李敬軍   謝權(quán)

(陜西省土木學(xué)會(huì)建筑電氣專業(yè)委員會(huì)報(bào)送)

 

    21世紀(jì)，人們談?wù)撟疃嗟目峙率谴髿庾兣�、環(huán)境惡化等話題。近年來世界上洪水、干旱、火災(zāi)等災(zāi)難的頻發(fā)，已經(jīng)告誡人類：我們的環(huán)境正在面臨巨大的危機(jī)。在環(huán)境惡化的同時(shí)，2009年發(fā)生的百年一遇的全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)猶如雪上加霜，它反映了全球經(jīng)濟(jì)的嚴(yán)重失衡。

 

    在環(huán)境危機(jī)與經(jīng)濟(jì)危機(jī)雙沖擊的今日世界將會(huì)促使人類反思我們?cè)�走過的工業(yè)文明時(shí)代的道路，尋求一條新的人與自然共生共存、和諧相處的新道路。歷史的經(jīng)驗(yàn)提示我們：經(jīng)濟(jì)危機(jī)預(yù)示著一次新的科技革命和發(fā)展機(jī)遇，催生一個(gè)新時(shí)代的誕生，這個(gè)新時(shí)代應(yīng)該就是低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代。

 

    低碳經(jīng)濟(jì)的概念最早正式出現(xiàn)在2003年的英國(guó)能源白皮書《我們能源的未來：創(chuàng)建低碳經(jīng)濟(jì)》中，低碳經(jīng)濟(jì)就是以低能耗、低污染、低排放為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)模式，是人類社會(huì)繼農(nóng)業(yè)文明、工業(yè)文明之后的又一次重大進(jìn)步。低碳經(jīng)濟(jì)實(shí)質(zhì)是高能源利用效率和清潔能源結(jié)構(gòu)問題，核心是人類生存發(fā)展觀念的根本性轉(zhuǎn)變。

 

    建筑是碳排放的重要來源，在我國(guó)的能耗結(jié)構(gòu)中，建筑的建造和使用占據(jù)了大約30%，而與建筑相關(guān)的工業(yè)和交通占據(jù)了16.7%。兩者相加達(dá)到了46.7%。因此，發(fā)展綠色低碳建筑是有效降低碳排放的重要途徑。我們的設(shè)計(jì)觀念要從過去的“改造自然”向“保護(hù)自然”轉(zhuǎn)變，從掠奪性的消耗資源向珍惜自然資源轉(zhuǎn)變。

 

    從生態(tài)學(xué)角度看，人類對(duì)自身生存環(huán)境的適應(yīng)表現(xiàn)在生活的各個(gè)方面，人類的居住生活和建造活動(dòng)對(duì)這種“適應(yīng)”也有充分的表現(xiàn)。這些保留至今的傳統(tǒng)建筑的大多數(shù)做法和形式都是經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間對(duì)當(dāng)?shù)貧夂颉①Y源等條件適應(yīng)后的產(chǎn)物。

 

    在中國(guó)的北部地區(qū),分布著世界上最大的黃土高原,著名的中國(guó)式窯洞民居等就分布在這一地區(qū),形成了具有北方特色的生土建筑群。生土建筑是利用生土材料營(yíng)建主體結(jié)構(gòu)的建筑,或在原狀土中挖鑿的窯洞或利用生土、沙石掩覆的各類建筑。它始于人工穴居、半穴居時(shí)代,已有悠久的歷史。這里所指的生土建筑,只限于地表淺層,不包括地下深層的地下建筑。其特點(diǎn)是可以就地取材,易于施工,便于自建,造價(jià)低廉,冬暖夏涼,節(jié)省能源,節(jié)約占地;有利于生態(tài)平衡、隔音、減少污染。

 

    生土建筑因地制宜、就地取材、冬暖夏涼，與環(huán)境和諧的方法，與尊重基地環(huán)境，節(jié)約使用資源和能源的設(shè)計(jì)原則有共同的契合點(diǎn)。因此，挖掘和發(fā)展生土建筑的生態(tài)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和做法，成為綠色低碳設(shè)計(jì)的重要途徑之一。

 

    在李儀祉水利文化紀(jì)念館的設(shè)計(jì)中，我們結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，運(yùn)用生土建筑的節(jié)能原理并綜合其他節(jié)能技術(shù)，在經(jīng)濟(jì)適宜的基礎(chǔ)上最大程度的達(dá)到低碳節(jié)能。

 

    李儀祉水利文化紀(jì)念館位于關(guān)中北部，涇陽(yáng)縣王橋鎮(zhèn)社樹村北，面南背北，南臨涇惠渠總干渠，為典型的臺(tái)原地貌。基地周邊環(huán)境較為純粹，呈現(xiàn)關(guān)中塬區(qū)純樸的田野景觀。

 

    李儀祉(1882-1938)先生是我國(guó)近代著名的水利科學(xué)家，中國(guó)水利學(xué)會(huì)的創(chuàng)始人。他規(guī)劃關(guān)中“八惠”，建成了涇惠渠、渭惠渠、洛惠渠、梅惠渠四大灌區(qū)，灌溉面積達(dá)300萬(wàn)畝，使關(guān)中擺脫了旱魔的肆虐。他先后創(chuàng)辦了三秦公學(xué)、河海工程專門學(xué)校（現(xiàn)河海大學(xué)）、陜西水利專修班（現(xiàn)西北農(nóng)林科技大學(xué)）等水利院校，為我國(guó)培養(yǎng)了一大批水利人才。

    李儀祉先生于1938年3月8日逝世，即葬于此。墓園安靜肅穆，松柏蒼翠。為了進(jìn)一步加強(qiáng)鄭國(guó)渠文化、儀祉水利文化的研究，推進(jìn)引涇遺址保護(hù)、開發(fā)和利用，展示陜西水利的巨大成就，政府批準(zhǔn)建設(shè)李儀祉水利文化紀(jì)念館。

 

    業(yè)主原規(guī)劃在陵墓塬坡下的廣場(chǎng)東西兩側(cè)征地，建兩座具有關(guān)中民居風(fēng)格的展室。經(jīng)過實(shí)地勘察與仔細(xì)研究后，為了盡量節(jié)約用地，保持地形地貌，我們打破常規(guī)將建筑集中至景區(qū)中軸線上。作為陵園臺(tái)地向下延伸的終點(diǎn)，維持人們從紀(jì)念廣場(chǎng)到陵墓的視線完整，同時(shí)也更能烘托紀(jì)念館的氛圍。紀(jì)念館的造型結(jié)合景觀廣場(chǎng)以中國(guó)水利標(biāo)志為原型，既是中國(guó)水利精神的直接表達(dá)，又創(chuàng)造了標(biāo)識(shí)鮮明的水利特色和時(shí)代特征。

 

    由于紀(jì)念館地處關(guān)中塬區(qū)農(nóng)村，所以在設(shè)計(jì)時(shí)因地制宜，借鑒當(dāng)?shù)馗G洞的建造思路。

 

    眾所周知的窯洞等生土建筑所具有的“冬暖夏涼”特性，實(shí)質(zhì)是其蓄熱性能較好的厚重性圍護(hù)結(jié)構(gòu)，由于具有良好的熱穩(wěn)定性，對(duì)于較大的室外溫度波動(dòng)的衰減作用的一種表現(xiàn)，并且天然材料的運(yùn)用避免了生產(chǎn)、加工和運(yùn)輸能耗，使窯洞成為天然的綠色節(jié)能建筑。

 

    在具體設(shè)計(jì)中，我們總結(jié)以下幾點(diǎn)：

    集中展館，修改原規(guī)劃，減少土地消耗與熱散失；

    斜向屋面，積極利用現(xiàn)有地形地勢(shì)；

    空間下沉，從根本上優(yōu)化建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能；

    雨水收集，利用水景改善展館微環(huán)境；

    光能利用，太陽(yáng)能集熱降低建筑在極端氣候?qū)�空調(diào)的過度消耗；

    科學(xué)綠化，水土保持，調(diào)節(jié)氣候，降低污染；

 

    a.圍護(hù)結(jié)構(gòu)

    展館以中國(guó)水利標(biāo)志為設(shè)計(jì)原型，依山就勢(shì)整體設(shè)計(jì)，維持原有的地形地貌。紀(jì)念館屋頂依地勢(shì)抬高，猶如從地面生長(zhǎng)出一樣，與環(huán)境和諧融洽，宛如大地景觀，又似壩址遺風(fēng)。紀(jì)念館沿中軸兩側(cè)相對(duì)為儀祉館和歷史館。紀(jì)念館東西兩端為下沉式通道與水池，寧?kù)o的水面烘托樸素莊重的氣氛。

 

    集中的形體與以前院落的方式相比，減少土地的擾動(dòng)，降低了建筑的體形系數(shù)，利于保溫，同時(shí)也減少了其他多余圍護(hù)結(jié)構(gòu)的浪費(fèi)。

    按照窯洞的節(jié)能思路，將展館前端空間下沉2.7米，由于北側(cè)一級(jí)平臺(tái)高于前廣場(chǎng)2.3米，展館后側(cè)5米（首層）全部位于地下，二層夾層直接連通至一級(jí)平臺(tái)。傾斜的大屋頂依勢(shì)而上，屋頂覆土0.9米，種植關(guān)中田野特有的老虎皮草，生命力頑強(qiáng)，涵養(yǎng)土壤，抓地力強(qiáng)，對(duì)雨水有很好的過濾作用，也有很好的隔熱保溫作用。在屋頂臺(tái)階上可以布置可移動(dòng)箱式種植的景觀樹，不同時(shí)節(jié)可以有不同的造型，同時(shí)也可以為屋頂進(jìn)行適當(dāng)遮陰。

 

    經(jīng)過模型分析與技術(shù)測(cè)算，由于土層的恒溫調(diào)節(jié)，展館內(nèi)部溫度變化遠(yuǎn)低于環(huán)境氣溫變化【圖1】，在冬夏兩季非極端溫度下不需要外界熱源基本可以保證室內(nèi)適宜的溫度。在極端溫度下，只需少量的普通空調(diào)補(bǔ)給即可滿足。能耗僅是普通建筑能耗的60%。

    b.水景的利用

    展館兩側(cè)的水池設(shè)計(jì)結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂驙顩r，采用卵石襯底的淺水池設(shè)計(jì)，夏季多雨季節(jié)，水源利用由屋頂過濾收集的雨水，大面積的淺水池，可以有效改善展館周圍的微環(huán)境，減弱夏季的燥熱之感。在冬季枯水期，水池以池底純白的卵石表現(xiàn)水的意境。一種景觀兩種意境，既可以有效的節(jié)約水資源，又可以降低維護(hù)費(fèi)用。

 

    c.適當(dāng)利用太陽(yáng)能

    利用傾斜屋頂與太陽(yáng)良好的角度和臺(tái)原地區(qū)良好的太陽(yáng)能資源，采用成本較低太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)，平常為工作人員提供熱水服務(wù)，在冬天可以補(bǔ)充采暖，降低空調(diào)的消耗。室外景觀燈及道路照明，采用太陽(yáng)能照明設(shè)備，室外照明基本可以擺脫對(duì)外界電力的依賴。

 

    d.建筑材料

    墻體材料完全杜絕使用粘土磚，采用綠色環(huán)保的粉煤灰磚。各種建筑材料在選材上盡量就近選擇，減少材料運(yùn)輸上的消耗。

 

    生土建筑是適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂蚣捌渥匀粭l件的有機(jī)產(chǎn)物, 它的生成和發(fā)展是人們長(zhǎng)期適應(yīng)自然環(huán)境的結(jié)果。生土建筑中生態(tài)技術(shù)方法與今天的可持續(xù)建筑體系在很多方面是一致的，能很好地達(dá)到能源節(jié)約和保護(hù)環(huán)境的目的，我們應(yīng)該立足本土發(fā)掘內(nèi)涵，并使其在現(xiàn)代建筑中煥發(fā)出新的生命力。

 

    低碳不是純粹的技術(shù)堆積和搞噱頭，我們建筑師應(yīng)立足根本，尊重自然，保護(hù)自然，從建筑設(shè)計(jì)自身做起。李儀祉紀(jì)念館雖然不能與現(xiàn)在流行的依附了大量高科技的“零碳”建筑相比較。但他卻是從建筑最基本的方面力求做到低碳節(jié)能，為我們普通建筑的低碳發(fā)展提出一個(gè)新的方向。

 

1.趙群等，中國(guó)傳統(tǒng)民居中的生態(tài)經(jīng)驗(yàn)芻議，2004.10；

2.中國(guó)建筑學(xué)會(huì)建筑師分會(huì)建筑技術(shù)專業(yè)委員會(huì)等主編，綠色建筑與建筑技術(shù)，中國(guó)建筑工業(yè)出版社；

3.劉李峰等，傳統(tǒng)民居建筑理念、特征及其當(dāng)代傳承問題研究，小城鎮(zhèn)建設(shè)；

4.張坤民，低碳經(jīng)濟(jì)論，中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2008；

5.鮑家聲，低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代的建筑之道，建筑學(xué)報(bào)，2010.7；

6.荊其敏，中國(guó)生土建筑，天津科學(xué)技術(shù)出版社，1985

 

李敬軍  男  陜西省建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司副總建筑師

謝  權(quán)  男  陜西省建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司 助理建筑師

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