生態(tài)建筑中節(jié)能措施淺析

文/周兆輝、蘇志彬 聊城大學(xué) 建筑工程學(xué)院 山東聊城 252059

1、引言

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的飛速發(fā)展，人與自然界的矛盾日益尖銳，資源短缺，環(huán)境污染等問題已經(jīng)成為人類發(fā)展道路上的阻礙，所以各行各業(yè)在發(fā)展自身的同時(shí)，都應(yīng)肩負(fù)起本行業(yè)所應(yīng)承擔(dān)的生態(tài)責(zé)任。生態(tài)建筑正是建筑行業(yè)對(duì)新形勢(shì)下行業(yè)發(fā)展方式的一個(gè)回應(yīng)，所謂生態(tài)建筑就是根據(jù)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，將建筑學(xué)和生態(tài)學(xué)及其他科學(xué)相結(jié)合，獲得的一種高效節(jié)能，生態(tài)平衡的建筑形式，本文將就生態(tài)建筑設(shè)計(jì)中的節(jié)能措施進(jìn)行淺析。

2、生態(tài)建筑設(shè)計(jì)中可應(yīng)用的節(jié)能措施

2.1 新型的墻體材料

眾所周知，建筑物的維護(hù)結(jié)構(gòu)在其整體的能量損耗組成中占有很大的部分，同時(shí)在所有建筑物維護(hù)結(jié)構(gòu)的熱損耗中，墻體的熱損耗大約占到了75%左右。所以，采用新型的建筑材料去降低外墻的熱耗能，是所有生態(tài)建筑設(shè)計(jì)者的共識(shí)。目前國內(nèi)外常用的復(fù)合節(jié)能墻體主要有三種：外保溫外墻、內(nèi)保溫外墻和夾芯保溫外墻，現(xiàn)選取應(yīng)用較為廣泛的外保溫外墻加以詳細(xì)介紹。

所謂外保溫外墻是指由傳統(tǒng)墻體以及保溫層復(fù)合而成，并且保溫層要置于傳統(tǒng)墻體的外側(cè)。它主要由三部分組成，分別是墻體結(jié)構(gòu)層，保溫層和面層。

墻體結(jié)構(gòu)層：系指由鋼筋混凝土、空心砌塊和粘土多孔磚等建筑材料形成的傳統(tǒng)墻體。

保溫層：這是復(fù)合節(jié)能墻體的主要功能層，它具有優(yōu)良的保溫隔熱效能，能大大降低外墻的熱損耗，常用的外墻保溫層有：擠塑聚苯乙烯泡沫保溫隔熱板、ZL聚苯顆粒復(fù)合硅酸鹽保溫板、GRE外保溫板等。

面層：系指在復(fù)合節(jié)能墻體的最外層起裝飾作用的層面，可采用涂料、瓷磚、石材等進(jìn)行構(gòu)造。

結(jié)合各地的地理位置和氣候特點(diǎn)，借鑒各方成功和失敗的經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)新型的墻體保溫板，已在工程中得到廣泛應(yīng)用。

2.2 獨(dú)特的墻體結(jié)構(gòu)

在墻體的節(jié)能方面，除了上述通過改進(jìn)墻體材料可獲得節(jié)能效果外，還可以通過采用新穎的墻體結(jié)構(gòu)去獲得很好的節(jié)能效果。

節(jié)能墻體的構(gòu)造形式多種多樣，千變?nèi)f化，但是總體來看，它們大多都是通過墻體中構(gòu)造空氣夾層的方法，利用空氣的低傳熱性，來達(dá)到保溫或隔熱的目的，該種墻體構(gòu)造時(shí)可分為兩層，內(nèi)外層都可由普通材質(zhì)構(gòu)造，外層較薄，中間形成一道空氣夾層，在夏季，當(dāng)外層材質(zhì)被太陽暴曬，氣溫升高時(shí)，會(huì)向室內(nèi)進(jìn)行熱傳遞，首先會(huì)使中間的空氣夾層溫度升高，由于溫度高的氣體密度小，所以被加熱的氣體會(huì)上升，從空氣夾層的上開口排出，帶走大部分的熱量，大大減少了向室內(nèi)的直接傳熱。在冬季，將空氣夾層的上下開口堵死，會(huì)形成一個(gè)無對(duì)流的密閉空氣層，由于空氣導(dǎo)熱系數(shù)相比于固體十分微小，所以極大的減少了室內(nèi)向室外傳熱[1]。

2.3 日光照明技術(shù)

在日間的某些建筑中，尤其是大型公共建筑或地下建筑等，單純的靠窗戶或其他途徑獲得的日光不足以提供充足的照明，因此必須輔助大量的電力照明，從而造成了大量的能源浪費(fèi)，有資料表明，我國某些地區(qū)的照明能耗占商業(yè)能耗的20%～30%，某些發(fā)達(dá)國家甚至達(dá)到了30%～50%。

利用新興的日光照明技術(shù)，則可完全避免此部分的能源消耗，日光照明技術(shù)是利用太陽光進(jìn)行照明的方式，是一種高效的光能傳輸技術(shù)，它的基本原理非常簡單，首先通過置于室外的采光罩采集日光，通過光導(dǎo)路多次反射將光傳遞到室內(nèi)，然后由室內(nèi)的漫反射器，過濾掉絕大部分的紫外線等有害成分后，將自然光漫射到室內(nèi)，起到照明作用。該種照明方式無能耗，無污染，對(duì)人體有益，完全符合生態(tài)建筑設(shè)計(jì)的核心思想，應(yīng)該得到生態(tài)建筑設(shè)計(jì)者的重視[2]。

2.4 太陽能采暖

太陽能的利用形式多種多樣，其中，太陽能采暖是應(yīng)用最早，最為成熟的一種。太陽能采暖的方式主要有兩種：主動(dòng)式太陽能采暖和被動(dòng)式太陽能采暖。主動(dòng)式采暖是指利用一些裝置來收集太陽能，再通過主動(dòng)式設(shè)備將熱能輸送給用戶的采暖方式。其中利用水作為傳熱介質(zhì)的一種工作形式是：首先由水泵將室內(nèi)冷水抽至儲(chǔ)熱水箱中，待達(dá)到設(shè)定溫度后，水箱中具有一定溫度的水被抽出，輸送到室內(nèi)進(jìn)行熱交換，在這個(gè)過程中，還需要利用輔助能源對(duì)水進(jìn)行二次加熱，從而達(dá)到更好的熱交換效果。被動(dòng)式采暖是指僅利用房屋本身的結(jié)構(gòu)來完成采暖過程中的采熱、蓄熱和傳熱的全過程的一種采暖形式。其中一種帶有幕墻的較為新穎的被動(dòng)式采暖墻的基本工作過程為：室內(nèi)冷空氣由下方開口進(jìn)入外部玻璃幕墻與墻體之間的空氣夾層中，由太陽光加熱后，從上方回到室內(nèi)，通過自然對(duì)流來使室內(nèi)溫度升高，另外由于空氣夾層的存在，保證了墻體的良好蓄熱能力，在夜間無法通過空氣對(duì)流來提高室溫時(shí)，可利用墻體所儲(chǔ)熱量來維持室內(nèi)溫度，達(dá)到保溫效果 [3]。

3、生態(tài)建筑節(jié)能措施的發(fā)展方向

3.1 提高已有節(jié)能設(shè)備的節(jié)能效率，如：在主動(dòng)式太陽能采暖系統(tǒng)中加大集熱器的集熱效率，減少使用二次加熱中所耗費(fèi)的輔助能源。

3.2 根據(jù)不同地區(qū)的具體情況，因地制宜，去探索適合本地區(qū)使用的新型節(jié)能措施。

3.3 加大光伏發(fā)電的研發(fā)投入，降低光伏發(fā)電成本。就目前來看，室內(nèi)電能的耗費(fèi)有很大一部分是不可避免的，如家用電器用電，昂貴的光伏發(fā)電成本阻礙了家用光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展，如能降低光伏發(fā)電成本，使家用光伏發(fā)電系統(tǒng)成為可能，則可從源頭上解決了這部分能源的耗費(fèi)問題。

結(jié)語：

發(fā)展是必要的，但是決不能以損害環(huán)境為代價(jià)來換取發(fā)展，相信隨著經(jīng)濟(jì)和科技的進(jìn)一步發(fā)展，建筑設(shè)計(jì)者們一定能在生態(tài)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)方面取得突破性進(jìn)展，給人類提供一種舒適宜居、生態(tài)和諧的新型建筑形式。