季复一季，年复一年，千百年过去，人类在不断地适应着昼夜更替、日出日落所带来的光明与黑暗的循环。我们想方设法驾驭太阳和风的力量，这些力量塑造了我们的居住环境。人类的祖先用简单而巧妙的策略创造出住宅、社区、公共场所、村庄甚至更为复杂的太阳能城市。太阳能与风能影响了建筑设计的各个方面，囊括了从建筑形式到平面、剖面、材料和细部的设计。我们一直依赖太阳能和风能来应对季节性的对于照明、取暖和制冷的需求，在世界的不同地区、不同气候条件下生存着。

直至20 世纪中叶，随着公路的大量建设、化石燃料的广泛应用以及机械制造业的发展，资源消耗呈指数增长，污染物和废弃物大量产生，我们的生活越来越远离了自然世界。为应对这一严峻形势，来自世界各地的建筑师和设计师们加入到了一场运动当中，这是一场以缓解全球气候变暖以及气候变化为目的的建筑创作运动。零能耗建筑同碳中和建筑的出现已成为人们关注的焦点，尽管低能耗设计和低碳设计往往更容易实现。

真正以太阳能和风能为能源的建筑物，不仅仅是被动式太阳能设计、技术系统和生态工程技术的总和，这种利用太阳能和风能的建筑物还通过揭示可再生能源对我们的生活方式的改变，提升了社会价值和生态价值。同样重要的是，它们还通过建立场所同区域的关系来提高审美价值，这些关系都基于这些力量赋形与诗意的属性。新型太阳能建筑的剖面很薄，这样它能够尽可能有效地利用光照和气流；建筑运用一种因地制宜的生态围护结构，这样还能减少直至最终消除人类对化石燃料的依赖，从而消耗无碳基能源或者不消耗能源而仅依靠可再生能源来使我们的生活运转起来。

首先，一座真正意义上以太阳能和风能为能源的建筑是美观的建筑，是能够促进健康生活的建筑，并且同当地地域环境及生态系统相联系。正如建筑师西蒙·范·迪·瑞恩(Sim Van der Ryn)在他的《为生活而设计》中所言：“建筑就是一个‘重新的记忆组合’—把人们集体的梦境重新放回到一起……建筑应该是讲述一个当地人和场所的故事，是一种理解我们身处自然界的途径。”这种新一代的建筑利用太阳能和风能不仅解决了能源和资源的消耗问题，而且唤醒或“重新组合”我们同大自然之间的生态关系，并体现出建筑的生态审美感。

对于零能耗和零碳建筑的关注持续增长，正促使一场演变的发生，这场演变是指在设计过程、策略和方案中产生的。这一变化的证据在最近的立法中可见，如修订绿色环保标准和准则、新型的评定手段，而且设计公司正在努力了解更多有关这些方面的问题。大量的相关项目现在正处在开发阶段，使我们看到了零能耗建筑发展的希望。在未来几年里将有更多的范例出现，帮助设计师了解建筑面临的机遇和挑战，即如何减少或者消除化石燃料的消耗和温室气体的排放。

书中介绍了十个由几家公司设计完成的建筑工程项目，这些项目引领了一条通往崭新的、可持续发展的未来之路。这些项目的规模、位置和范围各不相同，可以被用作试点来研究零能耗建筑。在某种程度上说，这只是通过实验性的努力来探索在减少或消除我们依赖化石燃料这一问题上太阳能和风能所起到的作用。对案例的研究表明，实现低能耗和零能耗建筑没有唯一的方法。就如同形式、审美和表现力的不同，每一个建筑师和设计公司所制定的策略也不同。然而，所有项目的共同点是，这些设计团队都做出承诺要以最大的可能来获取阳光、风和其他可再生能源，来满足建筑物供热、照明和制冷的需求。在这些建筑表达方式的范围中，我们找到了太阳能设计的方式，这个方式集合了以前的被动式设计和技术最先进水平的适应气候式的设计，并且在高性能、敏感度强的建筑围护结构上采取了创新的方法。在研究太阳能和气候参数的同时，我们发现了似乎无限的形式、风格以及富于表现力的设计机遇。

这些开创性的研究工作主要集中在五大方面。首先，这些项目开启了变革，项目努力超越日渐完善的能源法规，用深层次的生态解决方式代替对设计难题的简单响应。其次，这些项目建立在对当地环境和气候充分了解的基础上。实施修建工作除了要充分了解当地环境力量外，还要了解周边的景观环境。作为降低能源消耗的重要手段，被动式策略同可再生能源利用技术双管齐下，这样一来可以对不同地区太阳和风作用的昼夜性和季节性的变化加以利用。第三，这些项目的规模和范围都趋向于适度。建筑师排除过度的部分，寻找多层次的途径追求高效的生态效益。这些项目都希望找到少废多用的方法而无需在设计的完整性上妥协。

第四，项目关注于外围护结构的设计。作为创造一种敏感建筑表皮的手段，建筑表皮要能增强建筑的性能、生态响应，并同当地的环境有机结合。最后一点也是最重要的一点，这些项目都是美观的。这表明，建筑的优秀性同样反映在其生态性能上。这五个大的方面通过具有思想性的简明方法引导我们，而建筑师们也在这些方面探索新式的太阳能建筑，并在设计中将生态效应与外形美观的设计结合起来。

每个案例研究包括设计意图的总体概述、气候和场地的应用、采光和热设计、能源系统、关于下一代可持续设计的思考及实践经验、对设计策略的总结和简述等内容。太阳能技术的基本分析以每一个案例的研究数据为支撑，利用Ecotect 太阳能工具软件，将所在地域范围内太阳能昼夜性和季节性的变化状态制作成图表。太阳能研究还涵盖了二至点以及二分点（12 月21 日、3 月/9 月21 日以及6 月21 日）在上午9 点、正午和下午3点的关键点数据。此外，每个案例研究都包括了气候数据的总结，这些数据是利用Ecotect 天气工具软件获得的（使用来自美国能源部的Energy-Plus天气数据）。该软件提供季节平均值的总体介绍，包括温度、相对湿度、太阳辐射、风速以及主导风向。列举太阳能研究案例和气候数据统计的目的，是想向读者提供当地背景及生态气候条件的综合情况，这些因素都影响着建筑设计，使其不只是为了设计而设计或者为了工程目的而设计。

下面的案例研究可能会在更广泛理解太阳能和风能影响下一代可持续建筑的潜力方面起到一定的启发作用。在案例中提到的先驱建筑师和他们的项目揭示了我们当下面临的需要用新型太阳能建筑来应对生态挑战的设计趋势。同时我们也意识到，建筑在愉悦我们感官的同时，也同样能够启发我们，减少对我们所居住的美丽地球的破坏。2100433B