新技術(shù)和新材料在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

費(fèi)國(guó)權(quán) 王全

摘要：建筑節(jié)能不僅有利于滿足人們?nèi)粘５纳钚枰?，而且有利于提高建筑工程的資源利用效率，有利于工程整體效益的提升，有利于建筑工程實(shí)現(xiàn)企業(yè)效益與社會(huì)環(huán)境效益的統(tǒng)一，有利于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。在就需要我們?cè)谌詹亟ㄖ┕ぶ?，?guī)范建筑材料的使用，規(guī)范日常建筑規(guī)劃、設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，嚴(yán)格選用新型建筑設(shè)備。運(yùn)用最新的建筑工程技術(shù)，結(jié)合新材料的具體應(yīng)用，促進(jìn)建筑耗能情況的降低，以有利于我們?nèi)粘＝ㄖ┕さ挠行н\(yùn)行。

關(guān)鍵詞：新技術(shù)；新材料；建筑設(shè)計(jì)

為了提高建筑的節(jié)能水平，需要我們進(jìn)行節(jié)能新材料、新能源的具體利用，這種節(jié)能資源不同于單調(diào)的傳統(tǒng)的建筑材料，它是一種種類非常豐富的新型建筑資源，我們可以從功能角度進(jìn)行具體劃分，分為保溫材料、裝飾材料、門窗材料、以及墻體材料等，有利于塑料件以及多種輔助材料的有效利用。在材質(zhì)上它可以分為化工材料、非金屬材料與金屬材料，天然材料等。節(jié)能材料、節(jié)能技術(shù)的運(yùn)用，有利于降低目前的建筑工程污染現(xiàn)象，有利于環(huán)境生態(tài)的保護(hù)，有利于緩解當(dāng)前能源緊張的問(wèn)題，促進(jìn)社會(huì)綜合效益的可持續(xù)發(fā)展。

1 被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

建筑的節(jié)能方式分為主動(dòng)式建筑節(jié)能和被動(dòng)式建筑節(jié)能。主動(dòng)式節(jié)能技術(shù)需要一定數(shù)量的常規(guī)能源，一次性投資費(fèi)用高，技術(shù)復(fù)雜且維修管理工作量大。被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)主要是通過(guò)建筑物自身的布局、色彩的巧妙設(shè)計(jì)、建筑材料的組合、合理的構(gòu)造，并緊密結(jié)合建筑構(gòu)配件，設(shè)計(jì)一些非常規(guī)能源的采集、使用裝置，來(lái)達(dá)到建筑物冬暖夏涼的效果，減少常規(guī)能源的耗費(fèi)。目前，我國(guó)已有相當(dāng)一部分建筑大量使用了世界上最新的節(jié)能新產(chǎn)品和技術(shù)，即大量采用了主動(dòng)式節(jié)能技術(shù)，但其節(jié)能設(shè)施的運(yùn)行成本非常高，成為節(jié)能建筑不節(jié)能的代表。由于主動(dòng)節(jié)能技術(shù)投資高、運(yùn)行成本大，被動(dòng)節(jié)能技術(shù)近年來(lái)受到更多的重視，國(guó)內(nèi)已開(kāi)展了相關(guān)研究工作，并有成功應(yīng)用的范例。如用于中小學(xué)生夏令營(yíng)活動(dòng)的建筑———香港長(zhǎng)州明愛(ài)明暉營(yíng)，設(shè)計(jì)中并未過(guò)多使用地源熱泵、太陽(yáng)能板等節(jié)能技術(shù)，而是從設(shè)計(jì)著手，利用被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了建筑物的冬暖夏涼，減少了空調(diào)設(shè)備的使用。有研究表明[2]，被動(dòng)式節(jié)能建筑在冬季可以顯著提高室內(nèi)溫度，在保持室內(nèi)舒適的條件下，可以大大減少空調(diào)的運(yùn)行時(shí)間。被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)主要包括建筑引導(dǎo)自然通風(fēng)和被動(dòng)式太陽(yáng)能（日照）利用[3]。自然通風(fēng)可以從總平面設(shè)計(jì)、室內(nèi)空間設(shè)計(jì)兩方面著手。在總平面設(shè)計(jì)上，應(yīng)著重考慮建筑體型的方向性和室外環(huán)境的設(shè)計(jì)。建筑體型設(shè)計(jì)上可采用扭曲平面、尖壁平面、通透空間、開(kāi)放空間設(shè)計(jì)。室外環(huán)境設(shè)計(jì)可綜合考慮采用南向敞開(kāi)空間、自然空調(diào)的利用、植被導(dǎo)風(fēng)、擋風(fēng)墻和導(dǎo)風(fēng)板靈活組合以及與綠化相結(jié)合的整體設(shè)計(jì)。被動(dòng)式太陽(yáng)能利用合理構(gòu)造設(shè)計(jì)，達(dá)到太陽(yáng)能的直接利用，從而解決建筑物的采暖問(wèn)題。其基本原則是要有有效的絕熱外殼，有足夠的集熱面積，室內(nèi)設(shè)置盡可能多的儲(chǔ)熱體，以及主次房間的平面位置合理。其典型的設(shè)計(jì)形式是直接受益式系統(tǒng)、對(duì)流環(huán)路系統(tǒng)、附加日光間系統(tǒng)。直接受益式系統(tǒng)主要通過(guò)導(dǎo)光板和蓄熱墻實(shí)現(xiàn)。

2 太陽(yáng)能光伏技術(shù)的應(yīng)用

太陽(yáng)能光伏技術(shù)即太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)。近幾年來(lái)，該技術(shù)在西方發(fā)達(dá)國(guó)家建筑節(jié)能上得到了成功應(yīng)用，這為我們國(guó)家提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。太陽(yáng)能屬于清潔能源，它在建筑中的應(yīng)用可節(jié)約大量的常規(guī)能源。目前，太陽(yáng)能光伏技術(shù)在建筑節(jié)能中應(yīng)用的研究方向是光伏建筑一體化（BIPV 即 Building Integerated Photovolta-ic），它有 8 種形式：光電采光頂（天窗）、光電屋頂、光電幕墻（透明幕墻）、光伏幕墻（非透明幕墻）、光電遮陽(yáng)板（有遮陽(yáng)要求）、光電遮陽(yáng)板（無(wú)采光要求）、屋頂光伏方陣、墻面光伏方陣。目前已有許多成功的范例，它具有節(jié)約占地，提高發(fā)電頻率，減少輸電線路的投資與損耗，替代或部分替代建筑材料等優(yōu)點(diǎn)。

3 智能化技術(shù)的應(yīng)用

目前，智能化已成為節(jié)能建筑設(shè)計(jì)的焦點(diǎn)。建筑智能化，就是通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)整棟樓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)高效管理，它應(yīng)用了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。我國(guó)的建筑智能化技術(shù)發(fā)展較快，成功的案例很多，顯著節(jié)約了能源資源，而且在信息化管理的支持下，使風(fēng)險(xiǎn)管理工作得到加強(qiáng)。智能化技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面：建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)，閉路電視監(jiān)控及防盜報(bào)警系統(tǒng)，衛(wèi)星電視接收及有線電視系統(tǒng)，停車場(chǎng)管理系統(tǒng)，綜合樓宇對(duì)講系統(tǒng)，一卡通門禁、考勤、消費(fèi)系統(tǒng)等。

4 新節(jié)能材料的應(yīng)用

節(jié)能建筑材料是建筑節(jié)能的關(guān)鍵因素之一。目前，節(jié)能材料得到了一定程度的發(fā)展，如中空玻璃、真空玻璃、鍍膜玻璃、相變儲(chǔ)能材料等已在建筑中得到了廣泛應(yīng)用，并取得了一定的節(jié)能效益。但是，隨著對(duì)建筑節(jié)能要求的不斷提高，需要研發(fā)新的建筑節(jié)能材料。納米透明隔熱涂料是近年來(lái)新出現(xiàn)的節(jié)能型材料，在建筑玻璃上具有廣泛的應(yīng)用前景。納米透明隔熱涂料具有以下 4 個(gè)方面的特點(diǎn)：1）與貼膜隔熱材料相比，其力學(xué)性質(zhì)顯著提高。由于納米微粒與成膜物比界面大，結(jié)合力強(qiáng)，使膜具有更高的硬度。納米導(dǎo)電氧化物（SnO2）呈四方金紅石結(jié)構(gòu)，性質(zhì)穩(wěn)定，使涂膜硬度高、光潔度好。2）抗老化、耐腐蝕性強(qiáng)、透明度好。由于納米微粒對(duì)不同波長(zhǎng)的光線會(huì)產(chǎn)生不同的吸收、反射、散射等作用，使納米涂料具有顯著的抗老化和耐腐蝕性。納米微粒的粒徑遠(yuǎn)小于可見(jiàn)光的波長(zhǎng)，使其可以透過(guò)，從而保證了納米涂料較高的透明性。3）自潔能力強(qiáng)。納米材料表面積大、表面活性高，化學(xué)催化和光催化能力強(qiáng)，在紫外線和氧的作用下，使其具有自潔能力。4）價(jià)格低廉，其價(jià)格遠(yuǎn)低于市售的建筑玻璃用透明隔熱貼膜。納米透明隔熱涂料屬于物美價(jià)廉的高科技節(jié)能產(chǎn)品，既解決了玻璃需要透明，又解決了隔熱節(jié)能的問(wèn)題，但是在我國(guó)建筑中的利用率還很低，這就要求建筑師在設(shè)計(jì)的初始階段對(duì)該材料的應(yīng)用加以考慮。

5. 新型節(jié)能墻體的應(yīng)用

目前來(lái)說(shuō)，新型節(jié)能墻體的種類非常多，其應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛，是墻體材料系統(tǒng)的重要組成部分。這種新型墻體材料分為三個(gè)部分，分別是磚、塊、板。比如我們?nèi)粘Ｊ褂玫慕ㄖ鰤K、復(fù)合板、粘土空心磚、摻廢料的粘土磚等。為了達(dá)到新型節(jié)能墻體有效利用的目的，我們需要結(jié)合當(dāng)?shù)亟ㄖI(yè)的發(fā)展情況，進(jìn)行建筑施工過(guò)程的有效使用，確保通過(guò)墻體結(jié)構(gòu)的改變，來(lái)實(shí)現(xiàn)日常節(jié)能環(huán)保的發(fā)展。這項(xiàng)工程，我們需要汲取國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，他們的新型節(jié)能墻體技術(shù)比較成熟，其磚產(chǎn)量規(guī)模也比較大，生產(chǎn)也比較穩(wěn)定，有利于施工過(guò)程的薄壁與大孔洞率技術(shù)的發(fā)展，有利于日常建筑工程質(zhì)量效率的提升。

6.建筑中的綠色節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

一般來(lái)說(shuō)，建筑物可以通過(guò)科學(xué)的住宅設(shè)計(jì)，達(dá)到對(duì)太陽(yáng)能資源的有效利用，以實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能的目的。首先我們需要保證一定的房屋朝向，確保對(duì)太陽(yáng)能資源的攝取，有利于改善居住環(huán)境的溫度、濕度，提高日常居住的質(zhì)量，有利于我們生活水平的提高。在此過(guò)程中，我們也要進(jìn)行建筑布局的合理化，有利于提高建筑物的通風(fēng)效果，有利于充分利用環(huán)境，來(lái)達(dá)到住宅質(zhì)量的提升。運(yùn)用綜合環(huán)境制造自然風(fēng)，有利于我們夏季降溫的需要，有利于降低其相應(yīng)的空調(diào)能耗。在當(dāng)今資源短缺的整體局勢(shì)下，我們要要大力開(kāi)發(fā)新能源的利用，提高可再生能源的利用價(jià)值，有利于緩解目前的能源緊張問(wèn)題。在此過(guò)程中，地?zé)崮茉匆彩潜容^廣泛的資源。它廣泛應(yīng)用于我們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)方面，目前我們對(duì)它的開(kāi)發(fā)應(yīng)用越來(lái)越純熟，具體來(lái)說(shuō)有地?zé)峁┡夹g(shù)、地?zé)嶂评浼夹g(shù)、地?zé)岚l(fā)電技術(shù)以及地源熱泵技術(shù)等，對(duì)相關(guān)地?zé)峒夹g(shù)的應(yīng)用，能夠有效提升我們?nèi)粘＝ㄖ?jié)能的效率。我們利用地源熱泵系統(tǒng)，進(jìn)行日常生活的供暖，有利于解決居民日常取暖的問(wèn)題，有利于解決日常熱水供應(yīng)問(wèn)題。地?zé)豳Y源是一種清潔資源，它具備使用方便、節(jié)能環(huán)保、投資少的特點(diǎn)，其應(yīng)用前景非常廣泛，有利于提升我們?nèi)粘５哪茉蠢寐省?/p>

7 結(jié)語(yǔ)

建筑節(jié)能是建筑領(lǐng)域不斷研究的課題。節(jié)能建筑不節(jié)能的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，要避免這種情況的出現(xiàn)，就要求建筑師理念超前，在設(shè)計(jì)中廣泛采用節(jié)能新技術(shù)與新材料，尤其要將被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)與主動(dòng)節(jié)能方式有機(jī)結(jié)合，在設(shè)計(jì)中盡可能多地采用被動(dòng)節(jié)能技術(shù)，減少主動(dòng)節(jié)能方式中高技術(shù)節(jié)能設(shè)備的應(yīng)用，同時(shí)要引入智能化系統(tǒng)，巧妙利用光伏建筑一體化技術(shù)，大膽使用低成本的高科技節(jié)能材料，這樣就可以設(shè)計(jì)出真正意義上的節(jié)能型建筑。

參考文獻(xiàn)：

[1] 田 寧. 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)[J]. 山西建筑，2009，35（34）：263-264.

[2] 許錦峰，黃欣鵬，吳志敏. 被動(dòng)式節(jié)能建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的技術(shù)特征[J]. 南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，33（5）：60-63.

[3] 周華恒，常榮杰. 低技術(shù)化的節(jié)能設(shè)計(jì)———被動(dòng)式節(jié)能的應(yīng)用[J]. 福建建筑，2009，127（1）：10-19.