建筑中常用的生态节能技术＊

张 波

(潍坊学院,山东 潍坊 261061)

建筑中常用的生态节能技术＊

张 波

(潍坊学院,山东 潍坊 261061)

当今世界面临严重的能源危机,可持续发展成为时代的主旋律。本文在回顾了生态节能技术发展历程的基础上,介绍了三种在建筑设计中常用的生态节能技术,重点分析了它们的优缺点以及在建筑中的使用状况,以此增加人们对生态节能技术的了解与应用。

能源危机;生态节能技术;优缺点

建筑是一个高能耗的产业,目前我国建筑能耗大约占国家总能耗的27%,建筑材料每年消耗13%,两者相加超过40%。在当前倡导低碳、环保的今天,将一些生态节能技术应用到建筑的设计之中,以降低我们对不可再生能源的依赖,已经成了建筑设计师的当务之急。

1 生态节能技术的发展过程

生态节能技术有悠久的发展历史。在产业革命以前,人们在没有人工能源的背景下,已经开始了对生态节能技术的探索与使用。如中国传统的风水选址,从自然地理条件和社会环境条件方面考虑如何选择一个最有利于人们生活的小环境。中国传统民居的设计—西北的窑洞、西南的干栏,还有福建的土楼等,无论从结构、构造,还是从与自然有机结合的角度来看,它们都很好地应用了生态建筑技术。

产业革命以后,传统的生态节能技术在不同地区的建筑师手中继承下去,并不断的受到各种建筑思潮的洗礼,生态节能技术这个时期是处于被动的地位。二战后的1950—1960年代,世界各国都在搞建筑,提高人们的生活水平,到1970年代,在世界范围内出现了能源危机,人们开始重视节能。1980年代,人们将建筑及其周围环境一起来研究,重视建筑环境,到了1990年代,可持续发展成为了时代的主流。欧美国家一些建筑师开始应用生态学思想设计被称为“生态建筑”的住宅。他们利用覆土、温室及自然通风技术,提供稳定、舒适的室内气候,用风车及太阳能装置提供建筑基本能源,通过温室种植的花卉、蔬菜等植物提供富氧环境,收集雨水以获得生活用水,努力通过这些技术实现建筑的生态化。

2 几种常用的生态节能技术

2.1 自然通风技术

在建筑中,自然通风主要是靠建筑物的一些开口(门、窗等)和空间组织(过道、中庭、天井等)来实现的,如果建筑物的开口两侧存在压力差△p,空气就会在这个压力差的作用下产生流动,空气流过此开口时所受到的动力也就等于△p。

式中,ν:空气流过窗孔时的流速;ρ:空气的密度;￡:窗孔的局部阻力系数。

形成这种压力差主要有风压和热压两种方式,两种作用有着不同的机理与作用方式,建筑物的通风效果往往是两种作用综合作用的结果。建筑师通常在建筑中设计烟囱、通风塔、天井、中庭等多种形式为自然通风创造条件,比如在建筑中可以将入口处的楼梯间设计成通风塔,风从入口处进入大厅,在大厅与楼梯间形成了一个通风系统;建筑物通风构造的细部对通风效果有很大影响,例如开口的位置不同会影响室内风的流场的分布,同时窗的檐口出挑的大小,窗扇的开启方式与开启角度,遮阳板与百叶的形式等对自然通风都有较大影响。

2.2 自然采光技术

在今天的建筑设计中,充分利用自然采光技术,对于提高室内环境的舒适性、节约能源,有重要意义。建筑室内光环境主要是依靠采光口引入太阳光,并且使其反射在室内空间的墙面和地面上的光影变化来完成的。一般来说,采光口的位置可以分为屋顶采光和侧墙采光两大类。屋顶采光又分为集中式屋顶采光和分散式屋顶采光。集中式屋顶采光是指在屋顶位置只设置一个采光口,太阳光通过这个采光口进入室内空间,达到采光要求,比如,罗马的万神庙;分散式有多个洞口,在设计上更加自由,在屋顶采光不是要求大量光线时,并考虑到由光影带来的特殊艺术效果,可以利用分散式屋顶采光方式,比如,诺曼·福斯特设计的斯坦斯特德伦敦第三机场。集中式采光比分散式采光有更高的采光效率,屋顶采光又比侧墙采光有更高的采光效率。

侧墙采光是建筑中常用的一种采光形式,侧墙采光根据采光口的大小,基本上可以分为集中式玻璃幕墙采光、分散式侧墙采光以及间接采光。大面积的玻璃幕墙能使建筑室内空间获得足够的光线,产生通透、亮丽的视觉感受,但是玻璃幕墙自使用以来就出现过许多次的“玻璃雨”事故。同时,玻璃幕墙形成的空间是一个能耗巨大的空间,于节能不利。分散式侧墙采光是建筑中最常用的形式,其特点就是使用范围特别广,同时开的得当还能产生特殊的空间效果,如柯布西耶的朗香教堂的分散式侧墙采光,这种开窗方式在教堂内形成的光线效果与教堂的性质十分切合。

2.3 保温隔热技术

保温隔热技术是提高室内舒适性的重要条件,提高建筑维护结构的保温隔热能力,减少室内与外界的热传递,对于维持室内舒适的温度范围,有着重要意义。保温隔热技术根据维护结构不同的材料组成可以分为外窗、外墙和屋顶的保温隔热技术。

外窗的保温隔热技术主要从减少窗框和玻璃两个地方的导热系数来达到。窗框的导热系数与其材料有关,在窗框材料中间做成空气腔层做成的断桥式窗框,其保温隔热能力可以得到很大提高。提高玻璃的保温隔热能力主要是根据不同的玻璃材料而有所不同。常见的低辐射玻璃能有效的提高保温隔热能力。提高外窗的保温隔热能力还可以从设置一些活动的保温隔热装置来提高它的保温隔热性能。

外墙的保温隔热技术主要有外墙的复合保温隔热与外墙的单一材料保温隔热两种,外保温必须满足水密性、抗风压以及温湿度变化的要求。外墙的内保温隔热技术一般适用于间歇式采暖与空调房间,这样可以保证短时间内使房间达到所需要的温度。外墙的单一材料保温隔热是指既能承重又保温隔热的单一材料外墙。主要有加气混凝土外墙、混凝土空心砌块外墙以及盲孔复合保温隔热砌块。

屋面也是与室外进行热传递的较多的地方。屋面的保温隔热技术主要关系到保温隔热材料的选取以及屋面的构造方式,常用的保温隔热材料有聚苯板、再生聚苯板、岩棉板、玻璃棉板等等。屋面构造方式对于保温隔热层的保护有重要意义,通常的屋面保温隔热做法是将防水层放在外表层。屋面的保温隔热技术在炎热地区还可以设置专门的屋面通风层,来降低室内温度。同时还可以采用一些屋顶绿化防热和设置蓄水池防热等方式来降低室内温度。

3 结束语

本文分析的几种节能技术,在设计与施工上并没有太大的技术难度,而且有着悠久的发展历史,对于建筑设计而言,无疑是一种绿色的,更加有说服力的设计手段,这就要求建筑师要深入了解当地的气候特点,广泛发掘生活中适应本地气候的设计方式,从而创造出更加具有地方特色的建筑。

[1]杨柳.建筑气候分析与设计策略研究[D].西安:西安建筑科技大学,2003.

[2]冉茂宇,刘煜.生态建筑[M].武汉:华中科技大学出版社,2008.

[3]仇保兴.大力推进建筑节能和绿色建筑工作[R].2008.

(责任编辑:肖恩忠)

2010-10-17

张波(1982-),男,山东沂水人,潍坊学院建筑工程学院助教。

TU201.5 文献标识码:A 文章编号:1671-4288(2011)02-0105-02