《建筑与技术》第五讲
建筑、气候和绿色
秦佑国 清华大学建筑学院
建筑与气候环境
环境：与主体（主题）相关联的——“环”
具有空间展延性的事物——“境” 建筑气候环境：主体——人； 主题——居住； 气候环境——大气中的物理现象和物理过程：温度、湿
度、流动、辐射的吸收和散射，热量的传导和对流、水分的 蒸发和凝结等，从而产生风、云、雨、雪、雷电等天气现象。
沙漠：干热气候


沙漠气候酷热、严重缺水
厚重的蓄热墙体和屋顶 狭窄荫凉的街道 自然通风降温
热带雨林气候



热带雨林地区：杆阑式建筑 遮阳与自然通风 防暴雨的侵袭 昼夜温差小：墙体轻盈
建筑适应气候
不仅是舒适问题，还包 括生产和生活方式的因素。
建筑适应气候 不仅是舒适问题，还包括民族和文
现代人工环境技术的消极作用
极短历史时期内技术急速发展与人类生理进 化过程的矛盾
有一个香港的朋友说：“我早上从有空调的家里出来， 进了有空调的汽车，到办公地点，停好车，又进入有空调 的办公室，下班回家，又是回到有空调的家中。我的一天，
在自然气候下的时间不到1小时。想起来叫人害怕。”
现代人工环境技术的消极作用
化石能源产能，无论烧煤还是石油和天然气，都产生CO2，实际
上就是燃烧碳才得到能。）而同时又最大程度保证美国国内能源 的安全、可承担和可靠。 布什：2001年，我曾要求美国国家科学院（NAS）对当时有 关气候变化的科学观点做一个自上而下的评估。结果发现，气候 变化的人为原因和自然原因实际上还不确定。基于NAS的研究， 我启动了一个长期政策的计划、集中研究如何开发出最新的有效 技术，在允许经济增长的同时降低温室气体的排放。
事实上，近百年来，地球大气温度的变化，其幅度并没
有超出有人类文明（文化）以来，即1万年以来，地球曾经 出现过的大气温度的变化幅度。四川三星堆和金沙遗址出 土大量的象牙，中原地区出现的属于亚热带气候的动植物 遗骸，都说明在古代曾经有过比现代更高气温的时期，当 然也有过比现在寒冷一些的时期。那时的人类活动不足以 影响地球大气温度，这些都是地球自身的变化。世界上支 持“气候变暖”的主要是一部分气象学家，而地球科学家、 古地质学家、古生物学家是从“地质年代”的时间尺度讨 论问题，往往并不这样认为。
极地气候 山地气候 海洋性西海岸气候 亚热带气候
沙漠气候 寒带针叶林气候 大陆性气候 热带雨林气候
热带草原气候 稀树草原气候 地中海气候
中国气候分区(采暖分区）
东北严寒区、华北寒冷区、华中夏热冬冷区、华南炎 热区、云贵温和区、青藏高寒区、西北干寒区
气候与文明的诞生

人类文明在很大程度上依赖于最近1万年以来相对稳定的气 候状况。 大自然为人类提供了阳光、空气和水，以及生存所需的其 它必要条件。但自然环境也有其严酷的一面：极地气温有 时达零下40度，撒哈拉沙漠的某些地区会连续5年无降雨。 恩格斯：文明既不能从条件过于恶劣的地方产生，也不能 从条件过于优越的地方产生。 人类文明在四季分明的 中低纬度带发展起来，并呈 现出多样化的特点。
新华社报道 “11 月7日，国务院总
理温家宝在北京人
民大会堂出席应对 气候变化技术开发
与转让高级别研讨
会开幕式并致辞”。
温家宝指出，中国是一个人均GDP只有2000多美元的发展中国家， 目前正处在工业化快速发展阶段，人均温室气体排放不到发达国家的三 分之一，历史累积的人均排放更低，而且在排放总量中相当部分是保障 民生的生存排放和国际制造业的转移排放。我们面临着发展经济、消除 贫困和减缓温室气体排放的多重压力。
自然环境 地球——四个“sphere”： Lithosphere Atmosphere Hydrosphere Biosphere 人工环境 建筑与城市 岩土圈 大气圈 水圈 生物圈
气候

气候：某一地区多年的天气特征，由太阳辐射、大
气环流、地面性质等相互作用决定。

气候参数：气温、风向和风速、降雨、湿度、日照、
气候作用于建筑的三个层次
气候因素（日照、降水、风、温度、湿度等）直接影响 建筑的功能、形式、维护结构等。
济州岛民居草屋顶的防风
赤道静风带的印尼民居 防雨和通风
气候因素影响水源、土壤、植被等其它地理因素， 并与之共同作用于建筑。
气候影响人的生理、心理因素，并体现为不同地域在风 俗习惯、宗教信仰、社会审美等方面的差异性，最终间接影 响到建筑本身。
气压、雷暴、云量、蒸发等。

气候的时空特征： 长时间尺度统计的稳定性 地理空间变化的地域性
物候特征
不同的气候会对地貌、动植物的形态产生影响。因此， 可以用典型的地貌、动植物的形态来表证某种气候，如热带
雨林气候、荒漠草原气候、极地冰原气候等。
建筑能否表现所在地区的气候特征呢？
全球气候分区 Climatic Zones
能源危机与环境恶化
城市热岛效应

建筑物吸收较多的太阳辐射热； 下垫层热容量较大； 城市空气污染覆盖层, co2温室效应； 城市自身排热; 蒸发和对流散热小。
夜间热岛效应 比白天明显
台北的热岛现象
北京的热岛现象
大气逆温层
大气逆温
层造成城 市空气污 染－－纽 约1969年 9月的连 续四天， 从蓝天白 云到烟雾 朦朦。


埃及金字塔 元前1500年
埃及神庙 公元前1500年
希腊 迈锡尼文明公元前1500～1200年
希腊 德尔菲
希腊 雅典文明 公元前500年
苏美尔文明 伊拉克 乌尔 庙塔 公元前2100
巴比伦文明 伊什达城门 公元前6世纪
赫梯文明 土耳其 Hattusha 公元前1400
有所改善。但就沙尘暴的产生，人为的影响还是小的，北京沙 尘暴“去年少、今年多”仍然是气象条件各年随机性变化的结 果。
“北京下土了！”
Oct. 4, 2006
Oct. 6, 2006
Oct. 7, 2006
从秦佑国家中看到窗外的3天景象，
10月4日早晨8：00到10月7日早晨8：00
能源和CO2排放
波斯文明 伊朗 波斯波利斯 公元前500
印度河文明 Harappa古城遗址 公元前2300年
Elura 石窟
八世纪
桑奇大塔 前250
Ajanta石窟 前二世纪~后六世纪 卡秋拉霍神庙 公元1000
河南二里头遗址
秦始皇陵兵马俑坑
太原天龙山石窟 秦汉长城遗迹
玛雅文明 墨西哥 特奥蒂华坎 约公元100~250年
“遮蔽”与“阻隔”的平衡

如何在“遮蔽”与“阻隔”这对矛盾中求取平衡，是 人类如何建筑“遮蔽所”的重要考虑，而发展技术措 施来解决这个矛盾是推动建筑发展的动力。
为了使建筑中的微气候更加适合人类的生活，也为了 克服建筑带来的与自然阻隔的缺点，人们发展了改善 室内环境的技术措施：从原始的生火取暖、点灯照明 到现代化的采暖、通风、空调和照明系统.
种问题，尚未能大量推广。更不能中国生产硅晶片，出口到发达国家，耗能和污染 留在中国，发达国家用“清洁能源”，少排CO2。 能源与环境密切有关，考虑两者关系，必须兼顾国情，考虑国家利益。
美国共和党执政时期，布什总统不签《京都议定书》。
布什：我相信美国未来的能源一定包括煤，关键的挑战是开
发出更清洁的煤燃烧技术。我的《净化天空法》，会将二氧化硫、 一氧化氮和汞的含量降低70%，（注意：没有提二氧化碳，燃烧
“煤改气”，冬季采暖的费用要成倍增加。最后利用北京市“四环以外可以烧煤”
的规定，决定下马，不改了。人类尚未开发出可以完全取代化石能的新能源，而中 国的化石能源中，石油和天然气的储量不可能满足需要，也不可能依赖于进口，石 油天然气已成为重要的国家安全问题。
太阳能光伏发电目前还存在效率低、价格高、生产硅晶片耗能高、污染大的种
能源和CO2排放问题近年来成为热门问题。中国已是世界上消耗能源最多的 国家之一，但也是能源利用效率低、浪费严重的国家。 中国的能源问题首先是节约能源，花大力气提高能源效率、降低能源消耗；其 次是能源结构问题，以及开发新能源、可再生能源利用问题。 多年来我一直认为我国的能源结构中主要还是燃煤，在那几年一股风地要“煤 改气”时，我就这样认为。当时，清华大学也要“煤改气”，投资一个亿把清华冬 季采暖从烧煤改为烧天然气，设计做好，地址选好，就等开工。但学校反复测算，
尽管民主党攻击布什不签《京都议定书》，奥巴马上台前也
信誓旦旦要改变美国应对气候变化的立场，但奥巴马上台后的立 场和政策与布什时期没有什么差别。
中国政府的立场可以由这几年政府领导讲话看出：
2006年发改委主任马凯在人大会上说：“中国的能源
还是以燃煤为主。” 2007年马凯在回应西方宣传中国是气候变暖的主要威 胁时说：中国目前在引起全球气候变暖的二氧化碳排放的 累积量中只占9%，怎么可以说中国是主要威胁呢？ 引起当前全球气候变暖的大气中的二氧化碳含量是 最近二百年来人类活动排放的二氧化碳的积累，西方发达 国家已经排了一、二百年，中国大规模排放才不到20年。
在深层结构的层次上，气候条件决定了文化和它的表达方式，它的 习俗和礼仪。在本源的意义上，气候是神话之源泉。 ——肯尼斯。弗兰普顿
建筑适应气候
地球上各个地区巨大的气候差异、在现代人工环境技术尚未出 现的时代，在现在还未能采用这些技术的地区，造成了建筑的巨大 的地区差异。
冰原：极地气候




极地严寒地区：北极爱斯 基摩人用雪块砌成的圆顶 小屋 Igloo 为了生存而非舒适 兽皮制成的服装起到至关 重要的作用 唯一的建筑材料是冰块
化的因素。
气候决定论?

自然条件只决定如此如此的事情是不能有的,如彼如彼 的事情是可以有的,但不能规定那些事情是非有不可的。 要懂得如此者何以如此，如彼者何以如彼，必得拿历 史来补充。——Robert Lowie 《文明与野蛮》