城市生态住宅的发展理念与技术路线

　　过去的20世纪，人类在资源、能源、环境等方面遇到许多难题。为此， 1992年联合国环境与发展大会通过了主题为可持续发展战略的《世界21世纪议程》。生态城市建设以及生态住宅建设，其核心就是实施可持续发展战略。可以说，以高新技术为主导，以可持续发展为战略，体现节约资源、减少污染、创造健康、舒适、高效、美观的以生态化为根本出发点的城市住区，实现人、自然、环境与建筑的协调共生，将成为未来城市建筑发展的趋势和必然要求。 一、城市住区发展的生态性问题 随着经济实力和生活水平的提高，人们对住区在景观、人文、经济、交通、环境和生活质量方面的要求越来越高。城市住宅不仅要体现科技进步，更要注重以人为本，实现人居环境的可持续发展。综观当今城市的生态景观，在人们赖以栖息的住宅建筑外面，水泥森林、破败屋顶、五彩阳台、交通阻塞、成山垃圾、横流污水时有所见。此外，住宅的非生态性发展还带来了严重的建筑生态负效应，如建材污染、能量耗散、气候热岛、水分流失、环境污染、空间拥挤、景观压抑等。 透视城市住区生态性问题的实质，很大程度上体现在生态发展理念的模糊导致建筑资源代谢在时间、空间尺度上的滞留和耗竭。一方面，人们从大自然索取的资源只有少部分变成产品并参与生态循环，多数滞留在环境中形成污染，如水体富营养化、大气污染、垃圾污染等。另一方面，从大自然索取过多而投入、返回过少，导致生态系统的耗竭，如水土流失、地表沉降、湿地退化、景观破坏等。住宅的建造者和最终使用者是人。正确处理好人与环境的生态关系是现代住区发展的核心任务。建筑的外在表现形式是其体量、格局、形态和功能，而其内涵却是环境对人带来的休养、生活、生产及再创造。 人作为住区复合生态系统的主体，其日常生活活动对住区生态系统功能的好坏起着重要作用。而住宅作为人类活动的重要载体，在人与自然和环境的生态循环中处于极其重要的转承启接作用，在更广泛的意义上说，住宅的意义在于创造和体现了人类的生存与生活方式。 人们往往只看到住宅的物理实体，而忽视其生态过程；只重视社会服务功能，而忽视其生态服务功能；只注意住宅的使用功能而无视其生态效益，只看到污染物质的环境负价值而忽视其资源可再生利用的正价值。生产，生活与生态管理职能条块分割，以产量产值为主的政绩考核指标和短期行为，以及生态意识不强、生态教育落后的国民素质，是我国城市住区环境恶化趋势得不到扭转的根本原因，也是我国城市住宅的生态化发展落后的根本原因。 二、城市住宅发展的生态性转型 当前，一个生态城市建设的热潮正在我国兴起。随之潮起的，就是一大批具有生态住宅特征的新建筑的兴起。其实，任何一个城市都是自然和人文生态结合的“生态”城市，只不过有些城市生态合理，有些城市生态不合理而已。城市住宅不只是避雨遮阳御寒的人类栖息场所，它是人类与地理环境(地理、水文、气候)、代谢环境(物质流、能量流)、生物环境(有益、有害生物)、社会环境(服务设施与水平)、经济环境(就业环境、房产市场)和文化环境(历史的延续性、标识性)的生态关系。发展城市生态住宅，需要进行五类生态转型： 1、从物理空间需求向生活质量需求转型。住宅的文化性和历史性注定了住宅不仅仅只是物质实体，同样，住宅的生态性和可持续发展性注定了建筑不仅仅只是物理空间。城市住宅带给城市居民最重要的产品内核是生活质量的提高乃至改变。因此，从生态的角度改变城市住宅的发展方向，走可持续的生活质量内涵提高道路是发展生态住宅的必然选择。 2、从污染治理需求向生理和心理需求转型。自从人类意识到存在生态危机之后，从简单的自然索取到建立生态平衡到实施自然保护，进而实施一系列的污染治理措施，反映出自然与人的协调与共生。但是，生态的主题是如此的博大，使人们意识到这样的转型过程，其终极目的和结果并不是意味着人在与自然的动态竞争中的折衷与妥协，而是人自身生理和心理的需求，甚至可以说是人之所以在自然中存在的必然转型。 3、从绿化需求向生态服务功能转型。满目苍翠与红花绿树，是人归属自然的第一视觉反映。但是，综合系统的生态服务性，却在生态住宅的环境、室内外空间等可感知的建筑实体和价值回馈、生态循环、资源利用等非建筑实体的建筑服务中得到了体现。 4、从面向形象的外在美化到面向过程的居民身心健康和可持续发展的转型。生态住宅的出现和发展，使城市形象的美化工程逐步由外在的表现形式逐步向纵深的过程内涵方向发展。新能源、新材料、新技术的创造与应用，将彻底改变传统的城市住宅美学观和建造方式，最终实现居民身心健康与可持续发展。 5、从经典的建筑设计与建造技术向新能源、新材料、新技术转型。以生态为主题的发展方向，使城市住宅面临全面的新技术革命。智能化技术、生态材料技术、自然能源技术等建筑要素的全新出现及其组合，将改变经典传统的住宅设计与建造技术，使生态住宅得以蓬勃发展。 总之，推动城市住宅的生态转型就是要促进城市产业从产品经济走向服务经济，都市景观从均一性的物理景观走向多样化的生态景观，建筑文化从人定胜天的掠夺文化走向天人合一的共生文化，实现有中国特色的社会主义市场经济条件下的可持续发展。 三、城市生态住宅的发展理念 城市生态住宅绝不仅仅是概念的诠释与演绎，它的出现与发展，在某种程度上决定了人类选择自身生命空间与生活方式的自然回归。发展城市生态住宅，让城市从高度现代化的“城市病”中破茧而出，需要树立科学而系统的城市生态住宅发展理念及其技术支持系统。首当其冲就是要建立一整套建立在科学人文主义基础上的城市生态住宅发展理念，转变城市决策、规划、管理、开发、设计，建设者和普通市民的城市化、现代化观念，建立城市人居环境系统化、自然化、经济化和人性化的生态理念，构筑城市生态住宅科学系统的发展理念。 1、天人合一的系统观。针对传统城市住宅中条块分割、学科分离、技术单干、行为割据的发展趋势，引进生态学以及中国传统文化中的整体、协同、循环、自生的复合生态系统原理，重视景观整合性、代谢循环性、反馈灵敏性、技术交叉性、体制综合性和时空连续性。 2、道法自然的生命观。营建朴实无华、多样性高、适应性强、生命力活、能自我调节的人居环境，具有较强的竞争、共生、自生的生存发展机制；强调水的流动性、风的通畅性、生物的活力、能源的自然以及人对自然的适应性。 3、低本高效的经济观。以尽可能小的物理空间容纳尽可能多的生态功能；以尽可能小的生态代价换取尽可能高的经济效益；以尽可能小的物理交通量换取尽可能大的生态交通量，实现资源利用效率的最优化。 4、以人为本的人文观。最大限度地满足居民身心健康的基本需求和交流、学习、健身、娱乐、美学及文化等社会需求，诱导和激发人们的自然境界、功利境界、道德境界、信仰境界和天地境界的融合与升华。 5、巧夺天工的技术观。充分利用现代高科技技术与材料，从自然与生态的角度出发，以技术的可实现性和创造性加快住宅建筑生产力的发展进程，追求科学与技术在住宅领域的最高程度的融合与利用。 四、城市生态住宅的技术路线 在城市住宅中考虑气候等生态因素早已成为住宅设计中的一条指导原则。20世纪60年代以后大力提倡气候地方主义的建筑师有印度的柯里亚和马来西亚的杨经文。柯里亚提出“形式随气候”的设计方法论，以适应印度各个地区的干热或湿热气候。他设计的E-mail总部大楼和MRF大厦即属此例。杨经文认为传统建筑学没有把建筑看作是生命循环系统的有机部分，没有从生态的角度来研究建筑学科的发展，而生态住宅学要求建筑师和设计者有足够的生态学和环境生物学方面的知识，建筑学应与生态学结合。在此基础上，他在高层建筑中结合东南亚的气候条件形成了一套独特的设计理念和手法，如在高层建筑中引入绿化开敞空间，设计两层皮的外墙，形成复合空间或空气间层；屋顶设置遮阳格片的屋顶花园；利用中庭和两层皮创造自然通风等。主要代表作有他给自己设计建造的住宅、梅纳拉商厦和马来西亚IBM大厦等，这都较为完整地体现了他的设计思想。 1973年，世界爆发了石油危机，1974年召开了首次国际太阳能大会，主要通过对太阳能供热，包括太阳能集热器技术和太阳能温室的开发利用，减少对不可再生能源的依赖。在太阳能住宅发展的基础上进一步出现了综合考虑能源的节能住宅，提高了建材的保温隔热性能，如采用中空玻璃的玻璃窗、外墙、屋顶设置保温层等。80年代出现了不少现代覆土建筑，多数是住宅，也有图书馆、博物馆等公共建筑，即使采用了更多的机械通风与人工照明，仍然节约了大量的采暖和制冷能耗。 可见，城市生态住宅的发展需要一系列可行而科学的技术支持。其技术路线包括以下几个方面： 1、洁净能源的开发与利用。要尽可能节约不可再生能源(如煤、石油、天然气)，并积极开发可再生的新能源(如太阳能、风能、水能、生物能、地热等无污染的新型能源)。2001年 6月投入使用的清华大学伍舜德楼(即建筑设计院办公楼)，在其南侧设一边庭，内植花木，既净化空气，调节温度，又美化环境，在南北顶部各置一条形天窗，可根据四季的不同需要开启或关闭，自然通风，冬暖夏凉，节省能源；外置遮阳板，夏日遮阳降温，西面入口置一实墙面，夏防西晒，冬挡寒风；设光电板，将太阳能转化为电能。这是一个充分利用自然、节省能源、创造舒适健康环境的优秀实例。 2、充分考虑气候因素和场地因素，如朝向、方位、建筑布局、地形地势等。尽可能利用自然热源、冷源来实现采暖和降温，充分利用自然通风，改善空气质量，降温、降湿。2000年英国Foster and Partners设计的大伦敦权力机构——市政府综合办公楼，位于伦敦塔桥附近的泰晤士河南岸，除市长办公、居住和市政府各职能部门办公用房外，公共区域设在底部与顶层，可供市民观光游览，中间服务部分还设有180个房间的旅馆。该建筑为球状，南面逐层收缩，自身遮阳；周边窗可开启，自然通风；球形的表面面积最小，可减少热能的损耗和增加；下部设一新鲜空气入口，可使室内空气清新；顶部设有光电池板，将太阳能转化为电能；利用地下，贮存热能，进行冷热交换，节省能源。这是Foster继设计德国柏林议会大厦之后，创作的又一充分利用自然的新建筑。 3、水的循环利用与中水处理。在适当的范围内进行雨水收集、中水处理，水的循环利用和梯级利用，特别是对水资源匮乏的地区。这其中，住宅小区给排水系统、污水处理的回用、雨水的利用、景观水与景观水的净化处理、节水器具与措施等水的系统化处理是非常重要的。过去的给排水只是从工程角度的给排水，水从城市管网里来，或从其它自然环境中来，把好水引进建筑，把污水排放到城市管网，让城市去承担污水。这绝不是生态住宅给排水将来发展的方向。将来的给排水发展方向应该是，好水进入到建筑，排出去的仍然是好水，不污染环境。而不是像过去那样，简单从工程的角度，把好水引进，把污水排走，让市政去处理，而是靠具有生态功能的生态住宅来解决。 4、建筑材料的无害化(无污染、无辐射)，可降解、可再生、可循环，如钢材、铝材、木材以及砖等。尽可能使用本土材料，降低由于材料运输而造成的能源消耗和环境污染。在技术成熟、经济许可的情况下，大力推广使用新材料、新技术，提高城市住宅的物理生态性能，充分发挥自然环保材料舒适、健康、典雅的自然美，营造良好的生态空间。北京的“建筑师走廊”中张永和的“两半房”住宅使用了最古老的夯土墙，面对粗悍的土墙，不用任何解释，你就会被古老长城下的这幢不大的建筑显示出的本色之美而震撼。张永和认为选用这种原始的材料和技术是最生态的，除了能减少环境冲击外，还有隔热隔音的功效，保证房屋冬暖夏凉。厚厚的土墙内则是木构支撑，只有钢板焊接的楼梯流露出时代的印记。台湾建筑师简学义设计的住宅留给人印象最深的是两道用当地石材砌筑的嵌入山坡内的石墙。横放在树丛中的坡地上，外墙用木材包裹得如精巧“箱子”的别墅是香港张智强的设计。无论是视觉上还是触觉上，用自然界的材料表达个性情感最具有认同性。即便使用能生锈的铁皮做会所建筑的外墙，也是因为生锈的铁能显示它对生命过程的认同。 5、采取垃圾分类处理的方法，对城市住宅产生的废弃物进行分类净化，实现垃圾的有效处理。第一种处理方式是生物净化；第二种处理方式是人工湿地；第三种处理方式是垃圾的有效处理；第四种处理方式是废弃物的利用。这其中，特别要强调垃圾分类处理。目前，我国很多城市大量采用垃圾填埋，做得好一些的采用垃圾焚烧。但送到垃圾焚烧场的所有垃圾它的燃烧值是不创造经济效益的。生态住宅小区应能够把垃圾进行系统的分类，送到焚烧场的垃圾可燃性很高，燃烧值很高，一方面垃圾焚烧场有了很好的效益，另一方面有机物质就在住宅小区内自然消化，让这些有机物质变成有机肥料。一般说来，通过沼气净化池和地面植物垃圾的堆肥处理可保证60％的垃圾不出小区。另外40％的垃圾通过分捡、回收，最终送到垃圾焚烧场的垃圾应该是很好的，能够保证它的经济效益与生态效益。 6、注重不同社会文化引发的生活方式上的差异，以及由此产生的对城市住宅设计的影响，提倡基于健康、生态理念基础上的生活方式和文化内涵在住宅建筑上的物理体现。住宅建筑是历史文化的文物，有很高的历史价值和经济价值。生态与文化的融合，体现了天人合一系统观的生态住宅理念。江南的水乡，上海的里弄，北京的四合院都与自然有关，应对其典型的区域加以保护和发展使用。上海旧城改建项目“新天地”设计是个好的实例，保留了里弄邻里空间面貌，又增加了6个绿化开放空间和2个屋顶花园，融进了自然因素，提高了环境质量。 7、结合城市住区的性状(地域、气候、规模、区位、密度、功能、周边环境等)，采用生态化的住宅建筑设计手法。可以从建筑所在地域出发，提倡利用本地材料和传统技术的乡土地方设计手法，也可既重视地方性，又适当地引入较新技术的折衷主义设计手法。从当地的具体生态环境出发进行设计，需要建筑师了解环境地理现状，学习并继承传统建筑中蕴涵的生态智慧，采用低成本、低造价或是造价适当的技术组合与材料。印度建筑大师查尔斯·柯里亚注重对当地气候的研究，吸收了印度传统建筑技术中符合生态思想的合理内核，将之运用到现代建筑设计中，较好地解决了干燥气候下建筑的遮阳和通风。 五、结语 要实现我国城市生态住宅的蓬勃发展，需要树立科学而系统的生态住宅发展理念，转变传统的城市住区发展模式与思维，遵循天人合一、道法自然的可持续发展规律，从城市的决策者、产品的开发者、建筑的设计者、工程的营造者到建筑的使用与管理者，都树立良好而强烈的生态意识，同时勇于实践和探索，以适应我国现阶段住宅科技发展阶段的经济能力和技术手段，不断创新，走出具有中国特色文化气质与内涵的城市生态住宅之路。