淺談綠色建筑中的物理知識

文/鄭睿楠 保定市第一中學 河北保定 071000

1、綠色建筑的相關概述

綠色建筑中環境因素尤其重要，充分的利用環境對其幫助甚大。對其所處環境中的資源進行合理分配，使科技與自然相結合，在進行建造的過程中，降低其影響，打造適宜人們居住的環境，并且在拆除后也能將對環境的危害降到最低。在建筑的利用期間，能夠對其所用的能源最大程度的節約，從而實現節約的理念。建筑的好壞不只看其裝修，簡單的環保也是一大標準。

2、我國綠色建筑的發展歷程

在上世紀90年代末，綠色建筑相關理念傳入我國，同時期我國啟動了小康計劃。在20世紀初，我國制定了相關的評價體系，基于綠色建筑的相關研究成果在北上廣等多個經濟發達地區進行綠色建筑的應用和實踐。“北京綠色奧運”和“上海生態世博”等項目開始開放，將它們作為后續研發的參考。我國經濟的快速發展帶來了建筑行業的大量耗材和耗能等情況，故而綠色建筑的施行是勢在必行的。

3、綠色建筑中的物理知識

3.1 綠色建筑中的光學

太陽光是一種非常清潔的光源，充分利用能夠在室內起到節約環保的效果。利用天然光能夠對人類生理及心理產生極大的好處，與此同時也能夠降低人工發電的消耗，但采光條件受建筑位置等多條外部條件限制。綠色建筑的設計需要注意建筑的朝向等多方面因素，需要通過精準的數學計算進行適當的調整，從而使居民居住的空間采光度最大化。例如圖所示的上海的世博軸設計：

其頂層面的支撐系統由外部31個、內部19個及牽引桅桿和鋼絲繩組成。其屋頂膜面長約843米，寬約97米，展開面積大約是7.7萬平方米，以此來達到最大采光強度。

3.2 綠色建筑中的力學

在綠色建筑中，綠色材料的使用也是極為重要的，具備力學性能優點的材料是綠色材料的首選條件。其主要特點就是穩定性強、堅固性高，在建筑中這兩點非常重要。在進行建筑選材的過程中，需要對建筑的各項指標進行嚴格把控，并針對相應指標進行篩選，從而將所選綠色建筑材料的性能實現最大化的利用。例如夾心層中力學應用：

如 右 圖， 力云圖的夾芯板是9mm秸稈，面是80mmEPS。 下 表為不同夾芯板的外荷載，在綠色建筑中它不光用來進行承受外荷載，對芯層也起保護作用使其避免各方面的損傷。夾芯板在綠色建筑材料中非常實用。

3.3 綠色建筑中的能量轉換

太陽能在綠色建筑系統中主要分為被動式與主動式兩類。其中被動式主要通過附近一些建筑被動的對太陽所輻射的熱度進行吸收，與之相反，主動式不僅要采集能量，還需要相關轉換設備加以輔助，將所得到的能量轉化成建筑物所需能量。綠色建筑對能量的利用主要體現在兩方面，一方面是集熱系統，如制造熱水、制熱等，其大量應用于熱水供應系統。另一方面主要是光學系統，可以將能量轉化成電能，并用其為建筑設備提供能源。如圖所示：

在冬季的時候，太陽透過玻璃罩將熱能進行傳導，使室內溫度T上升，由于，如果室內壓強P不發生改變，氣體質量m不變，并且密度不會對其產生影響， R為氣體常數，故而可以得出如果當溫度T上升，密度降低，其向上浮動，然后使冷空氣進入實現循環采暖。

3.4 綠色建筑中的能量守恒

綠色建筑主要以可持續發展為基礎，故而也能將其稱為生態建筑。綠色建筑能夠將生活中可利用的清潔能源轉化為建筑能源，并將建筑中所消耗的能源收集并循環利用。在設計的手法當中，其主要利用人工和自然相結合的方法，為居住者打造一個舒適并環保的生活空間，同時將對環境的損害以及能量的消耗降到最低，充分的體現出了大自然系統當中的能量守恒定律。

4、發展綠色建筑的意義

在能源消耗當中，建筑消耗占據著重要作用，其對環境影響重大。據相關數據調查可知，超過半數的地球能源和超過半數的自然原料中，均用于制造建筑物中。在我國耗能統計和用電統計中，建筑都占據25%。持續加快的城鎮發展持續不斷的消耗自然界中的能源，并且其所占耗能比例持續加大，故而發展綠色建筑勢在必行，新的能源和綠色的建材能夠為地球溫室壓力進行緩解，從而保護其他資源。

總結：

根據相關實踐能夠發現，建筑行業想要持久穩定的發展必須要走可持續發展的道路，從而確保生態環境不被破壞。在進行環境的探索和資源利用最大化的同時，還需結合建筑師的綠色理念，例如進行建筑采光、選材、節能等多方面都是需要設計師進行相應的計算總結。只有合理的進行建筑與環境相結合，才能從根本上實現具備感性和理性互相融洽存在的建筑。

[1]劉鵬程.淺談綠色建筑理論在實踐應用中的問題[J].中國科技博覽,2010(31)：109-109.

[2]劉鳳勤.淺談建筑設計中生態策略—“綠色建筑,筑造健康”[J].中國科技博覽 ,2016(5)：120-120.