建筑節(jié)能低技術(shù)運(yùn)用

建筑節(jié)能低技術(shù)運(yùn)用相對于高新技術(shù)在建筑中的大量應(yīng)用，地區(qū)性的低技術(shù)仍具有頑強(qiáng)的生命力。體現(xiàn)了全球化與地區(qū)化的〃啞鈴模式〃的雙極發(fā)展。這些地區(qū)性傳統(tǒng)技術(shù)相對成熟、易于操作，并且造價低廉、生態(tài)環(huán)保，在能源消耗、保溫隔熱、通風(fēng)排水等許多方面體現(xiàn)了極大的生態(tài)價值。低技術(shù)應(yīng)用門檻低，便于就地取材，在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)受限地區(qū)，以較少的投入就能獲得較大的效益。因此，能更有效的解決建筑的熱工、采光、通風(fēng)等需要，是一種適宜性的智慧選擇。1低技術(shù)的應(yīng)用低技術(shù)注重回歸自然和傳統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)回歸技術(shù)本源，它體現(xiàn)了一種〃實用〃的現(xiàn)實理念。低技術(shù)以經(jīng)驗和實踐為基礎(chǔ)，具有濃厚的地方色彩，通常會結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂?、地形條件，因地制宜的采取相應(yīng)的技術(shù)措施。主要體現(xiàn)在材料選擇、規(guī)劃布局和能源利用等方面。1.1運(yùn)用可循環(huán)的地方性材料地方性材料是相對于大工業(yè)生產(chǎn)的混凝土、鋼材、玻璃等而言的，典型的地方性材料包括生土、燒磚、木材、地產(chǎn)石材等等。各地區(qū)的地產(chǎn)材料呈現(xiàn)出很大的差異化，同時具有不可替代的優(yōu)勢，它取材便捷、技術(shù)成熟、易于操作。地方性材料一般都具有適合當(dāng)?shù)貧夂虻臒峁ば阅艿奶攸c(diǎn)。例如，粘土具有很好的蓄熱熱惰性,適用于北方的墻體外圍護(hù)材料，我國西北地區(qū)粘土資源豐富、易于獲得，只需簡單加工便能投入使用，制造過程清潔環(huán)保，技術(shù)及施工工藝便于操作掌握，是一種可循環(huán)的地方性材料。代表性建筑有:西藏阿里蘋果小學(xué)，利用粘土創(chuàng)造性的〃編織構(gòu)造〃，充分利用了自然原理，滿足了熱工以及高原擋風(fēng)的要求，獲得了低技術(shù)創(chuàng)作的良好效果;西安富平陶藝村住宅，充分利用了當(dāng)?shù)卣惩?，實際上在建筑全壽命周期內(nèi)，做到了生態(tài)、節(jié)能、環(huán)保，是較少投入獲得較大的綜合效益的成功案例。我國南方沿海地區(qū)一些生土建材也廣泛使用，土層擁有良好的保溫隔熱特性，如摻入堿土也可防滲防水，生土材料在建筑多年失效以后還可以用作肥料，是完全可自我降解的生態(tài)建材，它冬暖夏涼，屬于低技術(shù)的范疇，迄今中國仍有上千萬人居住其中。在中國山東、四川、貴州、西藏地區(qū)主要盛產(chǎn)石材，例如川藏地區(qū)的居民通常居住在一種叫做碉樓的建筑中，這種碉樓主要承重材料為石材，采用青棵或者木材來分割空間，由于石材優(yōu)良的蓄熱性能使得這種碉樓的熱工性能滿足夏季放熱以及冬季供暖的需求。我國北方游牧民族使用皮毛制作帳篷，防風(fēng)透氣，適合于北方草原氣候;濕熱地區(qū)人們運(yùn)用竹子搭建的房屋，隔熱防潮;沿海地區(qū)采用海草等材料做屋頂，采用石材做墻體，起到了耐腐蝕、保溫隔熱效果。例如，山東榮城的北斗山莊，就是成功運(yùn)用這種低技術(shù)的實例。建筑采用當(dāng)?shù)卮罅咳菀撰@得的海草,經(jīng)過干燥篩選、打捆成型處理后，用于屋面的覆層，既有良好的熱工效果，同時也耐海風(fēng)的鹽堿腐蝕，經(jīng)測算能達(dá)到上百年的使用壽命，同時是低能耗、低經(jīng)濟(jì)投入的實例。我國西南地區(qū)很早就有利用竹子搭建房屋的歷史，竹子具有良好的材料韌性和輕便性，干燥透氣，適用于潮濕、地基不穩(wěn)定的地區(qū)。竹子作為低技術(shù)節(jié)能材料，應(yīng)該充分挖掘利用。建筑師SimonVelez根據(jù)竹子的材料特性，創(chuàng)造了一種〃螺栓加水泥〃的技術(shù)，這種結(jié)構(gòu)可以快速建造，可以做出懸挑8m跨度18nl的竹結(jié)構(gòu)，有著廣泛的應(yīng)用前景［2］。1.2利用被動式太陽能在建筑設(shè)計中利用建筑選址、規(guī)劃布局和自身材料構(gòu)造特點(diǎn)，充分利用太陽能來進(jìn)行低技術(shù)的節(jié)能建造，是有別于依賴太陽能設(shè)備儀器技術(shù)和可呼吸智能幕墻的高技術(shù)的，被動式太陽能技術(shù)是一種適合發(fā)展中國家廣大地區(qū)可持續(xù)技術(shù)的體現(xiàn)。利用科學(xué)的空間布局，挖掘建筑材料的熱工性能，可以改善室內(nèi)物理環(huán)境，達(dá)到節(jié)能的目標(biāo)，這是一種低技術(shù)形態(tài)。利用太陽能的熱溫氣流原理，形成的可呼吸式幕墻，這種幕墻通過溫室效應(yīng)和煙囪效應(yīng)，由太陽輻射的溫差產(chǎn)生對流。根據(jù)通風(fēng)結(jié)構(gòu)的不同分為:〃封閉式內(nèi)循環(huán)體系〃和〃敞開式外循環(huán)體系〃封閉式的應(yīng)用于寒冷地區(qū)，敞開式的適用于冬冷夏熱地區(qū)，夏季打開風(fēng)口，由于煙囪效應(yīng)產(chǎn)生對流，從而降低內(nèi)層玻璃溫度，冬季關(guān)閉以產(chǎn)生〃溫室效應(yīng)〃提高了內(nèi)層玻璃溫度，此種幕墻比傳統(tǒng)的幕墻采暖節(jié)能42%?52%,制冷節(jié)能38%?60%（圖1）。被動式太陽能低技術(shù)還包括直接得熱墻，特朗伯集熱墻，水墻，太陽房等。對太陽能的利用，比較傳統(tǒng)的做法是將麥糠、鋸末秸稈等打包裝袋，作為集熱材料應(yīng)用于建筑屋頂?shù)母矊又?。止匕外，還有屋面覆土的做法，這也是一種減小能耗的適用低技術(shù)。經(jīng)測定，覆土下沉太陽房夏季溫度可維持24℃?26℃（室外30?35℃）,冬季有陽光時，室內(nèi)可達(dá)到10℃。被動式太陽能在建筑中的應(yīng)用種類多樣，其基本原理都是利用蓄熱材料白天吸熱，夜晚放熱的性能，熱量的特性就是只能由高溫傳導(dǎo)到低溫部位,因此合理利用太陽能產(chǎn)生的熱量是低技術(shù)策略的有效途徑之一。1.3利用風(fēng)壓氣流保溫和隔熱是建筑節(jié)能中的關(guān)鍵問題，其本質(zhì)是對于熱量的控制。其中通風(fēng)與光照與建筑熱量得失密切相關(guān)。利用好風(fēng)條件，通過合理的建筑設(shè)計與構(gòu)造，可以達(dá)到一定的節(jié)能要求。比如，穿堂風(fēng)效應(yīng)就是傳統(tǒng)低技術(shù)的體現(xiàn)，其原理就是利用風(fēng)壓在建筑內(nèi)部產(chǎn)生空氣流動。當(dāng)風(fēng)吹向建筑物正面時，因受到建筑物表面的阻擋而迎風(fēng)向上產(chǎn)生的正壓區(qū)，氣流再向上偏轉(zhuǎn)同時繞過建筑物各側(cè)面及背面，在這些面上產(chǎn)生負(fù)壓區(qū)［3］o從表1中可以看出，得到穿堂風(fēng)的房間每小時的通風(fēng)換氣次數(shù)最高可以達(dá)200多次，而單側(cè)通風(fēng)的房間每小時的通風(fēng)換氣次數(shù)卻只相當(dāng)于穿堂風(fēng)房間的1/5。穿堂風(fēng)的獲得可以大大降低建筑制冷的能耗和費(fèi)用，而且還給室內(nèi)提供了清潔、新鮮的自然空氣?！焽栊?yīng)〃是自然通風(fēng)的又一種方式，山于建筑物內(nèi)外空氣的氣溫導(dǎo)致了空氣密度的差別，于是形成壓力差，驅(qū)使室內(nèi)外的空氣流動。室內(nèi)溫度高的空氣比重小而上升，并從建筑物上部風(fēng)口排出，這時會在低密度空氣原來的地方形成負(fù)壓區(qū)，于是，室外溫度比較低而比重大的新鮮空氣從建筑物底部被吸入，從而室內(nèi)外的空氣源源不斷地進(jìn)行流動，這是一種利用熱壓的通風(fēng)方式，另外，熱壓通風(fēng)還存在一種〃漏斗效應(yīng)〃。根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱量由高溫傳向低溫一側(cè)，那么在漏斗空間中的熱量傳導(dǎo)也符合從下部傳向上部的規(guī)律,即漏斗作用將會對熱空氣的上升起到推波助瀾的效果，有效的加劇熱量的上升擴(kuò)散［5］。通過利用〃煙囪效應(yīng)〃在建筑中設(shè)計煙囪塔、天井、中庭等多種形式，為獲得良好的通風(fēng)創(chuàng)造條件。#p#分頁標(biāo)題#6#2低技術(shù)的策略2.1合理規(guī)劃布局，利用地形特征低技術(shù)手段在建筑節(jié)能設(shè)計中注重體形、用地、朝向等方面，具體包括:在建造時因勢利導(dǎo)，化不利為有利，緩坡應(yīng)采用填挖以形成臺地;或者壘土填實提高勒腳;或形成錯層。陡坡則利用地形分層建筑，使屋頂逐層提高。在處理高差上的問題時，可以參照中國傳統(tǒng)低技術(shù)山地營建十八法。采暖建筑為了防止〃霜洞〃效應(yīng)不應(yīng)布置太低凹的地域。中國北方城市冬季主導(dǎo)寒流為西北風(fēng)，因此在北方地區(qū)要考慮通過綠化來遮擋建筑西北方。建筑的體形也影響建筑能耗狀況，當(dāng)建筑的長寬比大時可以良好的冬季得熱，當(dāng)正南建筑長寬比為5：1時，各墻面輻射總得熱為正方形建筑的1.87倍［6］。一般體形系數(shù)越小的越好，但是在實際節(jié)能設(shè)計中要控制有效傳熱系數(shù)較大的面，例如采暖建筑北面?zhèn)鳠嵯禂?shù)較大，冬季季風(fēng)是西北風(fēng)，那么減小西北外墻有利節(jié)能。較封閉的院落式布局可以營造良好的微氣候條件，比如中國傳統(tǒng)的合院建筑充分利用日照，避免季風(fēng)干擾，調(diào)節(jié)內(nèi)部氣候，利用建筑外界的反輻射，形成對冬季惡劣氣候的防護(hù)。2.2結(jié)合地方氣候，運(yùn)用適宜手段不同的地域采用的低技術(shù)手段不同，應(yīng)該根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蚍治鰜磉x擇相應(yīng)的技術(shù)措施。地方性建筑回應(yīng)氣候的主要方式就是合理處理光照和風(fēng)，光照的重點(diǎn)主要是處理好陽光的吸收和遮檔，風(fēng)的處理重點(diǎn)主要是通風(fēng)與擋風(fēng)。比如，濕熱地區(qū)的建筑應(yīng)采用開敞式布局，利用伸展的造型、薄而透氣的墻體以及大坡面的屋頂促進(jìn)通風(fēng)和納涼;而干熱地區(qū)的建筑宜采用內(nèi)向型布局，外部采用厚重墻體進(jìn)行封閉隔熱，同時減小建筑的間距以產(chǎn)生陰影來避免陽光直曬。北方寒冷地區(qū)的建筑外形厚重、封閉，內(nèi)部設(shè)置采暖措施，街道非常寬闊以避免冬季冷風(fēng)的形成。朝向一般向南獲得陽光，比如北歐寒冷地區(qū)通過持續(xù)低溫供熱達(dá)到舒適的室內(nèi)環(huán)境。這些基本的設(shè)計方法都是針對特定的氣候環(huán)境做出的具體回應(yīng)，只有采用適宜的技術(shù)才能與當(dāng)?shù)丨h(huán)境和諧的融為一體，否則反而產(chǎn)生相反的結(jié)果。在寒冷地區(qū)、干熱地區(qū)及溫差較大的地區(qū)一般首先考慮保溫隔熱，采用封閉的外墻和小開窗減少了建筑物的直接得熱量;在建筑外部種植花墻以防止太陽直曬，利于采光，同時防止過熱現(xiàn)象。選用熱容量穩(wěn)定的重質(zhì)材料可以抵御晝夜的巨大溫差。例如丹麥建筑師福萊明•斯庫德設(shè)計的混凝土洞穴房就采用了這樣的原理。此建筑內(nèi)部木構(gòu)造技術(shù)為建筑提供了一個10cm的天然絕緣帶，使建筑的屋頂和四周各面都是透氣的。木結(jié)構(gòu)外部覆蓋著土制斜坡和草皮，草皮具有氣候緩沖和溫度緩沖的作用。在冬天，混凝土洞穴房住宅內(nèi)的溫度從不會低于+5℃[6]0即便是在夏天，在不使用任何人工通風(fēng)方法的情況下，房屋內(nèi)部也有著令人愉快的比室外更加涼爽的平均溫度。2.3結(jié)合建筑美學(xué)，兼顧綜合效益低技術(shù)的運(yùn)用不能單一的從技術(shù)層面著手，建筑是技術(shù)與藝術(shù)的結(jié)合，因此通過合理的設(shè)計將低技術(shù)與建筑美學(xué)完美的融合一起是十分重要的。馬來西亞建筑師楊經(jīng)文在實踐中踐行了技術(shù)與藝術(shù)，技術(shù)與功能，技術(shù)與情感的融合。在設(shè)計中，他常將電梯、衛(wèi)生間等服務(wù)性空間布置在建筑外層，減少太陽對中部空間的熱輻射;將建筑表面做綠化處理，以降低建筑外表面溫度，減少熱源輻射;在中部引入綠化開敞空間，減輕高層建筑的熱島效應(yīng);在建筑表面凹凸有致來塑造陰影空間和灰空間，并使遮陽與綠化相結(jié)合，也有效的降低了暴曬得熱;通過可呼吸式幕墻形成復(fù)合空間或空氣間層，產(chǎn)生立面的層次感,為建筑穿上可呼吸的外衣，在屋頂設(shè)置天窗通風(fēng)采光，將中庭透空與煙囪效應(yīng)相結(jié)合，使大廳既滿足美學(xué)需要也滿足通風(fēng)要求等。3結(jié)語嚴(yán)格的意義上來講，低技術(shù)節(jié)能策略不完全是技術(shù)創(chuàng)新的