張 波

(濰坊學(xué)院,山東 濰坊 261061)

建筑中常用的生態(tài)節(jié)能技術(shù)＊

張 波

(濰坊學(xué)院,山東 濰坊 261061)

當(dāng)今世界面臨嚴(yán)重的能源危機(jī),可持續(xù)發(fā)展成為時(shí)代的主旋律。本文在回顧了生態(tài)節(jié)能技術(shù)發(fā)展歷程的基礎(chǔ)上,介紹了三種在建筑設(shè)計(jì)中常用的生態(tài)節(jié)能技術(shù),重點(diǎn)分析了它們的優(yōu)缺點(diǎn)以及在建筑中的使用狀況,以此增加人們對(duì)生態(tài)節(jié)能技術(shù)的了解與應(yīng)用。

能源危機(jī);生態(tài)節(jié)能技術(shù);優(yōu)缺點(diǎn)

建筑是一個(gè)高能耗的產(chǎn)業(yè),目前我國(guó)建筑能耗大約占國(guó)家總能耗的27%,建筑材料每年消耗13%,兩者相加超過(guò)40%。在當(dāng)前倡導(dǎo)低碳、環(huán)保的今天,將一些生態(tài)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用到建筑的設(shè)計(jì)之中,以降低我們對(duì)不可再生能源的依賴,已經(jīng)成了建筑設(shè)計(jì)師的當(dāng)務(wù)之急。

1 生態(tài)節(jié)能技術(shù)的發(fā)展過(guò)程

生態(tài)節(jié)能技術(shù)有悠久的發(fā)展歷史。在產(chǎn)業(yè)革命以前,人們?cè)跊](méi)有人工能源的背景下,已經(jīng)開(kāi)始了對(duì)生態(tài)節(jié)能技術(shù)的探索與使用。如中國(guó)傳統(tǒng)的風(fēng)水選址,從自然地理?xiàng)l件和社會(huì)環(huán)境條件方面考慮如何選擇一個(gè)最有利于人們生活的小環(huán)境。中國(guó)傳統(tǒng)民居的設(shè)計(jì)—西北的窯洞、西南的干欄,還有福建的土樓等,無(wú)論從結(jié)構(gòu)、構(gòu)造,還是從與自然有機(jī)結(jié)合的角度來(lái)看,它們都很好地應(yīng)用了生態(tài)建筑技術(shù)。

產(chǎn)業(yè)革命以后,傳統(tǒng)的生態(tài)節(jié)能技術(shù)在不同地區(qū)的建筑師手中繼承下去,并不斷的受到各種建筑思潮的洗禮,生態(tài)節(jié)能技術(shù)這個(gè)時(shí)期是處于被動(dòng)的地位。二戰(zhàn)后的1950—1960年代,世界各國(guó)都在搞建筑,提高人們的生活水平,到1970年代,在世界范圍內(nèi)出現(xiàn)了能源危機(jī),人們開(kāi)始重視節(jié)能。1980年代,人們將建筑及其周?chē)h(huán)境一起來(lái)研究,重視建筑環(huán)境,到了1990年代,可持續(xù)發(fā)展成為了時(shí)代的主流。歐美國(guó)家一些建筑師開(kāi)始應(yīng)用生態(tài)學(xué)思想設(shè)計(jì)被稱(chēng)為“生態(tài)建筑”的住宅。他們利用覆土、溫室及自然通風(fēng)技術(shù),提供穩(wěn)定、舒適的室內(nèi)氣候,用風(fēng)車(chē)及太陽(yáng)能裝置提供建筑基本能源,通過(guò)溫室種植的花卉、蔬菜等植物提供富氧環(huán)境,收集雨水以獲得生活用水,努力通過(guò)這些技術(shù)實(shí)現(xiàn)建筑的生態(tài)化。

2 幾種常用的生態(tài)節(jié)能技術(shù)

2.1 自然通風(fēng)技術(shù)

在建筑中,自然通風(fēng)主要是靠建筑物的一些開(kāi)口(門(mén)、窗等)和空間組織(過(guò)道、中庭、天井等)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,如果建筑物的開(kāi)口兩側(cè)存在壓力差△p,空氣就會(huì)在這個(gè)壓力差的作用下產(chǎn)生流動(dòng),空氣流過(guò)此開(kāi)口時(shí)所受到的動(dòng)力也就等于△p。

式中,ν:空氣流過(guò)窗孔時(shí)的流速;ρ:空氣的密度;￡:窗孔的局部阻力系數(shù)。

形成這種壓力差主要有風(fēng)壓和熱壓兩種方式,兩種作用有著不同的機(jī)理與作用方式,建筑物的通風(fēng)效果往往是兩種作用綜合作用的結(jié)果。建筑師通常在建筑中設(shè)計(jì)煙囪、通風(fēng)塔、天井、中庭等多種形式為自然通風(fēng)創(chuàng)造條件,比如在建筑中可以將入口處的樓梯間設(shè)計(jì)成通風(fēng)塔,風(fēng)從入口處進(jìn)入大廳,在大廳與樓梯間形成了一個(gè)通風(fēng)系統(tǒng);建筑物通風(fēng)構(gòu)造的細(xì)部對(duì)通風(fēng)效果有很大影響,例如開(kāi)口的位置不同會(huì)影響室內(nèi)風(fēng)的流場(chǎng)的分布,同時(shí)窗的檐口出挑的大小,窗扇的開(kāi)啟方式與開(kāi)啟角度,遮陽(yáng)板與百葉的形式等對(duì)自然通風(fēng)都有較大影響。

2.2 自然采光技術(shù)

在今天的建筑設(shè)計(jì)中,充分利用自然采光技術(shù),對(duì)于提高室內(nèi)環(huán)境的舒適性、節(jié)約能源,有重要意義。建筑室內(nèi)光環(huán)境主要是依靠采光口引入太陽(yáng)光,并且使其反射在室內(nèi)空間的墻面和地面上的光影變化來(lái)完成的。一般來(lái)說(shuō),采光口的位置可以分為屋頂采光和側(cè)墻采光兩大類(lèi)。屋頂采光又分為集中式屋頂采光和分散式屋頂采光。集中式屋頂采光是指在屋頂位置只設(shè)置一個(gè)采光口,太陽(yáng)光通過(guò)這個(gè)采光口進(jìn)入室內(nèi)空間,達(dá)到采光要求,比如,羅馬的萬(wàn)神廟;分散式有多個(gè)洞口,在設(shè)計(jì)上更加自由,在屋頂采光不是要求大量光線時(shí),并考慮到由光影帶來(lái)的特殊藝術(shù)效果,可以利用分散式屋頂采光方式,比如,諾曼·福斯特設(shè)計(jì)的斯坦斯特德倫敦第三機(jī)場(chǎng)。集中式采光比分散式采光有更高的采光效率,屋頂采光又比側(cè)墻采光有更高的采光效率。

側(cè)墻采光是建筑中常用的一種采光形式,側(cè)墻采光根據(jù)采光口的大小,基本上可以分為集中式玻璃幕墻采光、分散式側(cè)墻采光以及間接采光。大面積的玻璃幕墻能使建筑室內(nèi)空間獲得足夠的光線,產(chǎn)生通透、亮麗的視覺(jué)感受,但是玻璃幕墻自使用以來(lái)就出現(xiàn)過(guò)許多次的“玻璃雨”事故。同時(shí),玻璃幕墻形成的空間是一個(gè)能耗巨大的空間,于節(jié)能不利。分散式側(cè)墻采光是建筑中最常用的形式,其特點(diǎn)就是使用范圍特別廣,同時(shí)開(kāi)的得當(dāng)還能產(chǎn)生特殊的空間效果,如柯布西耶的朗香教堂的分散式側(cè)墻采光,這種開(kāi)窗方式在教堂內(nèi)形成的光線效果與教堂的性質(zhì)十分切合。

2.3 保溫隔熱技術(shù)

保溫隔熱技術(shù)是提高室內(nèi)舒適性的重要條件,提高建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱能力,減少室內(nèi)與外界的熱傳遞,對(duì)于維持室內(nèi)舒適的溫度范圍,有著重要意義。保溫隔熱技術(shù)根據(jù)維護(hù)結(jié)構(gòu)不同的材料組成可以分為外窗、外墻和屋頂?shù)谋馗魺峒夹g(shù)。

外窗的保溫隔熱技術(shù)主要從減少窗框和玻璃兩個(gè)地方的導(dǎo)熱系數(shù)來(lái)達(dá)到。窗框的導(dǎo)熱系數(shù)與其材料有關(guān),在窗框材料中間做成空氣腔層做成的斷橋式窗框,其保溫隔熱能力可以得到很大提高。提高玻璃的保溫隔熱能力主要是根據(jù)不同的玻璃材料而有所不同。常見(jiàn)的低輻射玻璃能有效的提高保溫隔熱能力。提高外窗的保溫隔熱能力還可以從設(shè)置一些活動(dòng)的保溫隔熱裝置來(lái)提高它的保溫隔熱性能。

外墻的保溫隔熱技術(shù)主要有外墻的復(fù)合保溫隔熱與外墻的單一材料保溫隔熱兩種,外保溫必須滿足水密性、抗風(fēng)壓以及溫濕度變化的要求。外墻的內(nèi)保溫隔熱技術(shù)一般適用于間歇式采暖與空調(diào)房間,這樣可以保證短時(shí)間內(nèi)使房間達(dá)到所需要的溫度。外墻的單一材料保溫隔熱是指既能承重又保溫隔熱的單一材料外墻。主要有加氣混凝土外墻、混凝土空心砌塊外墻以及盲孔復(fù)合保溫隔熱砌塊。

屋面也是與室外進(jìn)行熱傳遞的較多的地方。屋面的保溫隔熱技術(shù)主要關(guān)系到保溫隔熱材料的選取以及屋面的構(gòu)造方式,常用的保溫隔熱材料有聚苯板、再生聚苯板、巖棉板、玻璃棉板等等。屋面構(gòu)造方式對(duì)于保溫隔熱層的保護(hù)有重要意義,通常的屋面保溫隔熱做法是將防水層放在外表層。屋面的保溫隔熱技術(shù)在炎熱地區(qū)還可以設(shè)置專(zhuān)門(mén)的屋面通風(fēng)層,來(lái)降低室內(nèi)溫度。同時(shí)還可以采用一些屋頂綠化防熱和設(shè)置蓄水池防熱等方式來(lái)降低室內(nèi)溫度。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文分析的幾種節(jié)能技術(shù),在設(shè)計(jì)與施工上并沒(méi)有太大的技術(shù)難度,而且有著悠久的發(fā)展歷史,對(duì)于建筑設(shè)計(jì)而言,無(wú)疑是一種綠色的,更加有說(shuō)服力的設(shè)計(jì)手段,這就要求建筑師要深入了解當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn),廣泛發(fā)掘生活中適應(yīng)本地氣候的設(shè)計(jì)方式,從而創(chuàng)造出更加具有地方特色的建筑。

[1]楊柳.建筑氣候分析與設(shè)計(jì)策略研究[D].西安:西安建筑科技大學(xué),2003.

[2]冉茂宇,劉煜.生態(tài)建筑[M].武漢:華中科技大學(xué)出版社,2008.

[3]仇保興.大力推進(jìn)建筑節(jié)能和綠色建筑工作[R].2008.

(責(zé)任編輯:肖恩忠)

2010-10-17

張波(1982-),男,山東沂水人,濰坊學(xué)院建筑工程學(xué)院助教。

TU201.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1671-4288(2011)02-0105-02