汪弢：多因素导向的减碳之路

汪弢 dsw Architekten ETH SIA GmbH 建筑师事务所

瑞士目前对待节能减碳的整体思路是什么？政策的制定和导向如何？

汪：我在瑞士学习工作至今已有15年，就这些年的实践经验来看，节能问题近来在整个瑞士面临的压力是比较大的。举个例子，2025年4月份的时候，瑞士民间组织前往欧洲人权法院起诉瑞士政府在气候变化问题上的不作为。虽然裁决对于瑞士政府政策没有强制作用，但从侧面能看出节能减排已经是瑞士社会一大问题。而在建筑实践中，以我在瑞士的观察，其实他们一直通过各种各样的方式在往低碳方向走，这是一个非常有意思的事情。

瑞士的节能标准制定是由不同行会、不同机构推动的。这些标准的侧重点随着时代发展互相认证、互相补充，逐渐形成今天的模样。不同的人可选用不同的标准来达到不同的节能目标，但整个大方向都是要节能减排。举例来说，较为人熟知的Minergie标准是类似于私人协会制定的标准，早在1998年就有了，但各个版本的侧重点不一样。比如，Minergie基础版的出发点是以减少能耗为目标，它主要侧重于墙体的保温厚度、规范控制性通风等方面的内容。但是，节能措施不可能只靠减少能耗来控制。如果大家的标准都是单维的，以减少能耗为导向的话，那设计的发展就会更偏重于比如说更厚的保温或者控制更大的通风系统，这本身对建筑的发展而言并不全面。因此，随后就发展出了针对能源来源的标准，例如考察是否使用了太阳能、地源热能等作为恒定能源的来源。当设计在应对各种标准时，就能有多维的角度来思考节能的问题。

而在实际评估节能项目时，要从环境、建筑本身、排放等各方面来评估，其实并不能一次完成这么多维度的评估，而是会有多个标准平行运行，互相参考。比如在政府评估中最低的标准叫GEAK Plus建筑能源证书，只关注新建房子的能耗水平，一旦达到标准，就可以向政府申请补贴。

对于政府来说，他们思考得比较清楚，那就是如何让更多人有兴趣参与到节约能耗的建设中。一方面，政府会提高非清洁能源的费用，比如说化石类能源；另一方面，政府会鼓励使用非化石能源，要求新住宅或者其他新建项目尽量使用非化石能源作为主要的能源供给。更有甚者，会以增加容积率为奖励来推动低碳排放，例如达到地区规范的某个节能标准，可以增加15%的容积率，最多可以增加到20%。这对开发商或者有兴趣建新房子的人来说，是一个非常大的诱惑。

就能耗来源这块，您能否介绍一下瑞士的经验和您实践的经历？

汪：我先以地源热泵来谈瑞士能耗思路的变化。早期制热、制冷用于调节温度的能源媒介是化石能源，而现在经常在瑞士谈的技术措施是地源热泵。20年前，地源热泵在瑞士还没有很清晰，大家就在想怎么能够找到更大、更稳定的热源。经过探索发现，其实地源热泵在瑞士可能是最合适的能源之一。当大量使用地源作为能量来源取代化石能源消耗后，用电量就会减少。因为地源的温度会比空气中的温度稳定性更高。如果往地下打到300 m的话，它的稳定温度大概是17℃，那就会使得建筑系统更节能。

现在，随着越来越多地使用地源热，地区性的地表热平衡就会慢慢变化，所以当前多讨论能否在夏天储存一些能源到地下，冬天再使用这部分热能。通常我们使用的系统是自然冷系统（free cooling system），配合地暖系统。瑞士新建建筑一般通过地暖系统采暖，在铺设管线的时候，会再加一圈制冷的系统。在冬天，制冷系统把较高的温度传输到地暖系统里面，那就是加热房间；在夏天，它再把能源回填到地下去，那就是制冷。但调控温度范围可能最多也只能在3～4℃。另外，瑞士的趋势是寻找更多制冷手段。随着全球变暖，夏天的温度越来越高。但是在瑞士，住宅建筑几乎是没有空调的，所以如果一年中有一周的时间气温达到30℃以上，还是让人挺难受的。所以大家开始考虑，是否可以建立整个地热和建筑之间的循环。一个很好的例子是苏黎世联邦理工学院（下文简称ETH）在20世纪90年代末开始建设的整个校区大循环，它已于2013年左右完工。工程人员在地下埋入了很多地热储存系统，然后大量使用循环管来把建筑与地下储热连在一起，这样可以把建筑里的余热回填到地下储能设施里面，等到需要的时候再循环起来。因此，对于新建的校园建筑来说，只要接入循环系统就可以很容易获得便宜的能源，而不需要新建热泵。  

以上思路是从能源端考虑的，将整个能耗系统视为一个整体。那么如果回到设计本身，从存量空间资源角度，有哪些节能减排的做法？

汪：先介绍一个案例，是2022年我参加的达沃斯学校（Davos Platz School Building）改建竞赛的获胜方案。需要改建的教学楼位于两栋楼之间，三者呈U形布局面向庭院。在评估时发现，如果将这部分保留会带来三个潜在困难：首先，老房子比较旧且有一些缺陷，楼梯间交通核在一侧，而两侧有高差；其次，造价估算表明，保留老房子在经济上优势不显著；最后，原有每间教室约50 ㎡，不能满足现在的教学需求，需要扩大到70 ㎡。因此，大多数方案会选择把这栋房子拆掉，但是竞赛一等奖设计方案却做了创新。设计师就在原房子外面套了个壳，两侧加上结构，从剖面上可看到，一侧增加柱子，在保留原结构的同时增加了教室面积，另一侧借助两侧的高差将中间做成中庭。从室内照片能更清晰地看到加建的木柱。这个方案不仅在室内有柱子的情况下布置好使用功能，而且中庭有助于整栋楼的自然通风。和很多拆除重建的方案不同的是，获胜方案充分挖掘原建筑的结构价值。评委会非常认可该方案，认为它提供了一个很好的范例——无需使用复杂节能系统，而是以低技的方式通过减少原结构的拆除与回收，达到极佳的节能效果。

另外，具有代表性的实践是一个将工厂改造为廉租房的项目。这个项目的核心难点是如何在保留原有结构的情况下，创造一些新的空间。建筑师充分利用工业建筑中较高的层高（4.6 m）做了很多公共空间，包括公用厨房、缝纫商店等，供上层租户使用；同时保留超过2万吨的混凝土，其中包括厚达70 cm的楼板、混凝土框架。这些混凝土构件的灰色能量占比巨大。瑞士住宅建筑需求量很大，住宅空置率不超过1%，还有大量的移民涌入；与此同时，随着制造业的消失，会有越来越多的工厂需要改造成住宅。如果把工厂全拆了，那么在建新房子的过程中，时间周期和材料使用本身就意味着很高的能耗。因此，这个项目也树立了一个典范，以这种方式既实现节能目标，又可以马上提供新的住宅，这或许将成为未来一段时间大家广泛讨论的话题。

从不同系统互动、整合设计的角度，有哪些节能减排的做法？例如，目前设备空间越来越扁平化、微观化，背后是设备的集成能力越来越高，在建造业发达的瑞士有哪些尝试？这是不是欧洲高舒适性高性能建筑的最新发展趋势？这一技术趋势（构想）的主要挑战在哪里（思维、理论、技术层面）？对于这一变化，是不是材料、设备领域的技术进步起到了很大的推进作用？

汪：这个可以从我参与过的一个项目——ETH的建筑技术研究所新楼说起。项目关注剖面本身，聚焦的核心问题是设备系统与结构系统的关系。通常来说，设计师往往将结构系统和通风系统分开来做，这会使每层层高很高，但如果在设计早期就对两个系统进行整合，那会产生什么独特的效果？所以在这个设计中，我们采用了分布式的通风方式。因为通风系统的能耗主要与风速和风量有关，集中式的风机能耗通常高于分布式。选用分布式是由建筑本身功能而定的，下部是机器人工厂，上面是办公室，下部的机器人工厂会把机械臂悬吊在楼板上，因此，楼板本身需要特别大的结构梁以维持稳定性、减少震动，同时承担相应的悬吊重量。既然需要很大的结构梁，我们就把梁同上下楼板做成密封的空腔，然后置入小型风机进行热交换，如此形成一个通风层，将所有管线整合在里面。这种方式借鉴了罗杰斯在伦敦劳埃德大厦中的设计逻辑，即通过合成一个通风腔来进行上下新风交换。

引申到设计过程来说，本质就是建筑师应在什么时候思考技术系统的问题。这个项目中，几个ETH技术系教授在很早期就坐下来进行头脑风暴，包括流程控制建筑师、节能工程师。这样很早就能评估各种可能性，例如通风系统怎么整合进去、是否单独分离出来等。因此，如果建筑师在项目早期与这些具有不同专业视角的专家合作，会对项目节能很有帮助，因为他们会为设计提供很多新的可能性。

那么再进一步微观化，到构造层面有哪些做法？尤其是涉及循环建造，又有哪些有别于传统的设计模式？

汪：首先分享一个使用二手材料的实践案例——K118。这栋房子在一个工厂区，需要对原先的118号仓库进行加建，加建部分为办公区。该项目全部以二手材料建成，包括结构组件、窗等建筑部件，新建混凝土只在必要的地方使用。用到的二手材料都是从二手市场或其他地方找的，例如这些窗都来自一个刚拆除的工厂，使用之前要对所有窗进行整理和评估。可以看出，一旦决定以循环建造方式做，就增加了很多有别于传统模式的设计程序，包括寻找、归档、评估、获取、拆除、运输、存储、制备、再次使用、维护。K118作为一个推广项目，也涉及新的组织模式。瑞士在这方面做得很好，组织方式可以归为以下三种：第一种是甲方主导，当采用循环建造模式时，甲方会主动寻找可以再利用的材料，而建筑师则需要帮助对材料进行评估和设计；第二种是设计方主导，由建筑师寻找可使用的材料，再进行整体设计；第三种方式是提前让施工方介入，施工方有更多机会接触到再利用材料。

尽管从后续成本核算来看，使用循环建造并没有带来直接的经济益处，但是却有另外两个方面的显著优势。一方面，从环境负荷点UBP（umweltbelastungspunkte，一种衡量从生产、排放、使用、废物回收到资源再利用的全生命周期对环境影响的评估方式，可以用于比较不同材料和过程）来看，再利用的部件省去了材料生产、运输环节，降低隐含碳可达40%，环境效益更佳。另一方面，成本分摊方式上也有变化。旧房子要回收再利用，房屋拆除这部分会有人承担拆除费用和运输材料费用，所以对于采用循环建造的甲方来说，只需要承担后续费用，由此节约的成本可带来经济价值。从瑞士政府的角度来看，这是一个值得推广的方向，他们也逐渐开始搭建一些信息平台，收集哪些房子会拆除，有哪些材料可以被再利用，甚至在网上建立二手交易网站来买卖这些材料。这些平台有助于减少建造过程中的寻找与评估环节。

另一个在材料端有思考的建筑是位于巴塞尔附近的办公楼Hortus项目，这座现代化办公楼的目标是在一代人的时间内抵消其建设过程中产生的灰色能源。这个项目由Herzog & de Meuron（赫尔佐格、德梅隆）事务所设计，他们思考的问题是如何通过低技的方式来达到节能的目的。在这个项目中，一是采用木结构，二是木楼板和黏土结合，在内部填充成一个拱。工程师和建筑师很早就对剖面设计进行讨论。在项目的视频介绍中可以见到，他们通过建立坐标轴对所有可能的设计形式进行评估，横轴是全生命周期的碳排放，纵轴是造价。经过评估发现，这种黏土填充的方式是造价最低且全生命周期碳排放最少的。实际测算也是通过实验的方式，将回收的黏土去除钢筋，然后通过机械臂夯实可以直接变成土回填，循环重复使用，所以整个过程的碳排放是最低的。