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從瓦特發明蒸汽機時起，化石能源消費開始迅速增加;1900年前后第二次工業革命發生，內燃機和電的發現與利用開啟了電氣時代，二次世界大戰后，世界人口大爆炸(見圖1)使得化石能源消費呈現爆炸性的增長。1870年以來，世界能源消費的變化趨勢如圖2所示，可以看出，二次世界大戰稍微遏制了能源消費增長的勢頭，之后在20世紀70年代爆發的能源危機促使人們開始大力開發新能源，這個時期的水電和核電增長迅猛。進入21世紀，可再生能源發展迅猛，主要體現在光伏發電、風力發電、生物質能源，以及其它的可再生能源，如地熱發電和潮汐能發電等。總體來看，低密度的新能源存在利用瓶頸和其它諸多質疑，核裂變所需礦產資源同樣有限且已發生的切諾貝利核電站與日本福島第一核電站事故證明核電站具有一定的不可靠性，另外熱核聚變技術遙不可及且人類也無法開采太空資源。因此，到2030年前后，人類依舊無法擺脫對于高密度化石能源的依賴。   反觀歷史，從能源利用的角度分析，農耕文明是建立在低密度太陽能和風能基礎上的，所有的人類機械太陽能裝置(如PV光伏板)都沒有植物光合作用利用太陽能的效率高且生態效益好［3］。根據卡諾定理發展出的熱力學第二定律以及熵、耗散結構的提出更是決定了機械系統這種典型的耗散系統需要高密度能源的支撐。這樣看來，高密度的化石能源是工業文明的必然選擇，低密度的可再生能源無法支撐工業文明的能源需求。然而，化石能源的枯竭近在咫尺(見表1)，假設現有發展模式不變，化石能源枯竭后，自然生態環境破壞殆盡，全球將處于生態赤字發展階段［4］，人類勢必會在經歷人口驟降、工業文明體制崩潰的動亂時期之后重新回到農耕文明。而目前，人們還看不到任何新能源有希望完全取代化石能源，因此中國要做好人類進入化石能源枯竭期的準備，建筑環境營造策略和技術也應該做出相應的轉變，擺脫對化石能源的依賴。   在建筑能耗中，供暖空調系統占2/3，因此有義務轉變建筑環境營造策略和技術，為社會發展節約寶貴的不可再生資源和能源。   工業文明在給人類帶來不可再生資源和環境危機的同時，由于其“唯生產力至上”的文化和制度，將人視為社會機器而非自然生物，導致現代的社會生活方式出現了許多健康問題。在建筑環境營造方面，追求恒定的室內環境、以提高人體舒適度和生產效率的控制方法忽視了人作為自然生物的健康和心理需求，產生了許多建筑疾病，尤其以長期生活在恒定辦公環境中的白領人群最為明顯。在節能和健康需求的推動下，西方發達國家已經開展了建筑室內環境適應性熱舒適標準的研究。另一方面，作為世界上唯一沒有中斷且代表農耕文明最高發展水平的中華文明，其提倡的人、環境、資源和諧發展的理念以及中醫養生理論與古今中外的被動式建筑理念與技術相融合，可以為未來建筑提供環境營造策略與技術的參考和指導。   1建筑環境營造策略和技術、生活方式的演變   1.1建筑環境營造策略和技術的演變   建筑環境營造策略和技術總體來講可分為兩大類:一是與自然隔絕，以降低室外氣候變化所帶來的對室內環境的影響;二是建筑適應自然環境變化，通過被動式技術的應用，改善室內環境的舒適性［6］。從人類發展的時間尺度出發，可將不同時期的建筑形式變化及建筑環境營造策略和技術繪制成如圖3所示的示意圖。受到與工業文明相適應的市場經濟制度和生活方式的影響，采用第2種策略和技術營造的建筑形式由于需要針對不同地域的氣候進行分析與設計，且由于建筑空間功能設計受到熱工設計的限制，不滿足標準化快速建造的要求，與快速發展生產力的潮流相悖，逐漸被歷史所拋棄，只有在出現能源危機時，才被人們所提倡，但始終難以成為主流。因地制宜、適應當地氣候的一些民居逐漸消失，而大量新建的都是千篇一律的近現代鋼筋混凝土建筑。由圖3可以看到，隨著建筑熱工技術的演變，室內環境營造方法在人工隔絕環境營造策略和技術遭遇能源、環境和健康危機時，正逐漸向自然響應策略回歸。   在圖3中還可以看到，古代熱工技術經過了上千年的發展，我們的祖先基于樸素理論指導的建筑規劃設計，產生出了一些凝聚生活經驗與智慧、令人驚嘆的被動式供暖降溫技術。古人利用極其簡單的方法和技術，消耗極少的資源，營造出了許多現在利用復雜機械并消耗大量資源才能獲得的建筑環境，不由令人汗顏。這種適宜當地氣候，采用當地材料的自然調節建筑技術是古人留給人們應對化石能源枯竭的利器(如火炕、火墻、燃池、風塔等)，所采用的被動式技術和設計方法值得進一步傳承與發展。在此基礎上稍加改進，使之成為集古今中外自然調節技術和方法于一體的自然調節建筑，便能有效解決中國農村的建筑能耗問題，為中國的社會主義新農村建設做出貢獻。如果能更進一步地規劃、集成、設計低消耗、低浪費、高舒適的可持續生態農宅，則可為中國應對未來化石能源枯竭提供一片廣闊的農村生態根據地。   在近現代大約100多年的時間內，首先是二戰后大量的需求導致了大量沒有保溫的標準化現代建筑出現，這些建筑沒有考慮氣候響應和熱工環境，且大量使用空調裝置，雖解決了這類建筑惡劣的室內環境，卻導致了能耗的大幅增加。而后，在1952年，德國制定了第1個建筑保溫設計的技術標準，主要是防止圍護結構冷凝水對室內衛生和結構體產生影響。20世紀70年代，在能源危機的背景下，德國于1976年制定了《建筑節能法》，之后陸續頒布了一系列法律法規，其基本思路是提高圍護結構熱工性能和設備效率，以實現建筑節能。1991年，德國建成了第1棟被動式房屋，主要是通過圍護結構的超級隔熱保溫和氣密性以及高效的新風熱回收系統實現其不需要傳統供暖空調設備的目標［7］。經過10多年的實驗與完善，被動式房屋已經在歐洲及北美等發達國家開始推廣。在2010年的中國上海世博會上，德國館就是1棟被動式房屋。在零能耗房屋還處于實驗階段、同時其成本過高而顯得遙不可及的情況下，被動式房屋(近零能耗房屋)由于其成本只比普通建筑高出10%，甚至經過良好設計其成本可以持平的情況下，已經成為了歐美發達國家的必然之選［8］。#p#分頁標題#e#   西方發達國家的未來建筑仍在向零能耗房屋轉型，且這些國家一直都有從事自然鄉土建筑研究的開發團隊。除了零能耗房屋，目前較為領先的建筑概念還有氣候響應型建筑，這種建筑環境營造策略和技術不同于西方主流的隔絕自然響應的策略，而是接受自然氣候有利的影響，消除其不利的影響。近年來，由于恒定的建筑室內環境帶來了健康和舒適問題，適應性熱舒適研究也開始流行。這種舒適標準正好迎合了氣候響應型建筑策略，可與之很好地結合。從建筑環境營造策略和技術發展歷史的角度分析，氣候響應型建筑是在自然調節建筑的概念上進行了高科技的提升，輔助機械設備，營造出滿足現有舒適標準的建筑環境。   通過如圖3所示的發展歷程可以看到西方建筑環境營造的發展思路及其歷史背景。在中國農村和城市的住宅建設過程中，受西方工業化房屋建造技術的影響，正在走西方建筑發展的路線。現在擺在人們面前的問題是，還有條件讓我們重復西方的發展路線嗎?照搬西方建筑環境營造模式就一定健康、科學嗎?   在中國的農村和城鄉結合地區，可以利用較好的自然環境發展集成式的自然調節建筑，而在建筑外部環境惡劣的城市中，應該走什么樣的建筑節能路線呢?很多人嘗試過跨越式發展，如參考學習引進被動式房屋模式，但其背后所需的完善政策體系、高度發達的工業基礎與市場經濟，以及高素質的設計與施工人才讓人們望而卻步。在集成式自然調節建筑方法和技術的基礎上，以適應性熱舒適標準和健康室內環境曲線為指導，通過低能耗的機械設備系統營造健康舒適的室內環境，這種氣候響應型建筑應可以滿足自然環境較差的城市地區的需求。   1.2建筑環境營造目的的演變   隨著生產力的發展，人類社會發展被劃分為石器時代、青銅器時代、鐵器時代、工業時代、后工業時代和信息時代，與之相匹配的生產關系又將其分為部落制度、奴隸制度、封建制度、資本主義制度和社會主義制度。在建筑環境營造策略發展歷程中，根據其控制目標和實現策略的不同，可以分為古代、近現代和未來的環境營造技術及理論。   在這里應該特別注意到，作為具有悠久歷史延續并唯一保存到現代的中華文明，有著一套古老的自然調節技術(如傳統民居、火炕、火墻)和樸素的分析理論(如風水、園林理論)，這種“天人合一”的樸素觀點滲透到了整個古代中國社會經濟、文化和政治的每個角落，也就是社會經濟、文化和政治均提倡人與自然的和諧。與之形成鮮明相比的是，西方近現代的社會經濟、文化和政治指導原則全部為“唯生產力至上”，不考慮自然環境的破壞及資源的有限性。近來年，這種“唯生產力至上”的發展觀由于忽略了資源的有限性及生態環境的可承載性，造成了全球性的能源和環境危機。另一方面，這種發展觀忽略了人是自然生物而不是社會機器的本質，造成了全人類的健康危機。體現在建筑環境營造時，最為顯著的便是將人看作社會機器，為了提高人的工作生產效率以恒定的室內熱濕環境作為舒適標準。出于對恒定室內環境所帶來的許多健康問題的考慮，以及避免營造恒定室內環境所導致的高能耗，西方發達國家提出了新的適應性熱舒適標準，如圖4所示。   1.3建筑環境與生活方式之間的關系   鑒于中華文明保存較為完整且未被中斷，本節以中國古代為例進行分析。   圖5所示為生活方式的演變對建筑環境營造帶來的影響，由圖可知，中國古代無論從事農事的農民，還是地主文人階層，他們所遵從的生活都有著一套以黃帝內經作為指導的中醫養生理論，講究應時而動。古代的室內環境功能較為簡單，對農夫來說，只有生活、起居和少部分作業(如織布等)，大部分時間呆在自然環境中;對文人來說，他們的生活、學習和工作都在室內完成，但由于中國文化講究“天人合一”和養生理論，娛樂和體育活動多在自然環境中進行，而且根據四季氣候變化，頗多講究。這些養生理論的影響在現代人的生活中也隨處可見。因此，在古代的建筑環境營造中，古人講究改變自己來順應自然。用久經歲月的生活智慧和經驗指導建筑室內環境的營造，講究應時而動，不希望人呆在一個恒定不變的環境中。   由圖5還可以看出，在20世紀70年代世界能源危機以前，建筑設計以大量高耗能的建筑設備的應用來營造恒定、舒適的建筑內部環境，被人們視為現代化的標志。生活在現代化社會的人們，生活、工作、娛樂、體育活動都在室內進行，人生90%以上的時間都在室內度過，且現代化程度越高，人在室內的時間越長。自然環境已經離大部分人的生活很遠，除了與少數農民發生直接關系外，已經顯得不那么重要了。這種“唯生產力至上”的社會注定會產生一系列問題，西方發達國家在較早地經歷了能源、環境及健康危機之后，開始在發展生產力的同時，兼顧自然環境與能源的有限性。雖然如此，基于經濟全球化，西方發達國家高生活標準帶來的環境危機和資源問題已影響到了中國，故中國以其發展方式為目標，學習其建筑環境營造策略與技術，仍不可取。   2自然調節建筑定量分析方法   新的設計方法需要新的分析工具，本文基于諧波法的啟發，提出一種定量分析的研究思路。首先是自然環境具體參數變化曲線，通過規劃手段營造優化的建筑外部環境，具體手段的優劣情況可用其衰減的波幅值和延時值進行評價。同理可以看到建筑設計手法對于室內自然環境曲線的影響，綜合上述各條曲線，最后擬合出一條室內自然環境曲線，在其基礎上，根據舒適標準進行人工調節。如圖6所示，圖中曲線①為溫度曲線;曲線②為供暖調節目標溫度曲線，在恒定舒適標準里為18℃，在健康舒適標準里為舒適區間，可示意性地取為10～18℃;曲線③為預測的健康調節溫度曲線。比較曲線①、②和③之間的面積，則可以得到需要補充的熱量大小。可以看到，不同的舒適標準對于能耗的影響很大，恒定的舒適標準能耗明顯大于適應性熱舒適標準能耗。另外，曲線③的預測波動趨勢大致與自然環境波動趨勢一致，故新的動態舒適標準更有利于節能和健康。#p#分頁標題#e#   3結論   每個文明都有著其興衰的過程，人類若在50年甚至更短的時間里找不到可靠的高密度新能源取代化石能源，那么只有不到300年的工業文明和現代生活方式將難以為繼，整個社會將回歸到農耕文明。中國應做好向農耕文明轉型的準備，放緩城鎮化腳步，將社會主義新農村建設為低消耗、低浪費、高舒適的可持續生態農村，作為應對風險的蓄水池。而現實中，中國正處于高速工業現代化的進程當中，“唯生產力至上”的發展觀大行其道。從建筑環境史的演變可知，這種“唯生產力至上”思想下的建筑環境營造策略和技術勢必會帶來高能耗、高生態負擔和亞健康等問題，勢必會加重中國的能源危機、環境危機和健康危機。因此中國需要低能耗、低浪費的可持續生態建筑環境營造策略和技術。集成式的自然調節建筑設計方法和理論、建筑室內環境適應性熱舒適標準理論，以及基于中醫理論的室內環境健康標準理論的研究與應用可為中國向低能耗、低浪費、低生態負擔的可持續社會轉型做出巨大的貢獻，是今后的研究重點。