浅析可持续建筑实践中的技术应用

　　摘要：本文列举了国内外一些著名的可持续建筑，通过分析其应用的技术，意在挖掘可持续建筑实践中可供参考、借鉴的技术知识。
　　关键字：可持续建筑、技术应用、围护结构、自然采光、通风系统
　　
　　随着全球经济的持续发展、发展中国家的快速城市化进程、居民生活水平的不断上升以及对室内舒适度的更高要求，建筑耗能占全社会能源消费量的比重不断上升。每年由于新建和改建建筑，大量树木、砖石和矿物材料被消耗，带来土地的侵蚀、植被的退化、物种的减少和自然环境的不断恶化。处理好建筑和自然的关系已经成为本世纪建筑行业的重大课题。
　　一、围护结构
　　建筑围护结构的作用就是将建筑室内与室外环境分隔开。包括外墙、屋顶、地基和窗户等组成部分。围护结构自身就是建筑采光、采暖、通风、制冷的一部分，密闭良好的建筑围护结构为可持续建筑奠定良好基础。
　　1、诺丁汉大学伊丽莎白教学楼
　　诺丁汉大学伊丽莎白教学楼的外窗和天窗采用三层玻璃，运用低辐射玻璃，其传热系数值仅有1.3W/m2K；外墙是200mm厚的岩棉作保温层，内层用混凝土，墙体的传热系统为0.2W/㎡K。围护多采用砖石、混凝土等重质材料甚至厚重结构，从而在建筑内部构成大的储热体，具备很高的热容量，这有利于调节室温，增加热稳定性，便于提高室内舒适度，大幅度节约能耗。2、清华大学超低能耗示范楼
　　清华大学超低能耗示范楼作为国内首个超低能耗建筑，其在围护结构运用较多先进技术。主要体现在基于对可调控“智能型”围护结构的研究，其能够根据气候条件的变化和室内环境要求进行自动调节。
　　二、自然采光
　　自然采光是指利用自然光为建筑的室内空间提供照明。利用自然采光可以最大限度地减少甚至取消人工照明，达到高质量照明、节约能耗、自然环保的终极目标。
　　1、英国国税局总部
　　英国国税局总部采用了13.6m左右进深而不是传统的18m进深的平面。狭窄的平面进深以及大面积透明玻璃移窗的采用使得大部分的建筑区域能够利用自然采光。该建筑充分利用自然光进行照明，有效地节约能耗。
　　2、诺丁汉大学茱比丽校区
　　诺丁汉大学茱比丽校区顶层东西向窗户的上半部安装了固定水平百叶，减少进入室内的热量，避免眩光的产生。白色百叶和室内反光板将自然光反射入建筑深处。建筑的南立面配置了自动控制的遮阳蓬，在夏季可伸出室外起到遮阳作用。人工照明是通过每个房间内的被动式红外探测感应器，来智能地控制灯光照明系统。在沿玻璃幕外墙的房间里安装了日光感应器的特制灯具，如果感应器感应室内有足够的自然光，则会自动调暗或关闭人工照明；反之，则会自动调亮人工照明。
　　三、通风系统
　　通风系统是进风和排风过程的组合。其目的包括维护室内新鲜空气、稳定室温和相对湿度、排除有害物质等。通风效果非常重要，通风不良的建筑会遇到许多问题，包括高能耗、空气质量差和舒适度差等，可见良好的通风系统是可持续建筑的重要技术方面。
　　1、上海市建筑科学研究院建筑环境研究中心办公楼
　　上海市建筑科学研究院建筑环境研究中心办公楼使用了自然通风与机械通风相结合的方式。两个方式的选择由一个中央建筑管理系统（BMS）根据不同气候来控制。通常来说，当室外气温低于室内气温时，可使用自然通风。自然通风依靠内部中庭产生，开启南北向窗户造成室内气体对流，玻璃中庭的最高处设计了一个和斜屋面同角度的屋顶排风井道，温差带来的气体压力差加速了热气体的排出。反之，则启动机械制冷方式。
　　2、英国新议会大厦
　　英国新议会大厦应用“厚立面”技术，即在每一个立面单元的两侧柱子内预埋铜质送风管与排风管，所有管道在顶塔楼内空调机组处汇聚。室内空气由三层玻璃窗的中空层吸入两侧风管，经过预埋管道上升至屋顶塔楼。冬天排出的室内热空气经过空调机组预热后进入建筑内；夏天室内热空气直接被排出室外。冬天新鲜空气经过预热，从屋顶塔楼向下通过送风管进入室内；夏天新鲜空气被地下水降温后，从屋顶塔楼向下通过送风管进入室内。灯具与玻璃外窗一体化设计的特殊灯架不仅可以遮阳，更是室内的排风口，它直接排走80%的室内空气和20%玻璃外窗夹层内空气。
　　四、建筑材料
　　可持续建筑材料指那些在整个生命周期（采掘、运输、加工、使用、废气处理、回收使用等）的过程中都考虑了其对环境影响的材料。可持续建筑材料主要类型：天然可再生的材料、可回收或重复利用的材料、当地或所在地区材料、耐久性材料、无毒环保材料等。
　　1、荷兰森林与自然研究所
　　在该建筑中当地木材占很大比例。这样不仅木材本身环保，其加工、运输、销毁、回收等过程也很绿色。建筑外墙的木框架单元是刺槐做成的；在安全性高的地方用橡木；内门框架用榉木。在设计施工过程中，优先选用狭长的层叠木板材，多余木材被用于桌面、椅子、艺术作品等，这样不仅最大限度地利用现有材料，同时也极大地降低材料浪费。此建筑倡导选用尽可能地采用工业化的建材。因为商业运作的工业化流程相比手工操作有着明显的环保优势，一方面它是一个连贯高效的产品制造过程，另一方面它可以最大限度地减少工业废料。
　　2、GENZYME中心
　　GENZYME中心75%以上的建筑材料是可回收原料。50%以上的建筑材料来自方圆500英里（约804.6km）范围内。该中心所有建筑木材均经过审核，并且90%的建筑废料可用于回收利用。该中心的可持续建筑技术为其赢得了美国绿色建筑协会颁发的能源与环境设计先锋奖（LEED）中最高的白金奖。
　　五、智能控制
　　可持续建筑要求节能、绿色，而节能、绿色则要求建筑的智能控制，可见智能控制是可持续建筑的一个重要技术应用。
　　1、英国BRE的智能绿色住宅示范建筑
　　英国BRE的智能绿色住宅示范建筑在智能控制方面独具特色。太阳房的玻璃坡屋面上设有自动卷帘，智能控制装置根据太阳光的强弱自动调节卷帘的开启程度；模数化隔墙板为住户自主划分室内空间提供了可能；每个房间的采暖、灯光、通风、音视频系统可通过墙板内的智能装置控制，还可以使用遥控器自行调节；电视与各个监视镜头、远红外传感器相连接；集成接收系统可为数字卫星和无线点广播服务；卫生间的浴盆可用程序控制调节水量和水温等。[!--empirenews.page--]
　　2、劳埃德船级社总部大厦
　　当平均自然光系数低于5%时，有必要补充人工照明。一个建筑要实现照明节能的最大化，除了选择节能灯具外，还需一个相适应的智能照明控制系统。劳埃德船级社总部大厦采用了一个中央智能照明控制系统，进而完成整个大厦的照明控制。
　　六、水资源循环利用
　　一个完美的可持续建筑需要将水资源循环利用技术纳入考虑范围。
　　1、深圳市体育新城安置小区
　　深圳市体育新城安置小区运用多种技术方法，实现小区健康、生态的运营模式，达到了绿色建筑三星级金奖的标准。该小区内的生活污水经微型生物处理后的上清液再经生物膜处理达到冲厕、绿化灌溉、洗车等用水标准后，由中水加压机组具体供给各使用地点。水资源的循环利用不仅减少小区对外污物排放量，缓解城市污物处理压力，还有效地降低小区水资源的用量。
　　2、GENZYME中心
　　GENZYME中心雨水回收系统十分先进。雨水在排入地下水道前先流入两个雨水收集罐。第一个收集罐用于补充蒸汽冷却塔的水量，虽然不能全部满足冷却塔的需求，但每年还是节约了几千加仑的用水量。第二个收集罐收集从天窗流下的雨水，当屋顶花园的土壤感应器显示缺水时，雨水会用于灌溉屋顶花园。
　　除了上述几方面技术应用外，一个优秀的可持续建筑还应尽可能地考虑制冷系统、噪声控制、建筑形体节能、空中生态花园等诸多技术领域。例如英国新议会大厦的制冷系统就是其成为可持续建筑的一个亮点。该建筑没有使用带CFC的制冷系统，其冷源取自地下120m深处温度约为14摄氏度的地下水。结合置换式通风系统、储热性能，完全采用此种制冷方式，从而节约了能耗、避免了臭氧层的破坏。
　　总之，在建筑工程中引入可持续建筑理念、借鉴相应技术应用，可以有效地增加建筑的舒适感、增进居住者的身心健康、提高资源能源利用效率、促进地方经济与社区发展，最终为未来社会创建一个环境、社会和经济可持续健康发展的远景。

《浅析可持续建筑实践中的技术应用》

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