屋顶晒化、立面变形…城市持续“高温”背后，真的能靠建筑“降温”吗？

发布时间：2022-08-02

不知道大家是否觉得这两年的夏天好像一年比一年热。

随着三伏天的临近，全国多地分分突破高温极值，这股热浪不仅吞噬了国内，美国、加拿大、西班牙、法国等地也摆脱不了高温“烤”验，不断突破历史最高温，印度甚至迎来了122年以来的最热时刻。

同时，热岛效应放大了极端高温对城市的危害，“建筑热化了”频频登上热搜，道路、轨道交通等等都受到了不同程度的影响，我们的城市好像“发烧”了。

高温引起森林野火

英国铁轨因高温产生火灾

重庆故宫文物南迁纪念馆，屋面隔热层损坏，瓦片滑落

马路因高温开裂

建筑立面因高温变形

由于全球变暖、温室气体排放量持续上升，目前我们所经历的持续热浪可能只是“未来的预兆”。联合国政府间气候变化专门委员会第六次评估报告指出，未来全球绝大部分有人居住的地方都将出现更多、更强、更持久的极端高温。

面对频频出现并且极可能持久出现的极端气候，建筑和建筑行业正处于一个至关重要的位置（毕竟建筑是城市碳排放量的最大罪魁祸首之一）。

建筑如何在高密度城市中实现自我“降温”？从设计的角度如何减轻城市热岛效应？建筑师该如何设计不会对城市产生负面影响的建筑？在热浪之下显得刻不容缓，再次成为“建规景”的重要议题。

今天小编就给大家带来了8个不同尺度的建筑“降温”案例，希望能够给炎热的夏季带来一丝凉意。

01· 被动式建筑

[被动节能]对抗[炎热夏季]

科威特国家银行（NBK）

地点：科威特

设计师：Foster+Partners

科威特是世界上最热的国家之一，作为这里的第二高楼，科威特国家银行通过结构创新与被动式相结合，来对抗当地45°的炎热夏天。

建筑形体已珍珠蚌为灵感，平面以碟形向北打开，中部核心筒和南部的放射状混凝土“遮阳鳍”共同组成了塔楼的结构体系，北部则为全玻璃幕墙，避开阳光直射的同时，展现阿拉伯湾的景色。

混凝土遮阳鳍

蚌型平面

混凝土遮阳鳍，像建筑的肋骨一样，由下至上形成的曲线，拉长了整个塔楼的视觉高度，同时，最大程度的利用上层楼板空间，并给楼塔提供了自遮阳。并且，肋骨因形似单轨帆船，在某种程度上唤醒了建筑的在地性。

北部玻璃幕墙面向海湾

混凝土遮阳鳍形成自遮阳

建筑的创新结构体系，以及利用被动和主动措施来减少水喝能源消耗，最大程度改善空气质量，使该项目获得LEED金级评级。

02·[会呼吸的建筑]

哥伦比亚EDU总部

地点：麦德林

设计师：Empresa de Desarrolllo Urbano (EDU)

项目设计之初的目的便是打造一个“呼吸的建筑”，项目通过预制立面系统、太阳能电池板、太阳能烟囱等等，让建筑做到不使用空调，以此来代表对麦德林可持续建筑创新的严肃承诺。

建筑通过在体量中插入一个连接所有办公楼层的“烟囱”，联动布满三角形孔洞的立面系统，以此保证充分的空气流动，进行热量交换，以此让使用者达到热舒适。

预制混凝土立面

空气流动是靠浮力驱动，或者说是热量差。室内的温度因为人和设备的使用而升高，空气因此通过烟囱自然上升，新的空气从立面系统自然流入建筑内部。由此构成建筑整体的微气候，让建筑时刻充满“微风”。

多层浮力通风，原理图

设计师通过计算机模拟计算，并开发了专属APP（多层浮力通风），来确定每层楼适合的开口大小，以及可开启的窗孔大小，以确保每层楼都有相同的新鲜空气。

当然，项目本身具有其独特性（基地麦德林全年温度变化不大，树脂下的温度起伏于18℃和28℃之间），但正如设计师自己所说“我们将这座建筑视为一个实验室——对浮力设计和舒适程度进行实验，我们将亲身体验的浮力通风的理论和实际应用。我们会觉察到成功和失败的地方，进一步发现如何提高设计以及如何将这个概念应用于整个城市不同类型的建筑中。”

03·装置建筑

[太阳的仪式感]

属于麦地那朝圣者的250把遮阳伞

地点：麦地那；沙特阿拉伯

设计师：SL-Rasch&Sefar Architecture

位于沙特阿拉伯麦地那的纳巴维清真寺，是世界上最大的清真寺之一，每年都有数百万的信徒来此朝圣，为了给朝圣者提供更加舒适的朝圣环境，以及保护常年被烈日暴晒的大理石地面，2010年9月德国设计师SL-Rasch与Sefar Architecture合作，设计了250把“遮阳伞”，来改善广场的微气候。

每把遮阳伞的表面积为25.5m*25.5m（展开时），高15m。展开时，250把伞共同形成143000㎡的阴影区域，将开发的广场转变为全覆盖的半室外空间；闭合时，伞被包裹在细长且优雅的柱子中，同时柱顶的灯可以为广场提供夜间照明，250根柱子形成了独特的景观森林。

遮阳伞打开/关闭

遮阳伞每天早晨“绽开”，晚上闭合，不到三分钟的开合过程，为朝圣活动增添了另一份仪式感。综合遮阳、抗风性、耐久性，伞面由高强度PTFE织物制成，阻挡紫外线的同时可使伞下温度降低至少8°，使朝圣者可以更加专注于精神世界。

高强度PTFE织物

伞柱夜间照明

04·建筑表皮

[遮阳]还是[光影游戏]？

Mashrabiya的现代转译

地点：巴黎

设计师：Jean Nouvel

Mashrabiya

Mashrabiya是由中世纪开始延续至今的阿拉伯建筑元素，是一由雕刻过的木制格子包裹的凸窗。这种凸窗通过大大小小、密密麻麻的孔洞，调节内部空间的温度、光强度、空气流通，甚至空气湿度，经过代代传承，形成了极具地域性的符号元素。

随着空调的普及，Mashrebiya的功能性逐渐降低，渐渐演变成了代表中东地区的装饰性语汇。如何将这种符号进行现代化转译，成为了阿拉伯建筑的特有议题，Jean Nouvel经过一次次在阿拉伯的建筑实践，极大的推动了这一进程，并在这一过程中形成了自己特有的符号语言。

阿拉伯世界研究所，1981-1987

早在1981年，Jean Nouvel就在巴黎进行了第一次转译实践——法国巴黎阿拉伯世界研究所。充满机械感的南立面，通过数百个光敏隔膜，由可活动金属组成了当时最先进的brise soleil（建筑遮阳系统）系统。

阳光通过光敏隔膜控制着金属“透镜”的开合，使立面呈现动态的几何图案。图案在光照之下，在六边形、四边形、圆形之间不断变换，在调节光照的同时，建筑内部形成了特殊的光影效果。

阿拉伯世界研究所的设计，在很大程度上体现了Jean Nouvel对于中东文化的理解，为其之后的建筑实践奠定了基础。2010年的Doha Office Tower，多层、大小不一的金属brise soleil立面系统，便是对Mashrabiya的再一次尝试。

Doha Office Tower

Doha Office Tower，多层立面系统

Jean Nouvel在2017年完工的阿布扎比卢浮宫，更是被认为是“屋面上的Mashrabiya”，八层大小不一的金属屋面，形成了和光影最极致的对话。

阿布扎比罗浮宫

阿布扎比罗浮宫，屋面系统

三次建筑实践，既是对Mashrabiya的转译，也是对阿拉伯文化的延续。与其说是为了[遮阳]，不如说是，因遮阳而起，从而引发的一场光影实践。

05· [世界上最大的动态立面]

A丨Bahar

地点：阿布扎比

设计师：Aedas 

阿布扎比的炎热气候，让如何减少玻璃幕墙带来的热量及炫光，变得格外重要。为此，Aedas以Mashrabiya和折纸为灵感，结合仿生学，设计出了目前世界上最大的动态立面，以此来降低建筑的碳排放量，增加其可持续性。

立面单元

立面以三角形为基础形状，2098个动态单元，通过对太阳路径的追踪，进行旋转开合，随着太阳一起移动。这种精准控制光线的动态立面，将建筑的热吸收降低50%以上，提升使用者舒适的同时，减少了大量人工照明和机械空调的使用，使建筑每年减少碳排放达1750吨。

立面变化

内部空间

内部空间

06·建筑系统

将建筑涂成 [白色]？

The Coolest White

设计师：UNStudio & Monopol Colours

空调的使用量增加，导致环境温度上升，同时，建筑物在白天吸收的热量，在夜晚重新释放回环境，使温度进一步上升，而这意味着更多的空调。这一恶性循环不仅增加能量消耗，而且大大增加了碳排放量。

有一个看似简单粗暴的缓解方案，研究表明，较深色的材料会吸收高达95%的太阳光线并将其直接释放回大气层，正常的白色表面则为25%。换句话说，如果我们将建筑涂成白色，就可以大大减缓城市热岛效应。

因此，UNStudio与瑞士的油漆专家Monopol Colours合作开发了“The coolest White”（最凉快的白色），The coolest White开创性的首次将太阳光线的吸收和释放量降低到12%。

Coolest White，右

同时，基于含氟聚合物技术，The coolest White是一种超耐用的涂料，拥有高达75%的耐磨性、极好的耐候性以及出色光泽保持性，可将涂层的使用寿命延长至30年，可以广泛适用于工业、商业建筑、桥梁、以及工业制品等等。

使用Coolest White的建筑

白色在大大降低城市的热负荷的同时，可以使建筑更加轻盈和柔软。（当然，对于白色涂料的最大问题，小编认为可能还是不耐脏）

07·更环保的空调解决方案

辐射冷却系统

正如前文提到的，帮助我们对抗夏季的空调，会使环境温度进一步升高的同时产生大量碳排放，从此进入高温的热性循环。那有没有更加环保的空调解决方案呢？辐射冷却系统或许是一个选择。

辐射冷却系统通过先冷却房间的表面，然后将低温散发到房间内部，从而可以均匀地散发冷气，创造舒适的环境温度。另外，与空调或基于风扇的冷气系统不同，辐射冷却系统不会产生气流，因此也不会有灰尘旋涡，节能的同时更加健康舒适。

欧博诺（辐射冷却产品公司）经过计算，如果使用辐射冷却解决方案替代风机盘管装置，15年后全球成本节约可高达59%，二氧化碳排放量将减少42%。

08·零碳乌托邦

投资220亿的零碳[海市蜃楼]？

马斯达尔城

设计师：Foster +partners

你有没有幻想过，如果城市是由无数低碳建筑组成，那是不是就可以缓解城市带来的热岛效应，做到零碳城市？从根本上解决人类活动带来的负面影响？达到真正的可持续？

马斯达尔城地理位置

距离阿布扎比市东南偏东十七公里的马斯达尔城，作为一个拔地而起的新城，它的建设目标便是——成为地球上最可持续性的城市。

马斯达尔城规划鸟瞰图

自2006年开始启动城市规划开始，马斯达尔城给出了“不准驾车，只有自动驾驶汽车”、“100%由可再生能源提供动力”、“节电75%”、“绿色警察”、“世界第一零碳排放城市”等多个关键词，希望在中东的极端气候中，打造可持续发展城市示范标杆。

马斯达尔城建设缓慢推进

然而，在经历了10年举步维艰的开发建设，规划设计的6平方公里 范围，只完成了0.3平方公里，城市中只生活着2000人左右（其中300人左右还是当地 研究所中的学生），完工日期从2015年延期到2030年，至今只建成了马斯达尔学院和中东西门子总部等少数建筑，大部分股东退出，城市只达到了50%零碳，因为缺乏活力被认为是“鬼城”，新城计划基本搁浅。

马斯达尔城研究所 全太阳能驱动

马斯达尔城研究所 风塔调节微气候

马斯达尔城研究所 全太阳能驱动

马斯达尔城  西门子总部LEED铂金级认证

马斯达尔城  西门子总部LEED铂金级认证

马斯达尔城  西门子总部LEED铂金级认证

作为展现中东“零碳野心”的马斯达尔城失败了，其失败原因也许是因金融危机不断出走的股东和企业；也许是可持续带来的经济效应并不足以支撑它的投入；也许是城市运行背后的能源问题没有得到根本解决，但在这座新城中留下的全太阳能驱动建筑群。废水利用系统、微气候营造等等，都将为全球的可持续建筑挺借鉴。

除了高温热浪，气候变暖还可能带来愈加频繁和严重的其他极端天气气候事件，包括极端强降水、干旱、台风等。面对越来越多变的气候，作为设计师，我们的建筑准备好了吗？我们的城市准备好了吗？

资料图片源自建道筑格