生態(tài)建筑建材的節(jié)能方式研究

葉志鋒

（北京中廈建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100052）

進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，我國(guó)始終在倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展，不論是經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展還是社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，都需要以大自然為根本，與自然環(huán)境協(xié)調(diào)一致。建筑行業(yè)在過去近二十年的發(fā)展中，發(fā)展速度快，迅速成為我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。但同時(shí)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)面影響也極為嚴(yán)重，主要包括對(duì)能源的消耗、有害物質(zhì)的排放以及建筑廢棄物的處理等。建筑行業(yè)對(duì)環(huán)境的影響很大一部分來源于建筑材料，所以生態(tài)材料對(duì)生態(tài)建筑的發(fā)展有著至關(guān)重要的作用。生態(tài)材料的使用不僅可以減少資源的浪費(fèi)，同時(shí)可以保護(hù)環(huán)境，更能夠?qū)崿F(xiàn)真正的綠色建筑，所以對(duì)生態(tài)材料的研究非常必要。

1 生態(tài)建筑與生態(tài)建材概述

1.1 生態(tài)建筑的概念

具體的生態(tài)建筑，是指能夠結(jié)合建筑當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境，運(yùn)用科學(xué)的技術(shù)手段，使建筑與自然中的各種因素合理的融合在一起，從而形成一個(gè)良性的有機(jī)體。這樣的建筑具備良好的室內(nèi)氣候條件，能夠很好的滿足人們對(duì)居住環(huán)境的需求，使人與自然相結(jié)合。從一定的層面來講，生態(tài)建筑不是單指某一個(gè)或某一類建筑，生態(tài)建筑是一個(gè)宏觀的概念。例如在選擇生態(tài)建筑的材料時(shí)，最好能把這個(gè)建筑放到一定的區(qū)域方位內(nèi)去思考，而不是單從這一個(gè)建筑上去考慮。

1.2 生態(tài)建材的概念

生態(tài)建材通常有很多名稱，比如經(jīng)常聽到的“綠色建材”、“環(huán)保建材”都是指生態(tài)建材，它是指一種既安全又環(huán)保健康的建筑材料，更關(guān)注材料本身對(duì)人體、自然環(huán)境的影響。這一類材料對(duì)自然的資源消耗少，一般情況下使用城市的固體垃圾進(jìn)行生產(chǎn)，使材料達(dá)到無(wú)污染、無(wú)毒害、保護(hù)環(huán)境的目的。生態(tài)建材并不局限于一個(gè)環(huán)節(jié)，而是一個(gè)系統(tǒng)工程的概念，從材料的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、應(yīng)用到廢棄物的處理，整個(gè)過程中都要與環(huán)境相協(xié)調(diào)。隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，使用健康、高效、舒適、優(yōu)美的環(huán)保型建材——“生態(tài)建材”成為追求的目標(biāo)[1]。

2 生態(tài)建筑的建材節(jié)能方式研究

2.1 可再生能源建材節(jié)能方式

2.1.1 利用太陽(yáng)能節(jié)能

建筑行業(yè)中對(duì)太陽(yáng)能的利用已經(jīng)非常普遍，可以分為太陽(yáng)能光熱應(yīng)用和太陽(yáng)能光電應(yīng)用兩種方式。

太陽(yáng)能的光電應(yīng)用在發(fā)電站應(yīng)用的情況較多，對(duì)于居民個(gè)戶還沒有很好實(shí)現(xiàn)單獨(dú)的太陽(yáng)能光電應(yīng)用。太陽(yáng)能光電應(yīng)用分為獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，應(yīng)用廣泛的是并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)是將太陽(yáng)能發(fā)電站所產(chǎn)生的電能，通過光伏并網(wǎng)逆變器和相應(yīng)的控制系統(tǒng)，輸送到外部的電網(wǎng)中，再通過電網(wǎng)傳送到各家各戶。在我國(guó)將來的發(fā)展中，需要加大對(duì)光伏發(fā)電的普及力度，更多的關(guān)注光伏發(fā)電在日常生活照明與電器中的應(yīng)用。

2.1.2 利用地?zé)崮芄?jié)能

在生態(tài)建筑中，很多地方會(huì)用到熱泵這項(xiàng)技術(shù)，是可以使能量從低位熱源流向高位熱源的裝置。通俗的來說，熱泵可以將空氣、土壤等所含的不能直接使用的低位熱能轉(zhuǎn)化為能夠利用的高位熱能，從而節(jié)約煤炭、石油等燃料。在我國(guó)北方地區(qū)，最常用的是地下水源熱泵，與傳統(tǒng)的空氣熱泵相比，地下水源熱泵節(jié)能性更好[2]。

2.1.3 利用生物質(zhì)能節(jié)能

生物質(zhì)是一種可再生的物質(zhì)，它來自于植物、動(dòng)物和微生物中。主要包括幾方面：農(nóng)作物秸桿和農(nóng)業(yè)加工殘余物；林木和林業(yè)加工剩余物；人畜糞便、工業(yè)有機(jī)廢物和水生植物；城市生活污水和垃圾。在生態(tài)建筑中，有機(jī)物經(jīng)過微生物發(fā)酵所產(chǎn)生的沼氣可以為人們提供日常所需的能源。這不僅是一種良好的利用形式，也可以與太陽(yáng)能、熱泵相結(jié)合，共同實(shí)現(xiàn)低碳建筑的遠(yuǎn)大目標(biāo)。想要實(shí)現(xiàn)建筑物的零排放，甚至可能產(chǎn)生能量輸出建筑，只有對(duì)可再生能源的合理利用才能實(shí)現(xiàn)。

2.2 被動(dòng)式建材節(jié)能方式

2.2.1 被動(dòng)式節(jié)能方式定義

被動(dòng)式節(jié)能方式是指在降低建筑物能耗的同時(shí)不使用機(jī)械電氣設(shè)備的技術(shù)，這種技術(shù)對(duì)建筑設(shè)計(jì)的要求很高，但對(duì)機(jī)械電氣設(shè)備的要求較低。詳細(xì)的來講，在生態(tài)建筑的設(shè)計(jì)過程中，通過對(duì)建筑朝向的布置、遮陽(yáng)的設(shè)計(jì)、有利于自然通風(fēng)的開口設(shè)計(jì)、建筑外圍結(jié)構(gòu)的保溫隔熱技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)建筑物對(duì)采光、通風(fēng)、采暖、空調(diào)等能耗的降低。通俗的來說，這種生態(tài)建筑即使在零下二十?dāng)z氏度的室外溫度下，不需要空調(diào)或暖氣的熱量支持，自身可以維持適宜的溫度。這說明建筑物不需要主動(dòng)供應(yīng)的能量，只需要通過合理的材料、設(shè)計(jì)、施工等技術(shù)手段就可以實(shí)現(xiàn)[3]。

2.2.2 被動(dòng)式節(jié)能方式實(shí)現(xiàn)

在生態(tài)建筑中，要實(shí)現(xiàn)被動(dòng)式節(jié)能，常用的技術(shù)手段有外圍護(hù)結(jié)構(gòu)、外遮陽(yáng)、換氣系統(tǒng)、氣密性等。最常用的是在建筑外圍增加維護(hù)結(jié)構(gòu)，窗和幕墻是必不可少的，建材中的氣凝膠玻璃能夠達(dá)到高效保溫的效果。傳統(tǒng)的保溫材料附著在建筑物外墻，保溫效果不理想且不環(huán)保，而氣凝膠玻璃不僅環(huán)保、密封性好、耐高溫，而且方便施工。除此之外，在建筑物的外表面可以有綠植進(jìn)行覆蓋，屋頂可以采用架空的形式，同樣使用植被覆蓋。生態(tài)建筑可以合理的擴(kuò)大朝南的窗戶縮小朝北的窗戶，在冬季可以增加南面窗戶的采暖，同時(shí)減少北面窗戶的散熱。

2.3 被動(dòng)式生態(tài)建筑蓄熱節(jié)能方式

在生態(tài)建筑中，蓄熱節(jié)能通常采用的是相變材料，這是一種可持續(xù)發(fā)展的新型建材。相變材料能夠在相變的過程中將熱量存貯在自身之中，也可以將熱量輸送給周圍的環(huán)境，所以將這種材料合理的使用在建筑的維護(hù)結(jié)構(gòu)之中，可以將室內(nèi)溫度始終保持舒適，減少外界溫度變化所帶來的影響。簡(jiǎn)單的來講就是使用建筑外圍結(jié)構(gòu)來進(jìn)行能量的存儲(chǔ)，如果在夏季，夜晚建筑的樓板在通風(fēng)的作用下降溫，白天就使用降溫的樓板來吸收室內(nèi)的熱量；如果在冬季，白天利用外圍結(jié)構(gòu)吸收太陽(yáng)能等能量并儲(chǔ)存，夜晚將能量釋放到室內(nèi)以減少溫度的下降。

3 結(jié)語(yǔ)

所謂“生態(tài)建筑”，其實(shí)就是將建筑看成一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，通過設(shè)計(jì)建筑空間中各種要素，使物質(zhì)、能源在建筑生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)有秩序地循環(huán)轉(zhuǎn)換，獲取一種高效、低能、無(wú)費(fèi)、無(wú)污、生態(tài)平衡的建筑環(huán)境。本文通過對(duì)生態(tài)建筑和生態(tài)建材的簡(jiǎn)單介紹，深入探討了建材的節(jié)能方式，由此看出傳統(tǒng)建筑中的資源浪費(fèi)嚴(yán)重，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了極大的影響，不符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的理念。