從瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)時(shí)起，化石能源消費(fèi)開(kāi)始迅速增加;1900年前后第二次工業(yè)革命發(fā)生，內(nèi)燃機(jī)和電的發(fā)現(xiàn)與利用開(kāi)啟了電氣時(shí)代，二次世界大戰(zhàn)后，世界人口大爆炸(見(jiàn)圖1)使得化石能源消費(fèi)呈現(xiàn)爆炸性的增長(zhǎng)。1870年以來(lái)，世界能源消費(fèi)的變化趨勢(shì)如圖2所示，可以看出，二次世界大戰(zhàn)稍微遏制了能源消費(fèi)增長(zhǎng)的勢(shì)頭，之后在20世紀(jì)70年代爆發(fā)的能源危機(jī)促使人們開(kāi)始大力開(kāi)發(fā)新能源，這個(gè)時(shí)期的水電和核電增長(zhǎng)迅猛。進(jìn)入21世紀(jì)，可再生能源發(fā)展迅猛，主要體現(xiàn)在光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)能源，以及其它的可再生能源，如地?zé)岚l(fā)電和潮汐能發(fā)電等。總體來(lái)看，低密度的新能源存在利用瓶頸和其它諸多質(zhì)疑，核裂變所需礦產(chǎn)資源同樣有限且已發(fā)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(shù)遙不可及且人類(lèi)也無(wú)法開(kāi)采太空資源。因此，到2030年前后，人類(lèi)依舊無(wú)法擺脫對(duì)于高密度化石能源的依賴(lài)。

反觀歷史，從能源利用的角度分析，農(nóng)耕文明是建立在低密度太陽(yáng)能和風(fēng)能基礎(chǔ)上的，所有的人類(lèi)機(jī)械太陽(yáng)能裝置(如PV光伏板)都沒(méi)有植物光合作用利用太陽(yáng)能的效率高且生態(tài)效益好［3］。根據(jù)卡諾定理發(fā)展出的熱力學(xué)第二定律以及熵、耗散結(jié)構(gòu)的提出更是決定了機(jī)械系統(tǒng)這種典型的耗散系統(tǒng)需要高密度能源的支撐。這樣看來(lái)，高密度的化石能源是工業(yè)文明的必然選擇，低密度的可再生能源無(wú)法支撐工業(yè)文明的能源需求。然而，化石能源的枯竭近在咫尺(見(jiàn)表1)，假設(shè)現(xiàn)有發(fā)展模式不變，化石能源枯竭后，自然生態(tài)環(huán)境破壞殆盡，全球?qū)⑻幱谏鷳B(tài)赤字發(fā)展階段［4］，人類(lèi)勢(shì)必會(huì)在經(jīng)歷人口驟降、工業(yè)文明體制崩潰的動(dòng)亂時(shí)期之后重新回到農(nóng)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(guó)要做好人類(lèi)進(jìn)入化石能源枯竭期的準(zhǔn)備，建筑環(huán)境營(yíng)造策略和技術(shù)也應(yīng)該做出相應(yīng)的轉(zhuǎn)變，擺脫對(duì)化石能源的依賴(lài)。

在建筑能耗中，供暖空調(diào)系統(tǒng)占2/3，因此有義務(wù)轉(zhuǎn)變建筑環(huán)境營(yíng)造策略和技術(shù)，為社會(huì)發(fā)展節(jié)約寶貴的不可再生資源和能源。

工業(yè)文明在給人類(lèi)帶來(lái)不可再生資源和環(huán)境危機(jī)的同時(shí)，由于其“唯生產(chǎn)力至上”的文化和制度，將人視為社會(huì)機(jī)器而非自然生物，導(dǎo)致現(xiàn)代的社會(huì)生活方式出現(xiàn)了許多健康問(wèn)題。在建筑環(huán)境營(yíng)造方面，追求恒定的室內(nèi)環(huán)境、以提高人體舒適度和生產(chǎn)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(chǎn)生了許多建筑疾病，尤其以長(zhǎng)期生活在恒定辦公環(huán)境中的白領(lǐng)人群最為明顯。在節(jié)能和健康需求的推動(dòng)下，西方發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開(kāi)展了建筑室內(nèi)環(huán)境適應(yīng)性熱舒適標(biāo)準(zhǔn)的研究。另一方面，作為世界上唯一沒(méi)有中斷且代表農(nóng)耕文明最高發(fā)展水平的中華文明，其提倡的人、環(huán)境、資源和諧發(fā)展的理念以及中醫(yī)養(yǎng)生理論與古今中外的被動(dòng)式建筑理念與技術(shù)相融合，可以為未來(lái)建筑提供環(huán)境營(yíng)造策略與技術(shù)的參考和指導(dǎo)。

1建筑環(huán)境營(yíng)造策略和技術(shù)、生活方式的演變

1.1建筑環(huán)境營(yíng)造策略和技術(shù)的演變

建筑環(huán)境營(yíng)造策略和技術(shù)總體來(lái)講可分為兩大類(lèi):一是與自然隔絕，以降低室外氣候變化所帶來(lái)的對(duì)室內(nèi)環(huán)境的影響;二是建筑適應(yīng)自然環(huán)境變化，通過(guò)被動(dòng)式技術(shù)的應(yīng)用，改善室內(nèi)環(huán)境的舒適性［6］。從人類(lèi)發(fā)展的時(shí)間尺度出發(fā)，可將不同時(shí)期的建筑形式變化及建筑環(huán)境營(yíng)造策略和技術(shù)繪制成如圖3所示的示意圖。受到與工業(yè)文明相適應(yīng)的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)制度和生活方式的影響，采用第2種策略和技術(shù)營(yíng)造的建筑形式由于需要針對(duì)不同地域的氣候進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)，且由于建筑空間功能設(shè)計(jì)受到熱工設(shè)計(jì)的限制，不滿足標(biāo)準(zhǔn)化快速建造的要求，與快速發(fā)展生產(chǎn)力的潮流相悖，逐漸被歷史所拋棄，只有在出現(xiàn)能源危機(jī)時(shí)，才被人們所提倡，但始終難以成為主流。因地制宜、適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂虻囊恍┟窬又饾u消失，而大量新建的都是千篇一律的近現(xiàn)代鋼筋混凝土建筑。由圖3可以看到，隨著建筑熱工技術(shù)的演變，室內(nèi)環(huán)境營(yíng)造方法在人工隔絕環(huán)境營(yíng)造策略和技術(shù)遭遇能源、環(huán)境和健康危機(jī)時(shí)，正逐漸向自然響應(yīng)策略回歸。

在圖3中還可以看到，古代熱工技術(shù)經(jīng)過(guò)了上千年的發(fā)展，我們的祖先基于樸素理論指導(dǎo)的建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)，產(chǎn)生出了一些凝聚生活經(jīng)驗(yàn)與智慧、令人驚嘆的被動(dòng)式供暖降溫技術(shù)。古人利用極其簡(jiǎn)單的方法和技術(shù)，消耗極少的資源，營(yíng)造出了許多現(xiàn)在利用復(fù)雜機(jī)械并消耗大量資源才能獲得的建筑環(huán)境，不由令人汗顏。這種適宜當(dāng)?shù)貧夂颍捎卯?dāng)?shù)夭牧系淖匀徽{(diào)節(jié)建筑技術(shù)是古人留給人們應(yīng)對(duì)化石能源枯竭的利器(如火炕、火墻、燃池、風(fēng)塔等)，所采用的被動(dòng)式技術(shù)和設(shè)計(jì)方法值得進(jìn)一步傳承與發(fā)展。在此基礎(chǔ)上稍加改進(jìn)，使之成為集古今中外自然調(diào)節(jié)技術(shù)和方法于一體的自然調(diào)節(jié)建筑，便能有效解決中國(guó)農(nóng)村的建筑能耗問(wèn)題，為中國(guó)的社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)做出貢獻(xiàn)。如果能更進(jìn)一步地規(guī)劃、集成、設(shè)計(jì)低消耗、低浪費(fèi)、高舒適的可持續(xù)生態(tài)農(nóng)宅，則可為中國(guó)應(yīng)對(duì)未來(lái)化石能源枯竭提供一片廣闊的農(nóng)村生態(tài)根據(jù)地。

在近現(xiàn)代大約100多年的時(shí)間內(nèi)，首先是二戰(zhàn)后大量的需求導(dǎo)致了大量沒(méi)有保溫的標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)代建筑出現(xiàn)，這些建筑沒(méi)有考慮氣候響應(yīng)和熱工環(huán)境，且大量使用空調(diào)裝置，雖解決了這類(lèi)建筑惡劣的室內(nèi)環(huán)境，卻導(dǎo)致了能耗的大幅增加。而后，在1952年，德國(guó)制定了第1個(gè)建筑保溫設(shè)計(jì)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，主要是防止圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷凝水對(duì)室內(nèi)衛(wèi)生和結(jié)構(gòu)體產(chǎn)生影響。20世紀(jì)70年代，在能源危機(jī)的背景下，德國(guó)于1976年制定了《建筑節(jié)能法》，之后陸續(xù)頒布了一系列法律法規(guī)，其基本思路是提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能和設(shè)備效率，以實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能。1991年，德國(guó)建成了第1棟被動(dòng)式房屋，主要是通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的超級(jí)隔熱保溫和氣密性以及高效的新風(fēng)熱回收系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其不需要傳統(tǒng)供暖空調(diào)設(shè)備的目標(biāo)［7］。經(jīng)過(guò)10多年的實(shí)驗(yàn)與完善，被動(dòng)式房屋已經(jīng)在歐洲及北美等發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始推廣。在2010年的中國(guó)上海世博會(huì)上，德國(guó)館就是1棟被動(dòng)式房屋。在零能耗房屋還處于實(shí)驗(yàn)階段、同時(shí)其成本過(guò)高而顯得遙不可及的情況下，被動(dòng)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(jīng)過(guò)良好設(shè)計(jì)其成本可以持平的情況下，已經(jīng)成為了歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的必然之選［8］。