專訪院士劉加平：所有建築走向綠色是歷史的必然 | 碳中和_風聞

來源 | AC建築創作

視覺 | 童洋

責編 | 韓瑋燁

編者按

自2020年政府提出“雙碳”目標後，綠色持續發展逐漸深入人們生活的方方面面。綠色建築可持續發展也逐漸受到社會各界重視，但是當下綠色建築的可持續發展仍要面臨諸多問題，如資源浪費、設計困難等，未來仍有很長一段路要走。本文通過採訪國工程院院士劉加平，以“玻璃”這一材料在建築建造中的應用為話題，拓展到全球建築領域的綠色技術發展，並延續至對可持續發展的預測和判斷。

01

建築中的玻璃

“玻璃” 在一段時間裏被認為是現代建築標誌性的材料，金屬+玻璃，代表着工業化和現代化。但隨着能源危機、環境污染、全球氣候變化等問題的出現，綠色可持續的建築已經成為當代建築發展的主流。玻璃由於其獨特的物理性能，在建築上的使用受到了一定的限制，特別在中國，許多城市都制定了限制使用玻璃幕牆的法規。

問：能否從綠色可持續的角度談談您對玻璃幕牆的看法？

劉加平：現代科技進步促使玻璃材料的品質和性能取得巨大提升，玻璃的類型多到使人眼花繚亂，也使得玻璃產品進入到了社會生產和生活的方方面面。

幾乎可以説，還沒有哪個行業能夠離開玻璃材料。玻璃，特別是玻璃幕牆是現代建築的重要標誌之一。不論是何種建築，也不論其體量大小和等級高低，不使用玻璃是不可想象的。

建築設計巧妙且合理地使用玻璃，對建築師來説是一門“功夫”。那麼，如何利用好玻璃呢？首先得掌握玻璃的類型和各自所具備的性能。常見到的玻璃類型包括普通平板玻璃、鋼化玻璃、防彈玻璃、光學玻璃等，而在建築中普遍使用的還是普通平板玻璃。

玻璃由於其獨特的物理性能，在建築上的使用受到了一定的限制。當下合理使用玻璃幕牆，在大型公共建築方案構思創作中確實是個難題。

以使用量最大的浮法平板玻璃為例，它首先具有透視功能（即可見光可以很高比例平行透過玻璃，實現建築內外的可視性），其次具有透射功能（即在太陽光線中，不僅可見光部分可以透過，波長小於可見光的紫外部分也可以透過）。再次從能量傳輸的角度來看，太陽輻射能的絕大部分可以穿透普通平板玻璃，但紅外輻射透射率很低——玻璃的透視功能使得大空間、大進深建築的自然採光能夠得以實現，而自然採光是現代建築必須具備的基本屬性。透射功能和能量傳輸功能疊加，可形成温室效應。

而缺點在於，普通平板玻璃材料的熱傳導率較高，導熱係數在0.8W/m ∙ K左右，與普通實心磚的導熱係數相近，而遠高於聚乙烯等保温材料。其厚度在3mm-8mm，保温性能較差。當平板玻璃與窗框組合在一起成為窗户時，其保温性能取決於窗框構造和玻璃的層數。高等級窗户的傳熱係數可以降到1.5 甚至更低，可以滿足低能耗建築的需求，但價格昂貴。

玻璃幕牆是普通平板玻璃窗的進化產品，根據其構造的不同，熱工性能也有較大差異。合理使用玻璃幕牆，在大型公共建築方案構思創作中確實是個難題。主要困難在三個方面：

在北方採暖地區，大面積使用玻璃幕牆，如果等級不夠高，會產生較高的室內外傳熱損失，供熱負荷會偏大，採暖能耗也會增大；

在夏季，如果大面積使用玻璃幕牆，在幕牆遮陽係數不夠高的情況下，太陽輻射通過幕牆進入室內，會增大空調負荷，抬高空調運行能耗；

太陽直射光線透過幕牆進入室內，會產生較強的眩光，惡化室內光環境。

如何既能大面積使用玻璃幕牆又能避免出現上述問題呢？我認為有這麼幾點：

一、應儘可能避免全玻璃幕牆建築方案，不論在哪個氣候區都有冬夏季的差異，很難兩全；

**二、如果必須做成全玻璃幕牆，就需要考慮增加建造成本，使用高等級雙層幕牆。**就目前的玻璃幕牆技術水平，只要價格允許，熱性能還是可以做到滿足綠色建築標準要求的；

三、一般公共建築，哪個立面做成幕牆，靠近幕牆部分的室內空間應作為對室內熱環境沒有要求或要求很低的輔助空間；

四、南方地區儘可能不要在東西朝向立面做幕牆。

至於玻璃作為建築物的外表皮，以其質感表達某個地區或某個社會羣體的精神或意志等，則另當別論。

02

綠色可持續策略

在建築業內，許多標誌性建築往往為了滿足人們過高的慾望，而耗廢了大量的資源和能源，然後又用高科技手段去降低能耗。

問：有觀點認為，降低人的慾望是最佳的綠色可持續策略。您如何看待這個問題？

劉加平：我個人以為這種觀點不準確。首先，不能否定一個地域或一個城市的標誌性建築，這屬於社會學和人類文化學的範疇。然後才能談到耗費資源和能源的問題。

耗費，普遍意義上指的是浪費，即為了達到某種功能使用了許多不該使用、或者多使用了資源和能源。當建築物設計合理，而運用一些價格較高的智能化技術以降低消耗，這無可厚非。關鍵在於，地標性建築數量不會很多。做個不恰當比喻：再窮的家庭，過年時候還是要點亮燈籠的，儘管點亮燈籠不適合於日常的照明功能。

但我們經常遇到的現象是，在很多地標性建築方案競賽評審中，送審的概念方案要麼是整體構思很好、功能空間組織合理、外形也靚麗，但綠色技術性能指標很差，或者壓根就沒考慮；要麼是綠色技術性能指標很好，建築的基本功能屬性、人流組織、外貌形態太差，甚至醜陋。

一般來説，前者會被選中。那在進一步深化中怎麼辦呢？用所謂的高技術手段來“裝扮” “粉飾”成一個綠色建築設計，代價是大幅增加成本。所以在後期施工中很多就沒有實施，這種現象很普遍。

03

建築技術無高低之分

每當談論綠色可持續的建築時人們往往會想到許多新技術、新設備，但在實際使用過程中許多新技術甚至比傳統技術還差。這裏可能涉及技術的合理性、數據採集的質量、計算模型的科學性、設備老化後的效率、運維管理的水平等諸多問題。

問：您如何看待綠色可持續建築的高技術和低技術問題？

劉加平：技術應無高低貴賤之分。

人類跟隨技術的進步採用新技術手段，解決建築中難以解決的問題，這是常態，也是社會進步的一個方面。例如利用温濕度傳感器實現室温自動調節，利用半導體材料製成光伏器件，利用太陽能獲取電力等等。

但是，這並不代表可以完全替代被認為是“低技術”的產品和方法。例如，無論是哪種價格高、性能卓越的新玻璃產品用在窗户上，只要是單層（5mm左右），它的保温性能就要遠比普通的雙層玻璃窗差，而普通雙層玻璃窗的價格更低廉。

如何選取新技術和新產品，成本、耐久性是很重要的指標。在低層建築中，在相同熱性能指標前提下，應該優先選用厚重型牆體，而不是那些所謂的新技術新產品，因為一般來説磚石類材料的耐久性非常好。

技術沒有高低之分，只要傳統的低技術能解決的問題就沒必要用所謂的昂貴的高技術。

技術產品的高和低也有時代性。舉個比較特別的例子：有一種售價30多元自動夜光燈，內置紅外和聲音傳感器，放在客廳或衞生間，遠處“看見”夜間走動的人就亮，離開後幾秒鐘就關閉，使用起來非常方便，特別節能，兩節五號電池能夠持續使用一年左右。與市場上很多高技術和產品比起來，其性能要高很多。

最近三十多年以來，信息技術的進步推動了各行各業的發展，但是用於建築環境調節和建築節能等方面的技術和產品，在原理上並沒有大的創新，而只是計算測量更準確了。所以説，只要傳統的低技術能解決的問題就沒必要用所謂的昂貴的高技術。

04

可持續建築設計難以推廣

在實踐過程中我們經常會遇到將一些在居住或辦公建築中比較成熟的可持續策略應用在體育或表演建築上的情況。

問：您覺得綠色可持續的建築設計是否存在一種普遍性的技術路徑？還是需要有針對性地進行定製設計？

劉加平：從建築技術角度，特別是適應於建築設計的角度，技術專家總期望研究開發一些普遍適用、能夠大面積推廣的技術和產品，但事實上這是相當困難的。每一種可以節約建築的能源消耗的技術和產品，都有其適用前提和範圍。以建築外牆的保温層為例，氣候條件不同、建築類型不同、運行使用方式不同時，外牆的保温層設置差異很大：

**一、**我國長城以北地區的城鎮居住建築，冬季氣候嚴寒，須採用集中連續採暖模式，而夏季氣候温和，則普遍採用家用分體式空調，間歇運行。規範中寫的很清楚，居住辦公類建築必須設置保温層，儘可能做外保温或夾心保温，保温性能指標越高越好。但這一地區的機場航站樓就沒有必要照搬，原因很簡單，航站樓建築空間尺度大，圍護結構中的輕質透明部分佔比高，冬季供熱方式為空調系統送暖，每日週期性使用，實體牆由室內向室外傳熱引起的熱損失在供熱能耗總額中佔比較低，單純提高牆體保温性能，解決不了多大問題；

**二、而在長城以南、南北分界線以北地區，居住建築在冬季也採用集中供熱方式，但冬季室內外温差相對較小，為了節約供熱用能，外牆也應該設置外保温或夾心保温，但並不是越大越好，原因也很簡單，把外牆做到完全絕熱，供熱能耗依然存在，外門、窗户、門窗縫隙、門窗開啓等都會產生室內外熱交換。令人啼笑皆非的是，在西安等很多城市受所謂的“被動式超低能耗建築技術”**影響，很多居住建築外牆外保温層（泡沫石棉層）已經做到25公分以上，真是哭笑不得；

**三、**而在我國南方地區，大型、大空間公共建築的空調能耗主要用於排除室內照明等電器餘熱和進入室內的太陽輻射熱量，因此一味地給大型公共建築圍護結構貼隔熱層，除了受到太陽輻射直射的東西山牆以外，**對於降低空調能耗作用不大。**而遮陽，包括屋頂架空、外窗外門外牆遮陽，就成為更有效的手段；

**四、**在體育場館、大型觀演建築中強行推廣外牆外保温等適應於居住建築的“節能技術”，其結果也不言而喻。至於現狀説為何會這樣？一句話，主管部門被那些“綠色技術”企業綁架了。

來源：圖蟲創意

05

結語

問：請您對綠色可持續建築的發展做一個預測

**劉加平：中國在推行綠色建築方面處於國際前列。**綠色建築的核心是：建築物在建造過程，特別是被使用和運行過程中，不論是按單位面積、單位時間，或是按人均、能源、水等資源的消耗量，污染物、廢棄物、CO2 等排放量，都很小。 而這些指標與建築物的外部形態、空間組織、平面佈局、建築構造等都有密切關聯。

做一個假設：以現在的國民經濟發展水平和人均收入，當每度電、每噸水的價格提高10 倍，每噸污染物的排放補償費是現在的10倍，可以想象上述指標低的建築物一定受到歡迎，高質量的建築環境才能得以為繼，才能可持續發****展。

中國在推行綠色建築方面在國際上是處於前列，所以我比較自信，所有建築走向綠色是歷史的必然，只不過在不同的國家和地區發展進程不盡相同。

劉加平：中國工程院院士；中國建築學會副理事長；西安建築科技大學建築學院院長（名譽）；西安建築科技大學設計研究總院院長。