世界上有一半的新建筑将在中国建造,那么如何才能更好地建造它们呢?
在北京北部,在距离“鸟巢”国家体育场不远的地方,一座四层楼的橙色建筑安静地嗡嗡作响。它看起来与中国建筑科学研究院校园内的其他建筑没有太大的区别,也与中国每年增长的数百万没有太大不同。然而,它仅使用首都类似办公楼所用总能源的五分之一。
该建筑是使中国建筑更具可持续性的运动的一部分。据估计,在未来十年中,全球将近一半的建筑将在中国进行。该国每年已经建立了20亿平方米的新建筑面积-如果布局为一层,将覆盖伦敦整个占地面积的1.3倍。这是一个了不起的数字,尤其是当您考虑到全球范围内,建筑和建筑行业约占能源使用和工业释放的二氧化碳排放量的39%。
多年来,中国经济的快速增长极大地增加了建筑的能源消耗,并给环境带来了巨大挑战。从2001年到2016年,中国建筑行业的一次能源消耗增加了一倍以上,相当于近10亿吨煤炭。首先,建造建筑物的碳成本,包括整个供应链中使用的原材料和能源,约占中国碳排放量的五分之一。
清华大学的朱应新说:“中国需要做的是确保人们的生活质量不断提高,而不是以建筑物能耗的迅速增加为代价。”清华大学的研究员朱应新在中国制定了绿色建筑标准。
中国如何完成这项艰巨的任务?
在中国,建筑日益绿色化的最明显方式之一就是最真实的一种方式-通过植被茂密的树木覆盖的建筑物。
意大利建筑师Stefano Boeri一直是垂直森林的开拓者。自从Bosco Verticale首次面世以来,Boeri及其同事在米兰的一对翠绿的高端住宅建筑中,已经转向中国寻求他们的下一个垂直森林,该森林将建在该国东部江苏省省会南京市。
在城市植树将有助于应对新的高层建筑的二氧化碳排放,并减少城市空气污染。但是,在中国常有很高空间的人口密集的城市地区,创建向上扩散而不是向外扩散的森林的吸引力正变得越来越有吸引力。
将绿色植物建造成高楼可以最大程度地提高空间稀缺的城市地区的森林机会(来源:Stefano Boeri Architetti)
南京的两座绿塔计划于2020年末竣工,但该项目因大流行而被推迟。这些建筑物的立面上将容纳2500种灌木和1000多棵树木。目前,在郊区的苗圃中生长着约600棵来自当地物种的树,如中国的光秃,樱桃树和银杏树,这些树注定要建在塔的墙壁上。在准备将它们带到现场之前,它们将长到六到九米的高度。
Stefano Boeri Architetti的合伙人徐一波(Yibo Xu)是上海办公室的负责人,他解释说,在工人将其安装到塔的露台和阳台上之前,树木将通过风洞试验测试其强度,以改善微气候。和生物多样性。实验模拟了树木在建筑物不同高度可能会遇到的风,以确保树木的大小保持安全高度,从而降低了树木在暴风雨中倒下的风险。
仅水泥每年就释放全球8%的碳排放量
中国许多省份已经出台了鼓励将绿化纳入高层建筑组成部分的政策。例如,在浙江省,具有“空中花园阳台”的建筑物在计算容积率时可以从其总建筑面积中免除这些绿色空间。该比率是建筑物(所有楼层)的总建筑面积与建筑物所在地块的大小之比。较低的地积比率意味着更宜居的环境,因此该物业可以较高的价格出售。徐说,这是一种实际的激励措施。
马来西亚生态建筑学家Ken Yeang指出,但是要获得全部效果,您不能仅在各处各处增加植被。取而代之的是,对建筑物进行绿化需要仔细计划,以确保树木与附近的其他物种有良好的连接,以确保对动物,鸟类和昆虫有益的连续栖息地。
尽管像这样的绿色建筑需要大量规划,但对于建筑师而言,这是值得的。“现在,如果我们想减少二氧化碳的产生,我们有很多工具,” Boeri说。“但是我们只有一种方法可以吸收已经产生的二氧化碳。”这是将碳从大气中吸出并以另一种形式存储-最有效的机制是植被。
这是令人钦佩的情感;但南京的垂直森林预计每年仅吸收25吨二氧化碳-与北京至伦敦的10次往返飞行相同。但是,即使垂直森林普及了,要减少中国建筑业的碳排放量,仍然需要花费更多。
3D打印建筑公司WinSun使用“墨水”中的再生材料来打印其结构
使植被成为普通高层建筑的一部分是使它们“绿色”的一种非常明显的方式,但是改善其建筑和建筑材料可能会在碳方面产生更大的影响。仅水泥每年就释放全球8%的碳排放量。据一项估计,2015年,中国建筑材料(包括钢,水泥,铁和铝)与建筑的碳排放总量相当于燃烧10亿吨煤炭(就背景而言,2018年,中国燃烧了38.3亿吨煤炭)。
固体废料来自钢铁厂,燃煤电厂和城市建筑工地等地方,经过分类,颗粒化和加工成墨水后送入3D打印机
降低这个数字的一种方法是使用再生建筑材料。在从南京流向上海的长江下游约170英里(270公里)处,一家名为WinSun的公司一直在将可回收材料转变为3D打印建筑群,据称是同类建筑中规模最大的。
WinSun是由机械工程师转变为企业家的马一和的创意。借助Ma的3D打印技术,只需9名工人即可在该集群中的7座建筑物上工作–传统上,这项工作需要200人的团队。由于3D打印机不需要脚手架,因此也节省了数吨的木板。
WinSun的可持续3D打印“墨水”是这一系列建筑的中心。各种固体废物来自钢铁厂,燃煤电厂和城市建筑工地等地方,经过分类,制粒和处理后制成墨水,供3D打印机使用。但是,这种物质并不完全是二手的,因为它像常规混凝土一样需要一定量的沙漠沙。Ma说,钢厂废料最容易处理,可用于多达60%的建筑油墨。
从回收再利用
比粉碎废料创建新建筑物更好的是重新利用已经存在的建筑物。
在距北京西南约60英里(100公里)的中国雄安新区,一家废弃的服装厂被改建为办公楼。绿色建筑设计与研究所所长刘恒是该项目的建筑师。他保留了旧工厂的主要结构,用旧玻璃碎片创造了新的地板表面,并使用建筑物中的旧水泥块在外面的院子里筑墙。
2015年,包括原材料使用在内的建筑排放量相当于燃烧了十亿吨煤(来源:路透社)
最重要的装修是为了提高能源效率。例如,刘先生安装了“幕墙”,形成了一条全方位的走廊,该空间中的空气减少了外部环境与总部之间的热交换。在该中心工作的一名工作人员曾告诉电视记者,该建筑物在一个冬天停留在18C左右而没有暖气。北京最冷的月份平均气温为-3C。
Liu同意Ma的观点,因为3D打印的速度快,需要的劳动力更少并且具有最大程度地减少建筑浪费的潜力,因此3D打印将为建筑带来更美好的未来。他补充说:“如果他们使用某些材料来增强3D打印房屋的绝缘性能,那就更好了。”
北京建筑师董梅(Dong Mei)一直在探索将近20年的方法,该方法是利用建筑物的结构和设计以无机械方式对其进行加热或冷却,这称为被动设计。她的主要项目之一是在2005年为北京大学设计教学楼,这一年中国发布了关于开发节能型公共建筑的第一份指南。
该建筑有一个中央走廊,可以充当五层楼的照明灯,以减少对人工照明的需求。它还有助于减少用电量,在冬天可以用作温室,在夏天可以作为通风的来源。走廊使用自动系统,该系统根据学生的运动来打开和关闭建筑物教室中的灯光。Dong还计划建造可伸缩的遮阳系统,以控制建筑物的外墙,以控制温暖建筑物的阳光。
成功地帮助西方建筑降低碳足迹的技术在中国不一定具有相同的效果
这是一个雄心勃勃的项目,Dong的最后接触并未使其完成,因为该大学认为可伸缩遮阳帘的建造太复杂了。时至今日,董对未尝试使用遮光系统感到遗憾。她说:“我们的计算表明,遮阳可以每年减少用于制冷的空调使用量超过一个月。”
这种抵制在其他人努力实现其绿色解决方案时引起共鸣。当被问及在中国开展业务的经历时,马来西亚的杨扬指出,“拒绝尝试不同的事物”是一项挑战。3D打印企业家马义和说,与传统建筑公司进行谈判时,他也遇到过类似的问题。
中国传统民居中已经存在许多不使用任何燃料进行供暖或制冷的真正被动设计。
缓慢接受新颖性可能是一个挑战,但在其他方面也可能是一个优势。清华大学的朱应新说,中国每建筑单位的能源消耗仍然远远低于西方国家。她说,差异在于文化和行为上的差异,例如对自然通风的偏爱以及倾向于使用适度而不是冰冷的交流电。
鉴于偏爱低能耗的温度控制手段,如果在中国建筑行业工作的人只是模仿西方的节能实践(通常意味着对室内环境进行更严格的机械控制),则会导致不必要的能耗增加朱说。她补充说,要在中国实践绿色建筑,需要设计出最适合当地条件的技术,从气候到文化。
在中国的传统房屋中,已经有许多真正的被动设计,它们不使用任何燃料进行加热或冷却。中国北部是黄土高原厚壁的窑洞(窑洞),南部是古老的徽州四合院。这些庭院通过烟囱效应帮助调节温度,在其中,温暖的空气通过高大的空间上升,并在下方吸入较凉的空气。
传统的带有中央井的庭院无需使用机械手段即可帮助调节温度(来源:Alamy)
朱说,建筑师可以使用现代技术来进一步改善这种设计,例如在庭院中增加天花板窗户以在冬天收集热量,这与董在玻璃天花板走廊设计中使用的原理相同。有时,即使拥有现代技术和创新架构的所有好处,过去的设计也可以为您提供所有灵感。
朱基对中国城市建筑的可持续发展持乐观态度,她说这是政府和行业推动的重点领域之一。截至2018年底,中国有超过10,000个建筑项目被认证为“绿色”。三星级评级系统使用核对清单根据建筑物的土地,能源,水和材料节省以及建筑物的室内环境质量等为建筑物分配分数。
朱指出,这不是一个万无一失的系统,因为这些证书中的大多数仅基于建筑物的设计,而不是建筑物在现实世界中的实际运行情况,但可以看作是趋势的指示。2017年,中国设定了一个目标,到2020年底,将其所有新的城市建筑中的50%认证为绿色建筑。
中国的城市发展速度很快,但变化的步伐也可以。如果这个十年确实要在世界上进行一半的建设,那么提高可持续性的标准可能会对全球建筑环境的排放产生巨大影响。
每栋高层配有电梯,从而造成能源环境污染,巨大的汽车排放量使二氧化碳急剧升高,对环保的漠视成为了最大的障碍,都喜欢开车,并没有给自行车提供足够空间。环境会在相当长的时间内持续恶化。