十五周年论坛|仇保兴:绿色建筑的演化与未来

2022年11月16日
讲座

本推文根据2022年11月5日北大-林肯中心成立十五周年系列论坛之一“双碳目标下中国城镇化路径:前沿思考”主题报告整理而成,经报告人仇保兴博士审阅。


报告人:仇保兴,住房和城乡建设部原副部长,国际水协(IWA)中国委员会主席,中国城市科学研究会理事长,国际欧亚科学院院士。


摘要:报告通过介绍绿色建筑的定义、类型、评价标准和技术误区,回顾绿色建筑的演化脉络以及在我国所经历的五个发展阶段。详细剖析绿色建筑的气候适应性、多样性、全生命周期减碳等基本特征,并以“立体园林”这一南方绿色建筑的未来形式为例,阐述了绿色建筑在节能减排、环境提升等方面的重要功用。展望绿色建筑的管理方式,及绿色建筑在未来老旧小区改造、人居环境改善等场景上的应用。


一、绿色建筑演化脉络与技术误区

早在十多年前,我们就颁布了绿色建筑评价标准,目前已经出到了第三版,在评价标准中对绿色建筑的定义就是“绿色建筑是指在全生命周期实行节能、节水、节材,室内空气环境良好的建筑”。如此一来,这类建筑就必须包含“安全、宜居和生态可持续性”三个特征,我们也称之为绿色建筑的“铁三角”。

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图1 绿色建筑“铁三角”

绿色建筑发展至今经历了五个重要的发展阶段:

(1)第一阶段:从2005年3月开始,六部委联合召开首届绿色建筑大会,提出“中国的建筑节能应该迈向国际通用的绿色建筑”。

(2)第二阶段:从2006年3月开始,时任的国务院副总理亲自到第二届绿色建筑大会进行动员。且在会上颁布了首部绿建评价标准发布(GB/T50378-2006)

(3)第三阶段:2008年3月,“中国城科会绿色建筑专业委员会”(China GBC)成立。

(4)第四阶段:从2013年开始,《绿色建筑行动方案》正式批发,《国家新型城镇化规划(2014-2020)》提出城镇绿建比重要从2012年的42%提升到2020年的50%。

(5)第五阶段:2015年,习总书记在巴黎气候峰会上发表讲话,明确指出了需要“发展绿色建筑和低碳交通,建立全国碳排放交易市场等一系列政策措施,形成人和自然和谐发展的现代化建筑新格局”。


这五个阶段同时也是绿色建筑发展过程中的里程碑事件,标志了我国绿色建筑事业在不同阶段的不同成就。
在过去十多年中,绿色建筑为顺应时代需求,种类也越来越丰富,从节能省能到被动房、低能耗建筑、近零能耗建筑乃至零能耗建筑。从建造模式看,首先提出装配式建筑、然后是模块化建筑、智能建筑以及全钢建筑,未来还可以是3D打印建筑。再从建筑与人的关系来讲,我们提出适老建筑、健康建筑和立体园林建筑。而从建筑的乡村化角度来看,从乡村绿色建筑、生土建筑甚至未来是地埋式建筑。那么从建筑与环境的适应性等角度来看,尤其是能源角度,我们提出了主动方、正能房,现在随着光伏成本的下降,光伏柔直正能房正在走进我们的生活。
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图2 绿色建筑的多种模式

我们可以看到,绿色建筑的品种是越来越丰富的。那么更重要的是绿色建筑的覆盖范围从一般的住宅到办公楼,到厂房、医院、酒店,各个领域的建筑我们都已经有了我们国家自己的建筑评价标准。

但是绿色建筑发展的过程中,不可避免的有一些技术误区和经验错误,非常值得我们注意和汲取反思:

(1)盲目认为装配率、工业化程度越高越好。早在上世纪50年代,我国的大板房等建筑的装配率就曾达到100%。包括俄罗斯、南斯拉夫等国家为我国提供了大量的大板房技术。但这些大板房实际上不抗震、保温性也很差,经常出现漏水等问题,但我们看到这些建筑都已经逐步被淘汰了。所以不能以“装配率的高低”来评价建筑的质量和能效。

(2)盲目应用非常昂贵的高新技术:有的建筑体量不大,却耗费大量资金,这样昂贵的建筑不宜作为绿色建筑的样板。例如美国头部企业亚马逊的伦敦办公楼,据说耗资几百亿,这样的建筑虽说确实采用很多很新奇的技术,但是它并不具备普适性和可推广性,不可盲目推崇。

(3)过于推崇中心化控制与规模越大越好。很多地方推崇建设三联供、四联供的能源中心,意图通过各类中心化控制进行片区的运营管理。但实际上,绿色建筑应该采用分布式的空调和能源系统,唯有通过精准控制才能实现减碳降耗。

(4)追求运行能耗越低越好。当前很多零碳建筑、零碳社区、乃至零碳工厂,所体现的零碳往往是运行过程中的零碳,但对于减碳这个事情和绿色建筑一样,应该是强调全生命周期内节能减碳,而不仅仅是在运行环节实现节水、节地和节能。

(5)忽视当地气候适应性与原材料的可获得性。在农村应该推崇就地利用本地建材,所以我们提出生土建筑。通过实验证明,夯土建筑每立方米比热容量约为混凝土的一倍,而改良后的抗震夯土建筑不仅成本低廉也是最节能的,凝聚了过去老百姓的历史生活经验和古老的中华智慧。

(6)重设计、重施工、轻运行、轻维护。绿色建筑是一个精细活,必须要通过维护来做到真正的节能。虽然近年来绿色建筑的面积大大增加,但运行标识的增加并不快。

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图3 2011年-2017年全国累计绿色建筑面积


二、绿色建筑的基本特征

绿色建筑包括以下基本特征:

(1)当地气候适应性:绿色建筑是一种环境适应性建筑,是与周边环境、气候“融合”“生成”的绿色细胞。例如建筑围护结构节能技术,就能使建筑的能源系统和围护结构能够像鸟儿一样自动换羽毛,随着气候的变化而自行调节,使建筑的用能模式发生适应性变化。

(2)多样性:绿色建筑的形式、品种多样化是其生命力的本质特征。只要符合“四节一环保”的建筑模式,就蕴含“绿色”。不宜用行政手段或命令强制将绿色建筑的类型进行约束。“多样化”、“群设计”应成为绿色建筑质量提升新突破口。防止单体优秀的建筑,集合起来成为单调丑陋的建筑垃圾群、有机社区、城区。

(3)全生命周期减碳。应该从全生命周期的视角来衡量绿色建筑的可持续性特征。在美国、日本等国家多层建筑中钢结构建筑面积占总建筑面积已达到40%以上,但我国还不到5%。只有钢结构建筑和木材结构的建筑在回收利用和整个周期中的碳排放是比较低的。而我国钢筋混凝土的建筑比其它国家的建筑碳排放要高十个百分点。所以应更多地关注建材的生产、品种,关注其环节的碳排放效应。

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图4 符合“城市矿山”理念的耐候钢建筑

(4)无废循环性:我们的建筑应该成为城市的矿山。经过工业革命,全球80%以上的可利用矿产资源已经从地下转换成地上的城市的矿产储备。如果这些建筑用耐构钢或不锈钢来建造,那么100年甚至200年之后都可以百分百地进行回收利用。因此不仅能降低建筑能耗,还能降低钢铁生产等环节的能耗,绿色建筑可以延伸到其它行业进行减碳脱碳。

(5)可负担性:绿色建筑大家应该能买得起。在农村等偏僻、贫困的地方,建筑师应该就地取材,把建材的能耗降低,并借助设计提升抗震及地方适应性。

(6)集群脱碳性:绿色建筑不仅单体能够减碳,而且结合起来绿色效果更好。能源系统应做到耦合,不同能源系统通过互联网等形式协调起来,使得每个单元的能耗、水耗做到可视化,有力地调动居住人的行为节能,进一步降低能耗。


三、南方绿色建筑形式之一:立体园林

立体园林始于远古时期的巴比伦的空中花园到现在已经有4000多年的历史,特别是进入工业文明以来,人们创造了许多的立体绿化模式,这些模式相互之间交融,而且不断的演变,并且将来还会创造出更多更宜居的模式。从原来较为简单的绿植墙的模式,演化成现在的一系列的园林阳台、积木模式、立体农业等模式。

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图5 米兰“立体森林”投入使用后的内外室景

意大利建筑师Stefano Boeri在10年前于该国米兰市设计并施工完成的名为“垂直森林”两幢18层和24层住宅楼。在米兰这么一个古老的历史名城并以“时装设计”而名闻,并号称“世界设计之都”的城市建筑立了这两个塔楼。这种建筑种植的树木每年可以把吸收的二氧化碳转换成可再生的生物质能源,节约的雨水量也是非常大,在这个建筑里边,充满着中世纪建筑的红屋顶历史建筑群落中竖起了两个绿色的地标,而且一年四季都会变化,在这类建筑中,人们休闲的空间非常充裕,呈现出人在景中,景在城中的新奇体验感。

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图6 日本福冈梯田结构立体园林

再例如福冈市梯田结构立体园林是我时任杭州市市长(1999年)开始关注的项目。杭州市因为获得了1999年度全国唯一的联合国人居奖,我作为市长去领奖,颁奖地点是日本的福冈市,福冈就是一个小城市,但是就因有这么一个建筑改变了城市的风貌,成为了城市的灵魂。也因为这个建筑,联合国人居署的亚太中心就被吸引到福冈来了,该市是第一次有了一个联合国组织进驻。

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图7 曼谷政法大学

泰国的曼谷政法大学也采用了此类梯田模式,使整个大学成为了该国节能节水的典范,所有的雨水都被收集用于梯田植物栽培,而且形成了各种各样的试验田。师生们常在这些试验田里面劳作和收获,尤其是在漫长的夏季,立体园林使空调使用耗能节省了50%,因为整个建筑处于“梯田”水冷却的状态。

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图8 新加坡立体园林

新加坡的“海军村”是集商务、居住、娱乐于一体,外观较为平常,但建筑内庭却丰富多彩。该建筑结构非常丰富,从剖面来看,建筑内部有梯田一样的园林,层次分明,使得住户满眼都能看到绿色。

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图9 鱼菜共生建筑

在欧盟地区已推行一种新的绿色建筑模式,名为“鱼菜共生”(图9)。其是一种新型的复合耕作体系,它把水产养殖与水耕栽培这两种原本完全不同的农耕技术,通过巧妙的生态设计,达到科学的协同共生,从而实现养鱼不换水而无水质忧患、种菜不施肥而正常成长的生态共生效应。荷兰的一个实验室加盖了这样一个玻璃房,基于上述原理,通过一系列高技术的设计,能够产出40吨的菜、20吨的鱼,比大田的单位蔬菜产出高50倍以上。


四、小结

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图10 成都立体园林建筑

绿色建筑在未来具有大量的应用场景和需求。第一,立体园林建筑可在城市老旧小区改造中“十取一”,为小区增添绿色景观与游乐场所。第二,立体园林建筑的生态小系统利用厨余垃圾处理器可就地消纳居民的厨余垃圾,实现废物利用,形成安全的蔬菜生产消费短链。第三,绿色建筑可为疫情来临时小区封闭的居民提供精神乐园与放心食品生产的场所。第四,立体园林建筑可以成为未来自给自足的社区,甚至是一个生态城市的基本细胞。第五,民众健康需要立体园林。2016年《英国精神病学杂志》发表的一项研究表明居住在城里患焦虑症比农村人多50%,精神疾病多几倍。第六,立体园林建筑是未来住宅和绿色建筑消费升级的重要模式,“阳台种植模式”对于百姓来说是一个福祉,而且对老年人的身心健康有大有裨益。

综上,绿色建筑是包容量非常大的自主体系,在未来应鼓励各种绿色建筑技术和模式的创新应用和实践总结。但需防止以行政手段封杀或禁止某一类建筑。同时,通过有效的管理提升绿色建筑的质量,在建筑的全生命周期重视绿色与环保,力求让绿色建筑的设计、运行等环节尊重自然环境和本土文化,符合民众的长远利益。最后,应通过绿色建筑的推广应用测试,测试整个微循环体系的普及。只有微循环体系的普及,才能够逐步建立全社会循环经济和绿色经济的新体制。


整理人|刘君洋







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