AT 2020.08
绿色低碳建筑产业前沿GREEN AND LOW-CARBON TECHNOLOGY AND INDUSTRY本期客座主编：袁烽 王祥 姚佳伟同济大学建筑与城市规划学院随着绿色低碳建筑和可持续发展战略逐渐成为我国未来建筑产业发展的重要目标，近年来在我国建筑学科领域，低能耗建筑和绿色建筑的设计研究也越来越受到学界的关注。在这一背景下，以新型能源、设计技术和建造技术为代表的绿色技术创新在建筑设计领域产生了重要的推动作用，并逐渐在大量设计实践中得到应用。
创新与新兴产业发展国际会议（简称：IEID大会），是由中国工程院与上海市人民政府、工业和信息化部等部门共同牵头的盛会。2019年举办了第四届会议，以“科技创新引领新兴产业发展”为主题，聚焦世界范围内具有颠覆性的新兴产业发展方向和政策等方面的议题并进行开放式交流，以抓住机遇引导促进全球重大科技创新和新兴产业发展。
其中，绿色低碳技术与产业分论坛由同济大学和国际工程科技知识中心协办，以“绿色智能”为主题，涉及新材料、新技术、能源、生态、城市、绿色建筑等多个相关产业领域。世界知名企业家、产业界领军人物以及院士、高校专家学者等，从全新人工智能技术与哲学视角，探讨如何营造人类绿色低碳的美好家园这一议题。会议分为两场，上半场集中于绿色低碳、节能减排的环境友好型建筑；下半场则聚焦于数字建造，旨在通过更好地利用数字技术，打造多学科视野下的可持续设计和可持续城市。
基于本次论坛的学术前沿及其科技成果交流分享，本期专题聚焦于相关主题，立足于绿色低碳建筑产业的前沿发展，主要探讨可持续发展之道、引领未来科技发展和推动国家创新驱动发展的新型途径，以期最终实现人类生存环境的健康永续发展。
主题：绿色低碳建筑产业前沿
绿色智能的地球未来——2019 IEID 绿色低碳技术与产业分论坛纪实
低碳建筑发展及其数字化未来[ 姚佳伟 黄辰宇 袁烽 ]
净零能耗建筑的未来意义及其实施路径[ 孙彤宇 刘莎 史文彬 ]
氢能在城市和建筑中的应用[ 李岩学 高伟俊 李珊珊 ]
太空3D 打印[ Neil Leach ]
迈向零碳建筑[ Phillip Jones ]
形式、物质、流动[ Renata Sentkiewicz ]
低碳建造模式在高层建筑的应用——以当代装配盒子住宅为例[ 胡向磊 王威 ]
高大中庭天幕的参数化分析和互动性遮阳节能设计研究——以湖南长沙LIVE项目S2地块为例[ 汪洪 黄宽政 王巍翔 梁华卿 尹俊植 ]
面向低能耗与可控采光需求的智能变色窗户研究[ 梁润琪 于杰生 颜哲 张永明 ]
建筑表皮动态保温技术研究[ 金倩 ]
专题：作为新兴文化的结构思潮
从结构形态的演绎到建筑意义的呈现——钢与钢筋混凝土的现代主义化
[ 朱梦然 郭屹民 ]
四个结构设计案例的回顾——张准访谈[ 陈军 张准 ]
自然和文化启示下的结构轻型化探索——以斯图加特大学轻型结构研究所为例[ 王祥 高伟哲 苏骏邦 曲伟昊 ]
论结构的身体隐喻——一个建筑学中的结构表达问题[ 闫超 ]
结构的形与势——从奥托的自然建筑谈起[ 黄明健 ]
绿色智能的地球未来 ——2019 IEID 绿色低碳技术与产业分论坛纪实整理：宋雅楠 王祥 同济大学建筑与城市规划学院 2019年9月18日，IEID创新与新兴产业发展国际会议于上海国际会议中心顺利举行。本次论坛是由中国工程院与上海市人民政府、工业和信息化部等部门共同牵头，同济大学和国际工程科技知识中心协办。其中的绿色低碳技术与产业分会以“绿色智能”为主题，探讨了人工智能技术如何通过计算性算法、数字孪生、智能化建造等方法提高建成环境性能、适应性与资源利用效率，改善人类生存质量，减少环境恶化及全球变暖等影响。此次分论坛涉及新材料、能源、生态、城市、绿色建筑等多个相关产业领域，通过全新的人工智能技术与哲学视角，探讨如何赋能绿色低碳，最终实现人类生存环境的健康永续发展。
低碳建筑发展及其数字化未来姚佳伟¹ 黄辰宇² 袁烽¹1 同济大学建筑与城市规划学院2 北方工业大学建筑与艺术学院要实现低碳建筑，仅仅讨论低碳建筑原理与理念是不够的，必须要有相应的建筑技术做支撑。当今工程技术蓬勃发展，传统能源结构不断优化、新能源应用、新型建筑材料的出现等都极大地推进了低碳建筑的进程，同时“低碳建筑”一词的内涵也不再局限于建筑学范畴。主导低碳建筑的个体逐渐变为工程师而不是建筑师，也体现在建筑设计创作与低碳建筑技术的逻辑关联性不断降低。“形而上者谓之道，形而下者谓之器”，由于工业革命导致的技术分工不断细化，“君子不器”可能成为了更多建筑师的道德标准，同时受巴黎美院建筑教育的影响，注重形式及其内涵的阐释多于对技术的考量。在纷繁的建筑技术涌现的今天，建筑师的定位和立场应当如何，是每个相关人员应该思考的问题。
了解低碳建筑技术的发展史，对于我们认识目前甚至未来的低碳建筑发展趋势是具有启发性的。“一切历史都是思想史”，建筑技术的历史不仅反映了建筑设计与建造的历史，也在一定程度上反映了建筑理论与建筑思潮的历史，同时也反映了建筑师对待建筑技术的态度，即技术观的问题。从“上古穴居而野处”到适应气候型的建筑，到工业革命的建筑机器，再发展为可持续发展与绿色建筑，最后聚焦于如今的低碳建筑，通过梳理历史上的低碳建筑技术或者说气候适应型技术与建筑技术观，找寻人、建筑与环境三者间的平衡点，我们就能够更好地把握当下低碳建筑设计与技术的关系，并积极拥抱数字化背景下低碳建筑的未来。
净零能耗建筑的未来意义及其实施路径孙彤宇 刘莎 史文彬同济大学建筑与城市规划学院
在建筑领域，以节能和减排为主要目标的绿色建筑成为重要研究领域，各类建筑节能标准、绿色建筑评价标准等均作为推动绿色建筑发展的主要手段。在技术上，从一般性的建筑节能到“被动式房屋”“低能耗建筑”“近能耗建筑”到“净零能耗建筑”（NZEB），甚至是增能建筑（EnnergyPlus House）等，新技术不断刷新，建筑节能效率的提高也达到前所未有的水平。
国际上包括中国在内的主要国家和地区，对建筑节能都提出了相关的目标政策，这些政策在很大程度上提升了净零能耗建筑在国际城市建设领域的渗透率。到2020年，许多国家将要完成全部新建建筑的零能耗，部分国家也将完成公建或住宅的局部零能耗。到目前为止，净零能耗建筑技术已逐渐从实验性建筑慢慢开始走向市场并进入推广、普及阶段。但是我们也看到，在房屋建筑市场，目前大量建筑仍然处于一种建造惯性中，尽管政府和行业力推的各种规范、标准、绿色建筑评级以及奖励政策等，都对推进低能耗建筑和净零能耗建筑起到了十分显著的作用，但是在实现全面零能耗建筑乃至零能耗城市的道路上，仍然充满各种阻力和巨大的挑战。
氢能在城市和建筑中的应用
李岩学¹ 高伟俊¹ ² 李珊珊¹
1 青岛理工大学滨海人居环境学术创新中心2 日本北九州市立大学国际环境工学部
氢能源适合大规模、长时间存储，可再生能源电解制氢被认为是应对可再生能源间歇性和季节性“储能”问题的有效途径。同时，建筑节能被认为是我国实现2030年碳减排目标的关键领域内容。我国建筑运行能耗约占全国社会总能耗的23%左右，利用可再生能源和建筑物的分散性，可再生能源在城市和建筑中的多途径就地消纳，在社会节能减排工作中被寄予厚望。根据国际氢能委员会2020报告内容，伴随可再生能源发电技术（P2G）的成本下降，氢锅炉和热电联产（CHP）将在建筑供暖和区域热电联供方面发挥重要作用，有效提升可再生能源在区域供能系统中的渗透率。
得益于能源转换效率和可再生能源经济效益的提升，可再生能源制氢在建筑采暖和区域热电联产（CHP）中得到了关注和重视。作为一种清洁、高效、可持续的无碳能源，氢能近年来受到了世界各国政府及能源企业的广泛关注并发展迅猛，如日本提出的氢能社会、美国的H2@Scale计划等。为提升国家能源安全性，日本逐步在氢能的无碳排放生产、氢能发电、氢能社区等领域进行示范试验，在民用领域的氢能利用和输送方面都走在世界前列。我国鼓励可再生能源装机规模大的地区进行供热、制造和交通行业的电气化，2020年4月国家能源局发布了《中华人民共和国能源法》，首次从法律上确认氢能属于能源范畴。建筑能源消费是碳排放的重要贡献者，但是可再生能源制氢在城市和建筑中的应用进展相对缓慢，发展路线和目标尚不明晰。
太空3D打印Neil Leach
同济大学建筑与城市规划学院
如果说第一次太空竞赛的高潮是美国宇航员的月球行走， 那么第二次太空竞赛就是在月球上建造一座建筑物。但在太空中怎样进行3D打印呢？该技术对航天工业又可能产生怎样的影响？也许，我们至少能确定三个需要考虑的方面：太空建筑的建造、零部件的生产以及食物的准备。在每个方面，3D打印都具有潜在优势，但单从建筑学的角度来看，建筑物的建造显然最为重要。其原因之一便是成本——从地球向太空运输建筑材料确实过于昂贵，也许将一块普通的砖运到月球就要花费200万美元；另一个因素则是安全——使用3D打印技术进行建造，可让机器人在人类入住之前便建造好栖息地与基础设施，从而降低建筑工人遭受宇宙辐射的风险。本文主要介绍了两个竞争机构寻求在月球和火星上进行3D 打印结构的提案。其中一组是由南加州大学的建筑师和工程师组成，使用轮廓工艺（Contour Crafting） 技术并由美国国家航空航天局（NASA）资助；另一组则是主张采用 D-shape 技术的某财团，由欧洲航天局资助。本文比较并对比了这两种不同举措的各自优点，并考虑了其它在太空中进行3D 打印的策略。
迈向零碳建筑Phillip Jones
英国卡迪夫大学威尔士建筑学院
零碳建成环境的营造是未来零碳战略中的重要内容。尽管零能耗建筑的进展仍然缓慢，但在过去的40年间，我们已经逐渐发展出了一些低碳设计的方法与技术，特别是形成了对于零能耗建筑的理解和认知。换句话说，对于建筑零碳化，我们已经知道应该如何去实现，而现在正是采取行动的时候。
目前我们已经拥有众多的减碳技术解决方案，未来还将会出现更多的实用技术。随着技术成本的不断下降，低碳产业也将得到拓展。但是建筑活动全过程中的可持续性与技术解决方案同样重要，包括如何规划、设计、建造与调试建筑，如何随着时间的推移运营它们以及最终拆除它们。在走向零碳建成环境的大背景下，我们必须着眼于一种全系统的方法。本文将讨论如何向零碳建成环境过渡，并重点讨论将自上而下的政策与自下而上的活动联系起来的必要性，以及如何依托一种全系统的方法来共同实现，还将强调政策与实践之间以及设计与实际性能之间存在的差距。
形式、物质、流动Renata Sentkiewicz
西班牙Abalos+Sentkiewicz AS+ 事务所
作为建筑执业者，我们认为设计师不能只满足于追求建筑内部能量平衡的环境评估体系，因为其代价是将公共空间当作容纳建筑能量耗散的“垃圾箱”。与之相反，在借助参数化工具和基本热力学定律实现的建筑设计中，形式、物质、流动达成的平衡关系将有助于塑造真正的热力学建筑，它植根于地域性的物质文化并融入城市环境，而非仅仅“寄生”其中。本文将介绍Abalos+Sentkiewicz AS+ 事务所开发的有关建筑热力学的专业设计技术。
文章通过三个设计案例介绍了西班牙Abalos+Sentkiewicz AS+ 事务所在其专业实践中所采用的热力学设计原理，以及这些原理在多种不同气候和文化环境中的应用。“热力学建筑”这一理念提出了一种基于现代性的建筑与文脉之间关系的新型范式转变，及其背后的设计工具和方法。
低碳建造模式在高层建筑的应用 ——以当代装配盒子住宅为例胡向磊¹ 王威²1 同济大学建筑与城市规划学院 ，高密度人居环境生态与节能教育部重点实验室2 同济大学建筑与城市规划学院模块盒子是通过装配技术形成的模块化单元空间，是建筑工业化高度发展的结果，其建设模式充分体现了低碳环保理念。这种低碳建造方式在欧美、新加坡、日本等建筑工业发达的地方得到广泛运用，其技术对丰富我国装配建造具有重要参考价值。
模块化盒子空间是现场吊装搭接而成的标准化装配单元，具有装配集成度高、施工周期短等优势。加拿大Habitat 67、日本中银胶囊旅馆等都是其早期典型建筑。近年来“模块盒子”的概念在欧美、新加坡、日本等一些高层住宅项目中继续得以运用；而我国装配式高层住宅多为预制墙板和现浇楼板组合，面对复杂的居住需求，急需进一步丰富装配技术建造方式。本文旨在通过介绍近期国外高层装配式住宅中模块盒子空间的实现方法，提供具有参考价值的因地制宜的建造思路。
高大中庭天幕的参数化分析和互动性遮阳节能设计研究 ——以湖南长沙LIVE项目S2地块为例汪洪¹ 黄宽政² 王巍翔¹ 梁华卿¹ 尹俊植³1 中国建筑科学研究院有限公司2 五矿地产有限公司3 中国核电工程有限公司高密度的现代建筑与交通工具的快速发展，使很多开敞的公共空间备受交通污染与噪音的影响，逐渐失去了其作为人们共享、交往平台的空间意义。为了营造一种既开敞、接近自然又能免受外部气候影响的环境，建筑师越来越多地采用中庭这种特殊的空间形式。
为了实现中庭空间的开敞性及近似自然光环境的效果，围合中庭结构的顶部通常由大面积透光性较好的玻璃构成，导致其空调能耗与热舒适问题十分突出。如何平衡高大中庭空间的通透性、节能效果与室内热舒适度，是建筑师与工程师需要共同面对和解决的难题。
为剖析对比高大中庭的日照情况及在不同措施下对节能与室内热环境的影响，文章以湖南长沙LIVE项目S2地块的高大中庭为例，对其环境性能进行模拟分析。该项目为商业建筑，总建筑面积约10万㎡，由三层底层商业与两栋办公塔楼组成，是一栋集办公、购物、休闲、娱乐、商务于一体的新型城市文化综合体。
面向低能耗与可控采光需求的智能变色窗户研究 梁润琪¹ ² 于杰生¹ 颜哲¹ 张永明¹ ³1 同济大学建筑与城市规划学院2 同济大学建筑与城市规划学院 ，高密度人居环境生态与节能教育部重点实验室3 同济大学中德工程学院建筑立面作为建筑设计的重要组成部分，其合理设计不仅可以营造吸引人的视觉效果和优异的室内舒适度，还可以降低建筑的能源消耗，提高建筑整体的能源利用率。建筑能耗大约占世界能源消耗的40%，因此降低建筑能耗是实现世界能源可持续的有效途径之一，而窗户作为建筑中唯一透光的外围护结构，可将太阳辐射传递到室内空间，若能就太阳能对室内光和热舒适度方面进行可适应性的调节，就能达到节能减排的效果。随着建筑立面技术的飞速发展，各种新型的窗体构件（如透明隔热材料、智能变色玻璃等）日益成熟，并且在建筑设计过程中有逐渐取代传统透明玻璃窗的趋势。同时，新型窗体的应用研究也不仅局限于能耗分析，其对室内光热舒适度的测评和分析已经成为不可或缺的评价标准。
建筑表皮动态保温技术研究 金倩同济大学建筑与城市规划学院 ，高密度人居环境生态与节能教育部重点实验室建筑围护结构在经历了几个世纪的发展之后，从最初的封闭室内空间，逐渐转化为能更多地向室外开敞；从功能上将室内外隔绝，逐渐转向适应室外环境以调节室内环境。如今，我们更倾向于把建筑的围护结构称为“表皮”，希望它可以像皮肤一样具有一定程度的适应性和调节能力。正如Van der Aa所述：“适应性的建筑表皮，应以一种全方位可控的方式，来应对室内外环境的变化以及使用者的影响，在最优室内条件与环境性能之间保持适宜的平衡。”
建筑围护结构动态保温技术，使得围护结构的保温传热性能在一定范围内可调节，从而提高室内环境的热舒适度，降低建筑的供暖、制冷能耗。本文针对建筑动态保温技术展开讨论，将近年来比较典型的研究成果根据工作原理分类研究，并对动态保温技术在夏热冬冷地区办公建筑表皮的节能效果进行模拟分析，从设计应用的角度给出具体建议。
主题策划：王祥（同济大学建筑与城市规划学院）
随着性能化建筑设计理念的快速发展以及大量结构分析软件在建筑设计过程中的广泛应用， 近年来产生了大量基于结构创新视角和数字设计技术的建筑实践作品。随之而来，在建筑学和土木工程专业的合作中一些问题逐渐被提出：结构的思考和创作是否只是一种技术性的体现，抑或展示了一种现代建筑设计思想中文化性的变革？计算技术和数字设计方法的进步，使当前结构与建筑的融合变得更加深入，也带来了对于形式、表达、建构文化等内涵的深刻反思。建筑师和结构师的互动交流协作方式，使建筑的形态呈现逐渐走向一种被反复讨论、推演和决策的过程。同时，历史文化、技术观和新时代背景下结构创新工具的出现，也推动了当代批判性、实验性建筑结构创新实践的快速发展。另外，在哲学的视角下，关于建筑物的结构性和使用者的空间感知、身体感受的观点也逐渐成为了以人为本视角下对于结构一体化创新的重要切入点。本期主题以文化和结构创新在建筑设计中的结合为对象，展示不同视角下对作为新兴文化的结构思潮的重新审视，特别邀请了活跃在结构设计一线的设计师和理论学者共同对这一问题展开讨论。试图通过文化、历史、哲学视角下不同的深入探究，以及对创新案例背后设计思想的展示，更为全面地对当代建筑结构一体化设计的未来提出畅想。↓ READ MORE ↓
从结构形态的演绎到建筑意义的呈现——钢与钢筋混凝土的现代主义化朱梦然 郭屹民
东南大学建筑学院
钢筋混凝土与钢材的出现改变了木材难以形成刚性连接与石材不受拉的窘境。19世纪后， 二者迅速发展并广泛应用， 结构师们在还不能精确对其进行计算的情况下摸索并发展出多样的结构形态，这得益于结构师不同的教育背景和研究方法，以及由地域带来的关于形的探索倾向。当代建筑学在广义讨论空间问题时，这些伟大的作品又给予关于建筑意义的讨论别样的思考。
四个结构设计案例的回顾——张准访谈陈军 张准1 香港中文大学建筑学院2 同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司3 和作结构建筑研究所回顾和作结构建筑研究所参与的四个项目的结构设计过程，主要关注建筑师和结构工程师的提案与反馈。强调设计过程中结构、材料、尺度以及效果的关联，拒绝将结构设计简化为“结构选型和计算”的思维方式。通过访谈力图呈现项目过程中多重设计概念与限制条件和意外状况的交织。四个项目以及合作的建筑师分别是：例园茶室（大舍建筑设计事务所）、上海汽车博览公园车友俱乐部（直造建筑事务所）、深圳坪山桥（南沙原创建筑工作室）、乌镇“互联网之光”博览中心（创盟国际）。
自然和文化启示下的结构轻型化探索——以斯图加特大学轻型结构研究所为例王祥 高伟哲 苏骏邦 曲伟昊
同济大学建筑与城市规划学院
建筑的轻型化设计已经逐渐成为当代建筑创新实践中一种新的范式。然而除了关于结构性能化设计的技术视角的探索之外，建筑“轻型化”背后的时代和文化意义也是当前建筑学界众多学者试图论证和探索的另一个方向。“为什么要采用轻型化的建筑”，也因此成为当前建筑哲学和理论中的重要问题之一。以一个著名研究机构——德国斯图加特大学轻型结构设计研究所的发展过程和其中多位重要学者的学术贡献研究的视角，试图论述在结构轻型化思潮的发展过程中，时代、材料、设计技术等在其中发挥的重要作用。
论结构的身体隐喻——一个建筑学中的结构表达问题闫超
同济大学建筑与城市规划学院 ，高密度人居环境生态与节能教育部重点实验室
在当代关于建筑与结构关系研究的语境下，结构表达是建构空间体验的核心问题，而身体又是衡量结构表达的关键媒介。从建筑结构的具身感知出发，讨论了身体与结构之间形成通感经验的基本原理；进而对身体维度上结构真实性与表现性之间的辩证关系进行思辨；最终对建筑学中结构形式表达的具身化程度及其在当代数字建筑学中的意义进行反思。
结构的形与势——从奥托的自然建筑谈起黄明健
中国美术学院建筑艺术学院
在中国的“形势”与西方的“绵延生成”思想上，试图提出建筑学的形势观转向，以“形”与“势”的辩证关系来重新审视建筑设计。从这个角度来看，结构是形式生成过程中的组织秩序，是“形”与“势”之间的协调，是一种与真实世界的物质建造、道德伦理对话的机制。在这种实在论的观点下，从弗雷·奥托（Frei Otto）的自然建筑谈起，从材料特质、建造过程、建构节点这三个视角来探讨源于结构的内部组织与物质特性的形式涌现。
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