偿的一种手段。建筑本体存在的首要目的是为了保证舒适的室内环境并维持其与自然气候之间的差异。 现代建筑学将建筑与气候的关系归纳为两个方面：“用”与“防”的结合 “用”指充分利用当地的自然气候资源(能量)。 “防”指利用适当的建筑手段来削弱外界气候对室内热舒适环境的不利影响。

建筑与气候的关联内容——自然梯度：差异性与多样性 地球上自然要素分布的非均质性明显地表现为纬度地带性，即呈现一种近似与纬线平行由南向北渐进的梯度变化。自然要素的这种地带性分布规律究其根源是由于太阳能分布按纬度发生变化而造成的，进而引起温度、降水等气候因素呈纬向延伸，从而使生态环境也相应的呈带状分布。因此，气候的多样性归因于地球公转时地球表面获得太阳辐射的差异与周期性变化。 建筑的首要意义是遮蔽自然气候并塑造舒适的气候，因此，面对不同的气候就会有不同的应对方式，也会导致不同的建筑形态，所以说气候的多样性造就了建筑的多样性。如在气候寒冷地区，太阳入射角低，为了争取更多的日照，建筑的间距较大；而在湿热地区，建筑中日照的要求让位于遮荫、通风和避雨，建筑间距较近。

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历史的变迁 古代实践 古人已经对建筑如何适应气候做了积极的探索并形成了一些经验性的认识。早在公元前1世纪，维特鲁威(Vitruvius)分别在《建筑十书》的“BOOKI”及“BOOKIV”中强调了在选择基地与市镇规划时防止南向太阳辐射及避免潮湿的原则，书中还特别指出：“住宅形式应适应气候的多样性；在北方，房屋应南向，前面应有遮蔽物；在南方，建筑应北向，应该更开敞”。 现代主义的尝试 20世纪初，现代主义建筑大师们同样表现出了对自然环境和地域气候的充分尊重，并使之成为现代主义建筑设计理念的一个基点。建筑大师赖特倡导的“有机建筑” 就一贯表现出对自然环境的尊重，他相信建筑和环境应该相互融合。他为洛杉矶设计的斯特奇斯住宅(Sturges House)在各个方向立面上的不同进深的挑檐都是根据不同方位的太阳照射阴影计算的结果。而1928年勒·柯布西耶在北非的伽太基别墅设计中深入分析当地的气候特点，形成了适应热带高温气候、以“brise soleil”——遮阳构架和凹入的廊子为代表的设计语汇，同样体现出鲜明的地域特征。

斯特奇斯住宅(Sturges House)

各种“brise soleil”

历史的变迁 当代倾向 随着全球生态运动的兴起，建筑界开始全面理性地审视建筑与气候的关系。发端于欧美国家的生态建筑研究在早期就将重点置于对地域气候的关注，形成了名为“生物气候地方主义”(Bioclimatic Regionalism)的设计理论。1963年V·奥戈雅完成其专著《设计结合气候：建筑地方主义的生物气候研究》，标志着生物气候地方主义理论的确立。这本书概括了20世纪60年代以前的建筑设计与气候、地域关系的各种成果，将满足“生物气候地方主义”设计理论及人体的生物舒适感觉作为建筑设计的出发点，从以往一味孤立地强调创造人工舒适气候与自然气候抗衡，转向追求人工气候与自然气候的和谐共生，将建筑对气候的利用置于一个宏观的时空背景下来考虑，使之进入了一个更高的层次和崭新的阶段。生物气候地方主义设计理论注重研究建筑形态与地域气候以及人体生物感觉之间的关系，认为建筑设计应该遵循：气候－生物(舒适)－技术－建筑的过程。

4.1.2现代建筑运动中与“可持续发展”有关的建筑活动 有机建筑 有机建筑非常重视环境。 赖特说：“我努力使住宅具有一种协调的感觉(a sense of unity)，一种结合的感觉，使之成为环境的一部分。如果成功（建筑师的努力），那么这所住宅除了在它的所在地点之外，不能设想放在任何别的地方，它是那个环境的一个优美部分，它给环境增加光彩，而不是损害它”，“有机建筑应该是自然的建筑。自然界是有机的。建筑师应该从自然中得到启示。房屋应当像植物一样，是地面上的一个基本的、和谐的要素，从属于环境，从地里长出来迎着太阳。” 有机建筑还强调整体概念。 赖特认为，建筑必须同所在的场所、建筑材料以及使用者的生活有机地融为一体。“有机建筑是一种由内而外的建筑，它的目标是整体性”，“有机表示内在的一一哲学意义上的整体性。在这里，总体属于局部，局部属于整体；在这里，材料和目标的本质，整个活动的本质都像必然的事务一样，一清二楚”。“有机建筑应是对任务和地点性质、材料的性质和所服务的人都真实的建筑”。

流 水 别 墅

少费多用建筑 富勒在1922年提出“少费多用”概念(Ephemeralization)，并在1938年出版的《通向月球的9个环节》中加以系统地阐述。少费多用建筑的构想有着以下的影响： 第一，对减少资源的耗费具有重要的意义，促使人们在设计中寻求利用高效率的技术替代传统的技术。 第二，减少对周围管网的依赖，可以减少建造过程中对生态环境的破坏，为后来的“自维持住宅”研究提供了一个基本的出发点，即实现住宅所需的能量和物质材料的自给自足。

自维持住宅两个设计目标 (1)利用自然生态系统中直接源自太阳的可再生初级能源(如太阳能、风能等)和一些二级能源(如沼气等)以及住宅自身产生的废弃物质的再利用来维护建筑运作阶段所需要的能量和物质材料。 (2)利用适当的技术——这些技术的特点是降低了技术层次，利于使用者个人进行维护，包括主动式和被动式太阳能系统的利用、废物处理(如沼气技术)、能量储藏技术等。自维持住宅在设计研究中所侧重的很多技术事实上仍然是高层次技术，同时以一种不屑的态度看待所谓的“前工业化技术”，这正是由于其本身的定义所造成的。因为不采用高层次技术，将难以达到自维持住宅所要求的“完全自我维持”这一设计目标。

自维持住宅

project - narra bakulla autonomous house project team - tone wheeler builder - julian barlow structural engineer - o'hearn consulting landscape architect - sue barnsley design landscaper - robyn barlow

结合气候的建筑 1963年，V．奥戈亚(Olgyay)所著的《设计结合气候：建筑地方主义的生物气候研究》一书概括了60年代以来建筑设计与气候、地域关系的各种成果，提出了“生物气候地方主义”的设计理论和方法，将满足人类的生物舒适感作为设计的出发点，注重研究气候、地域和人类生物感觉之间的关系。 埃及的哈桑·法希(H·Fathy) 为了说明气候对各种传统建筑形式的影响，从建筑影响微气候的七个方面分别对传统建筑的设计策略进行了评价。这七个方面分别是：建筑的形态，建筑定位，空间的设计，建筑材料，建筑外表面材料机理，材料颜色以及开敞空间的设计。法希认为：通常而言，与一些现代技术手段相比，这些设计策略往往能够同人体的生物舒适要求相协调，同生态环境保持和谐。

新陈代谢建筑 在1960年的东京国际设计会议上，受丹下健三的影响，黑川纪章与菊竹清训，川添登等人提出了“新陈代谢”理论，随后大高正人，槙文彦等也参加了这一运动。 (1)对机器时代的挑战，强调生命和生命形式。 (2)复苏现代建筑中被丢失或忽略的要素，如历史传统、地方风格和场所性质。 (3)不仅强调整体性而且强调部分、子系统和亚文化的存在与自主。 (4)文化的地域性和识别性未必是可见的。这展示了有可能通过最先进的当代技术和材料表现地域的识别性。 (5)新陈代谢建筑的暂时性。佛教的“无常”观念表示的动态平衡代替了西方审美思想的普遍性和永恒性。

(6)将建筑和城市看作在时间和空间上都是开放的系统，就像有生命的组织一样。 (7)历时性。过去、现在和将来的共生；共时性。不同文化的共生。 (8)神圣领域，中间领域，模糊性和不定性这些都是生命的特点。 (9)作为信息时代的新陈代谢建筑。隐形的信息技术、生命科学和生物工程学提供了建筑的表现形式。 (10)重视关系胜过重视实体本身。

黑川紀章　東京銀座　中銀艙體大樓 Kisho Kurokawa Tokyo Nakagin Capsule Tower 此為黑川紀章1970-1972年間的設計作品，規模不大，基地面積只有四百平方米多一點，地下一層，地上分別為11層和13層，總建築面積亦為三百平方米多一點，這棟建築是日本「新陳代謝論」(Metabolism)的具體展現

高技术建筑 高技术建筑的代表人物有诺曼·福斯特(N．Foster)、理查德·罗杰斯(R．Rogers)及伦佐·皮亚诺(R．Piano)等。 高技术建筑具有两个特点：一，利用计算机和信息技术的发展使固定的建筑外围护结构成为相对于气候可以自我调整的围护结构，成为建筑的皮肤，可以进行呼吸，控制建筑系统与外界生态系统环境能量和物质的交换，增强建筑适应持续发展变化的外部生态系统环境的能力，并达到节能的目的；二，关注建筑的灵活性和持久性。

香港汇丰银行大厦 乔治·蓬皮杜国家艺术文化中心 设计者为 Renzo Piano、Richard Rogers 与 Gianfranco Franchini 建于一九八六年，英国著名高技派建师诺曼·福斯特的代表作。

法兰克福商业银行 建筑师：福斯特 竣工时间：1997年 建筑面积：130000m2

建筑标准层平面

建筑首层平面及总图 跨学科的可持续建筑课程与教育体系

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生土建筑 本世纪70年代兴起的生土建筑研究的内容和特点是利用覆土来改善建筑的热工性能，以达到节约能源的目的。生土建筑具有诸多优点：节能节地；微气候较稳定；防震防尘，防风防暴，隔声好；可减轻或防止放射性污染及大气污染的侵入；洁净；安静；有利于人体新陈代谢的平衡(人体生理测验证实)；较安全(歹徒人户途径少)；维修面少；有利于生态平衡及保护原有自然风景。

传统生土建筑

现代覆土建筑——台湾228纪念馆

4.2 可持续建筑设计准则 4.2.1可持续建筑设计的目标与原则 4.2.2居住建筑和办公建筑的设计方针

4.2.1可持续建筑设计的目标与原则  能源利用原则 (1)提高能源效率 . (2)尽可能使用可再生的能源 资源保护原则 (1)水资源 (2)土地 (3)空气 (4)阳光 (5)动植物

废弃物处理原则 (1)尽可能减少废弃物的产生，用全寿命周期的方法协同组织建筑构件。 (2)废弃物的处理不应对环境产生再次污染。 (3)对不同种类的废弃物进行回收，形成再生资源系统。 建筑材料使用原则 (1)建立材料的寿命周期的概念。 (2)使用耐久性强的材料。 (3)提倡使用地域的自然材料以及当地建筑制品。 (4)提倡使用经过无害化加工处理的材料。 (5)使用易于分别回收再利用的材料。

灾害预防原则 (1)选址和基地环境分析应考虑可能的自然灾害，如洪水、台风、海啸等，并考虑相应的对策。 (2)高安全性的防火系统。 (3)防震、耐震构造的应用。 文脉原则 (1)保护城市历史敏感地段的景观及建筑。 (2)继承和发展传统街区、民居，并运用现代技术使之保持与环境相协调。 (3)尊重地方文化，继承和发展地方传统的施工技术和生产技术。 (4)与城市机理相融合。 (5)对风景、地景、水景的继承，并积极建造城市新景观。 (6)通过规划设计为居民生活提供交往的可能，并激发城市及社区生活的活力。

(1)使用对人体无害的材料。 室内环境设计原则 (2)对危害人体的有害辐射、电磁波及气体进行有效控制。 (3)充足的通风、换气，空气的除菌、除尘处理。 (4)符合人体工学的设计。 (5)环境温度、湿度的控制。 (6)优良的光线及声环境。 (7)室内外空间的过渡，对自然景观的享用。

技术选用原则 对待技术选择这一问题，可持续建筑设计主张采用适当技术以达到保护生态环境、提高能源、资源利用率、创造舒适的生存环境的目的。 设计的灵活性 (1)将建筑结构、服务系统、围护结构和室内分隔等设计成适应未来可能发生的变动。 (2)针对不同的设计问题具体分析灵活性的适用范围。 (3)设计中留有余地。 (4)使用易于拆卸和组装的材料、设备，便于回收和再利用。

4.2.2居住建筑和办公建筑的设计方针 居住建筑 ·采用紧凑的结构，以使相邻的墙壁、地板和屋顶可以最大限度共享； ·提高净空的高度，以增加四周表面的相对面积； ·为阳光照射和利用太阳能留出空间； ·修建自我遮蔽的分布形式； ·利用屋顶空间来调节室内环境； ·栽种树木来遮挡夏季的阳光； ·提供高效的保温层，来节省能量和提高舒适程度； ·安装低能耗的照明系统； ·为用户提供调节个性化环境的设施； ·为以后提高保温标准创造机会；·留出在家中工作的空间；

办公建筑 ·使用低成本、高效率而又简单的能源技术，以方便今后更新换代； ·尽可能缩小楼面进深，以避免使用空调； ·在无法缩小楼面进深时，应当修建可以自然通风的天井； ·抬升而不是降低顶棚的高度； ·使天井与内部的中庭交替，以增加自然通风： ·使南立面和西立面免遭过于强烈的日光照射； ·使用钢筋而不是混凝土结构，以增加灵活性和以后回收利用的机会： ·把百叶窗和遮阳板置于住户的控制之下： ·保温效果应当远远高于规定的最低标准；’ ·建在现有的城市地区，以充分利用那里的公共交通和其他基础设施；

4.3 场地设计 4.3.1 场地分析 4.3.2 场地设计的要素 4.3.3场地的发展

可持续场地设计的目的是通过调整场地和建筑使设计和施工策略形成有机整体，从而使人类获得更多的舒适和更大的使用效率。合理的场地规划具有指导性和战略性。它用图解的方式表示出某个场地利用的适当模式，同时结合了可以最大程度地降低场地破坏、建设成本和建筑资源的建造方法。 场地规划通过评估特定地形，以确定其最合适的用途，然后为与此用途相关的合适的特定活动标明最合适的使用区域。进行这一过程的前提是，任何地形环境都可以作为地质学、水文学、地形学、生态学、气候学、文化特征和文化系统等一系列学科，相互联系加以分析和研究。一个理想的场地规划，在其道路布置、建筑的安排以及相关用途时，都应该利用从大的宏观环境中获得的场地数据和信息来发展，宏观环境包括该社区的已有的历史和文化模式。

4.3.1 场地分析 场地技术数据 进行场地分析以确定影响建筑设计的场地特征。包括：形式，形状，体积，材料，体型系数，结构系统，机械系统，通路和公共设施，朝向，室内标高；地理纬度（太阳高度）和微气候因素；地形和相邻土地形式；地下水和地表径流特征；太阳辐射；每年和每日的气流分布；邻里开发和计划的未来开发。 分析气候分区的具体特征。

文化和历史数据 考察可能恢复的文化资源 考察该地区建筑风格，将其溶入建筑设计 力求采用符合文脉的建筑类型.

4.3.2 场地设计的要素 自然特性 风 太阳 降雨 地貌 水生生态系统 植被 视觉特征

4.3.3 场地的发展 文化背景 考古学 历史 本地人的文化生活 交通 利用现有的汽车交通网络，减少新基础设施的需求。 集中公共设施，人行道和汽车道路。

建筑和场地的需求 建筑和场地朝向 规划场地的空地和植被，充分利用太阳能和地形条件。 规划建筑的正确朝向，以在主动式和被动式太阳能系统中充分利用太阳能。 最大程度减少太阳阴影。

②景观和自然资源的利用 利用太阳能，空气流动特点，自然水源以及地形的隔热性能，进行建筑的温度控制。 利用现有的植被来调节天气条件，为本土的野生动植物提供保护。 设计道路，景观以及配套设施以使风朝向主要建筑，并为其降温；或使主要建筑避开风，以减少热量损失。

③公共设施 调整微气候以最大限度地满足人体舒适，充分利用室外公用设施如广场，休憩区及休息区。 考虑公用设施采用可持续场地材料

4.4 形式设计 4.4.1 平面设计 4.4.2 剖面设计 4.4.3 空间设计

4.4.1 平面设计 平面和体型控制 ①减小体型系数利于抵御冷热极端气候 在恶劣的气候条件下，小的体型系数能将暴露于外界气候中的界面尽可能控制到最少，这无论对于减少冬季失热还是减少夏季得热都是有利的。 值得注意的是，建筑的体型系数与热工品质的关系非常复杂，因为有效的体型系数本身就是一个难以确定的参数，涉及建筑形态的许多细节。如图中的三个建筑平面，尽管按照公式计算的建筑体型系数数值相等，但因体型转折导致空气滞留，其热工品质并不相同。

②通过体型平衡得热与失热 尽管中国大陆性气候冬季气温很低．但大部分地区太阳日照辐射还比较强，特别是建筑的某些朝向的外界面在向外散失热量的同时也接受太阳辐射，包括南向的和东西方向的外界面，其可称为“受热界面”。如果从冬季利用太阳能的角度出发，适当调整受热界面的品质，可以做到受热外界面吸收的日照辐射热量大于其向外散失的热量。这部分“盈余的”热量能够补偿建筑其他外界面的热损失。这样，受热外界面特别是南向外界面的面积越大，补偿给建筑的热量就越多，对节能就越有利。因而．此时建筑的体型不是以外界面越少越好来评价，而是应以南向外界面足够大，同时其他方向外界面尽可能少为标准来评价，用建筑南向外界面与外界面总面积之比来进行比较，更能说明建筑体型对太阳辐射能的利用情况。当然，南向外界面的扩大又会导致建筑夏季得热增加，因此合理的确定南向外界面面积与建筑南向遮阳是做到通过体型平衡得热与失热的必要因素。

平面合理分区 平面设计和热环境 无论处于何种气候之下，人对热舒适的要求都会因空间功能不同而异，这就要求建筑在平面布局上全面地考虑外界气候资源的分布差异与内部空间要求的对应关系，尽可能使非均质的并处于动态变化中的气候资源始终物尽其用。 在中国大部分地区，建筑的南向空间既可以在冬季获得良好的日照，又可以在夏季通过某些应变措施来实现遮阳，甚至利用夏季日照可以促进通风降温(如特隆布墙体、热通道玻璃幕墙等)，从而实现冬暖夏凉；因而南向的空间比其他朝向的空间常常拥有更好的气候应变优势。

平面设计和采光 最大限度地使建筑外围受到太阳照射 . 将服务区域布置在建筑中心位置 . 结合自然采光区域确定房间进深 . 避免将暴露的建筑物西向作为工作区域 .

4.4.2 剖面设计 剖面与通风 营造热区域。根据温室效应，厚墙体和热通道玻璃墙可以用来创造夏季的热空间以改善自然通风。 提高空气入口和出口之间的高度差。利用以下措施可达到这一效果。 提高窗户高度。法式窗户可促进空气运动，减弱室内空气盆积效应。 设置垂直贯通空间以增强烟囱效应，如可以根据需要开闭的天井。

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剖面与自然采光 边窗采光设计 把窗户或通风口设置于中庭 在两边墙上开窗 结合外部特征增加采光 . 对于观景和采光要求，使用不同的窗户 . 使用倾斜天花板来增加窗户高度 减小窗洞深度或将其做成斜面，以减少窗户和墙的对比

顶部采光设计 根据层高设置天窗 设置天窗以优化窗户设置 . 使用倾斜天窗 . 在北墙上开天窗 . 使用喇叭形的通风口 . 使用高天花板以减少眩光 .

4.4 形式设计 4.4.2剖面设计 剖面和遮阳 遮阳类型

剖面和遮阳 遮阳设计 利用遮蔽物散射直射阳光 . 利用南向窗户的悬挑或阳篷 . 利用白色的悬挑构件反射光线 . 利用垂直的或水平的百叶窗来有效阻挡和散射直射阳光 . 利用东、西向窗户的鳍状结构 . 利用凹面窗户来提供遮阳 .

4.4.3 空间设计 内部空间（功能空间） 内部空间的设计极大地影响着建筑能耗和室内环境。合理的内部空间设计可以改善建筑的得热量和失热量以及自然通风。其他详细介绍参见4.4.1“平面设计” .

外部空间（室外空间） 在外部空间设计中，庭院和中庭是改善建筑热环境和自然通风的最重要因素。本节将重点放在庭院和中庭的设计方面。 . 气候的过渡 可调节的热缓冲带

灰色空间（过渡空间） 灰色空间是室内外的过渡空间。因此，灰色空间不能被明确定义为室内空间或室外空间。由于它的存在使室内和室外的界线变的模糊。建筑的灰色空间包括柱廊、走廊、大厅等。这些空间通常位于室外空间和主要的室内空间之间。它们可以作为缓冲隔开自然气候和要求热舒适的内部空间。由于灰色空间的存在，可以改善人体对室外和主要的室内空间之间的空气温度变化的适应性，减少建筑能耗。

4.5 被动式设计 4.5.1 建筑围护结构 4.5.2被动式太阳能采暖、制冷和蓄热 4.5.3 自然通风 4.5.4 自然采光

被动式设计概念 被动式设计的目的是尽量减少或者不使用制冷、供热及采光设备，并创造高质量的室内环境和室外环境。这一概念的设计策略强调的是：依据当地的气候特征进行设计；遵循建筑环境控制技术的基本原则；考虑建筑功能和形式的要求等。被动式设计将降低建筑能耗。

诸多益处 运行能耗：全年较低的能源帐单 投资：以生命周期成本为基础的增加投资的高经济回报，相对于未来能源价格的上涨又有很高的经济独立性。这些将导致更高的留客率和满意度，随之而来的是较高的建筑价值和较低的风险。 舒适性：更好的热舒适性，减少对产生噪音的机械系统的依赖，致密的结构（更大的热质量），阳光充沛的室内空间，以及开放的空间布置。 工作效率：增加的日照，高质量采光系统，减少的眩光可以提高工人的生产效率，减少旷工。

被动式设计策略 场地选择：评估建筑场地的选择或位置，及其采光效果和景观因素。 制定计划：建立能源利用模式，确定能源策略的优先性（如自然采光和高效照明）；确定基础条件，进行全寿命周期的成本分析；建立能源预算。 概念设计：考虑方位，建筑形式以及景观等，最大限度地挖掘场地潜力；对典型的建筑空间进行初步分析，涉及到隔热性能，热质量，窗户类型和位置；确定可用的自然采光； 确定被动式供热或制冷负荷、采光及空调系统的需求。确定各选择方案的初期投资效益，并与预算做对比。 设计发展：结束对所有建筑区域的分析，包括对设计元素选择和生命周期成本的分析。

低维护费用：减少对机械系统的依赖，从而降低建筑维护成本。 环保：降低能源利用和对化学燃料的依赖。 施工文件：模拟整个建筑方案，建立满足能源效率设计目的的计划书。 投标：利用生命周期成本分析来评估可替换或“相等”的方案。 建设：与承包商沟通，使其知道遵守设计的重要性并保证其能够遵守。 入住：使居住者了解能源设计的意图，并为维修人员提供业务手册。. 入住后：有目的的评估性能和居住者行为，与设计目标作比较。

4.5 被动式关键设计领域 保温隔热：提供适当的保温隔热，最大限度减小漏风。 窗户：传热，采光，内部空间和外部环境之间的空气交换。 采光：降低照明和制冷方面的能源利用；创造一个更好的工作环境，从而提高舒适性和生产效率。 热质量：储存冬季的过剩热量，在夏季，夜间冷却而日间吸收热量。这有助于转移供热和冷却的高峰至非高峰时间。 被动式太阳能采暖：利用适当数量和类型的南向玻璃窗和合理设计的遮阳装置，使热量在冬季进入建筑，夏季将其反射。在气候凉爽的地区最适用。 自然通风被动冷却：通过自然或机械手段对空气交换进行控制。有助于提高建筑大部分区域的能源效率。

4.5.1 建筑围护结构 建筑的围护结构，或称之为“皮肤”，由包围空间，将室内与室外隔开的结构材料和表面装饰材料构成。这包括墙、窗户、门、屋顶和地面。围护结构必须平衡通风和采光的要求，同时提供适宜场地气候条件的热湿保护。围护结构的设计是决定建筑运行时使用的能源数量的主要因素。同时，不同的围护结构材料的生产和运输的总的环境影响和能耗费用的变化也相当大。 影响围护结构设计的最重要因素之一是气候。干热、湿热、温和或寒冷气候将有不同的设计策略。具体的设计和材料能够利用特定气候或为特定气候提供解决方案。围护结构设计中次重要的因素是建筑物内发生了什么。如果建筑内的人体活动和设备产生大量的热量，那么热负荷主要是内部产生的（来自人体和设备）而不是外部产生的（来自太阳）。这会影响到建筑得热或失热的比例。

4.5.2被动式太阳能采暖、制冷和蓄热 被动式太阳能采暖在多种类型的建筑中都成功应用，特别是住宅建筑和和小型的商业、工业和办公建筑物。它们受益于被动式太阳能设计是因为它们是“围护结构为主宰”，也就是说，它们的空调负荷主要取决于气候条件和建筑围护结构的特点，而不是取决于内部得热。被动式太阳能取暖在寒冷季节有许多晴日的气候条件下发挥性能最佳，但在其他气候下也非常有利。

被动式太阳能制冷策略包括减少冷负荷，遮阳，自然通风，辐射冷却，蒸发冷却，除湿及地耦。通过正确的窗玻璃选择，窗口位置，遮阳技术以及良好的景观设计，被动式设计策略可以降低制冷需求。不过，不正确的采光策略会产生过量的得热。制冷负荷的降低应通过正确的太阳能建筑设计和常规的建筑设计加以仔细处理。 热质量和蓄能是被动式太阳能设计的主要特点。它们能够为过剩热量的处理提供一种机制，从而减少空调负荷，需要的时候，储存的热量可以缓慢的释放回建筑内。夜间通过建筑的通风，也可以冷却热质量，减少上午的制冷需求。

4.5.3 自然通风 应用自然通风技术的意义在于两方面：一是由于被动式冷却已经生效，那么不需要能源消耗，自然通风就可以降低室内温度，清除潮湿和污浊的空气，改善室内热环境。二是它可以提供新鲜的清洁的天然空气，这对人体的生理和心理健康都有好处。即使是在热带地区，在一年的特定时间内可利用自然气流通风获得室内热舒适。 特别是在湿度较重的条件下，自然气流通风是获得热舒适的非常有效的方法。通过引入自然风到室内并提高室内空气的速度，自然气流通风能够增加人体皮肤表面的汗液蒸发，减少由皮肤潮湿引起的不舒适感觉，并加强人体与环境空气之间的对流，降低温度。在夜间开窗通风能够消除白天在室内建筑构件及家具上积聚的辐射热量。

4.5.4 自然采光 天然采光要求建筑的围护结构正确设置门窗，实现透光的同时提供足够的光线的分布及扩散。一个设计良好的系统能够避免阳光直射造成的损害视力，造成不适感的过量得热和过度亮度。为了控制过度的亮度或对比度，窗户往往配置了额外的元素，如遮阳装置，百叶窗和光架。大多数情况下，当有足够的天然光线来维持理想的照明水平时，采光系统也应包括调暗或关闭灯光的控制器。把天然采光系统和人工照明系统有机结合来维持所需的光照，同时尽量节约照明能源，这也是可取的。

Greater London Authority Architect: Foster 跨学科的可持续建筑课程与教育体系

冬季

夏季

Science Park Architect: Kiessler

4.6 文化和历史的可持续 4.6.1 建筑与文脉 4.6.2 建筑文脉的建立

4.6.1 建筑与文脉 文脉的概念 广义地理解文脉，是指介于各种建筑元素之间对话的内在联系，更确切的说，是指在局部与整体之间的对话的内在联系。引申开来，即指人与建筑的关系、建筑与其所在城市的关系、整个城市与其文化背景之间的内在关系。只有对这些复杂的关系的本质进行认真的研究之后，一个建筑的复杂性才能被理解，或者说，一个新的建筑空间的意义才能被引伸出来。对文脉进行研究和探讨，有助于正确地传播信息，以促进建筑的和城市的可持续发展。

文脉主义 强调建筑的文脉，在单体建筑方面，就更加强调个体建筑是群体的一部分，注重新、老建筑在视觉、心理、环境上的沿承连续性。在城市方面，注重城市文脉，即从人文、历史角度研究群体、研究城市。文脉，也是环境艺术的追求目标之一，它强调特定空间范围内的个别环境因素与环境整体保持时间与空间的连续性，即和谐的对话关系。在人与自然关系上，提倡人文与自然的协调平衡；在人文环境中力求通过对传统的扬弃不断推陈出新。而上升到哲学高度的文脉，我们称之为文脉主义(Contextualism)。

4.6.2 建筑文脉的建立 化整为零 间接对应 感觉上的模仿 装饰的运用 强化细部 社会习俗和时尚的影响 虚实相生的手法

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4.7 美学与技术的有机结合 4.7.1建筑技术在建筑美学中的发展 4.7.2科学发展对建筑美学思潮的影响 4.7.3多学科交叉的建筑产业推动了现代建筑的技术性与艺术性一体化

4.7.1建筑技术在建筑美学中的发展 建筑是建筑实体与建筑空间的对立统一，这也是建筑的内在矛盾。这一矛盾贯穿于整个建筑发展的各个历史阶段。建筑的建造就是运用建筑部件组成建筑实体以取得建筑空间的过程。建筑的各种流派，诸如现代主义、晚期现代主义、后现代、解构主义都从建筑本体论的角度出发，基于不断发展的建筑技术，持有不同的观念和创作倾向。但对未来建筑而言，飞速发展的科学技术，对开创建筑的新纪元，促进建筑美学的进步有着积极作用。同时，建筑设计也将超越建筑的本体，涉及建筑与环境、可持续发展、绿色建筑体系，人的审美价值和生活品位将提升到广泛领域。建筑技术发展与建筑美学发展必将产生更加紧密的联系。

建筑技术在建筑美学中的发展 建筑技术的发展也在不断的推动着建筑美学的进步，20世纪以来，主要是以下几种建筑技术运动强有力的推动了建筑美学的发展。 . 工艺美术运动 包豪斯 密斯 高技派

4.7.2科学发展对建筑美学思潮的影响 科学理论革命及其直接影响的人文思想，是建筑这一人类文明主要标志之一的向前推进的深层机制。我们知道，17世纪以来才出现严格意义上的科学，此前建筑可概分为四个阶段，即爱琴文明、克里特文明以及古埃及、古希伯莱等上古文化时期；古代希腊罗马时期；中世纪时期；文艺复兴时期。它们与科技发展水平有着暗合的关系。

随着科技的进一步发展，人类的可持续发展越来越受到重视，也推动着建筑朝向可持续发展的目标前进。建筑也越来越重视替代能源的使用、被动式太阳能技术、设备高效用能技术、健康安全的建筑材料。这一系列技术的采用，使得建筑美学也更重视技术与艺术的结合，将建筑的技术特征暴露在外部，成为建筑外形的一部分。

4.7.3多学科交叉的建筑产业推动了现代建筑的 技术性与艺术性一体化 4.7.3多学科交叉的建筑产业推动了现代建筑的 技术性与艺术性一体化 多学科交叉的建筑产业推动了现代建筑的技术性与艺术性一体化发展。在当代，现代建筑在审美上被认为是千篇一律的，这其实正是它的风格，它与建筑产业的工业化密不可分，而工业化又以科技的同质化为基础，科技决定了现代建筑美学的必然性。这是时代，当然也是科技决定了其合理性。