摘要：可持續性建筑廣泛涉及建筑設計、暖通、建筑材料、自動(dòng)化等許多專(zhuān)業(yè)的技術(shù)的不斷改進(jìn)與良好配合的結果。我們必須把可持續性建筑作為一個(gè)極其復雜的系統工程對待，著(zhù)眼于綜合效益的可持續性。本文分別從外圍護結構熱工性能的改善、建筑設備技術(shù)、新能源技術(shù)、新材料技術(shù)等多個(gè)方面介紹了具有可持續性的建筑技術(shù)。

　　關(guān)鍵詞：可持續建筑 建筑節能 系統優(yōu)化

　　1、前言

　　我們向自然界索要資源滿(mǎn)足城市化的需要，再將廢物排放給自然，終于面臨著(zhù)資源枯竭，同時(shí)環(huán)境污染威脅生存的難堪局面。在這種情況下，可持續發(fā)展的觀(guān)念逐步為越來(lái)越多的人認同�？沙掷m發(fā)展呼吁人們放棄現在高能耗、高增長(cháng)、高污染的粗放型生產(chǎn)方式和高消費高浪費的生活方式，以保持資源的可持續利用性。建筑產(chǎn)業(yè)就是典型的立足于資源和能源大量消耗的產(chǎn)業(yè)，人們也早已開(kāi)始研究實(shí)現可持續性建筑的途徑。1994年11月，第一屆可持續建筑國際會(huì )議在美國舉行，會(huì )議對可持續建筑做了全面探討，指出可持續性建筑的主要問(wèn)題是資源、環(huán)境、設計和環(huán)境影響及它們之間的相互協(xié)調關(guān)系。各國都有做可持續性的建筑的嘗試，如美國有“資源保護屋”，英國MiltonKeynes有能源公園，丹麥有可再生住房等�？v觀(guān)這些建筑，可持續建筑的技術(shù)應具有以下4R屬性：

　　RESOURCE—資源的保護和合理利用，有節制的開(kāi)發(fā)自然資源；

　　REDUCE—降低能耗、減小能源消費對環(huán)境的有害影響，減小污染物排放量；

　　REUNITE—充分利用地方材料與現代高科技加工新型生態(tài)節能建材；

　　RECYCLE——資源與建材的再生利用，變廢為寶。

　　我們尋找可持續性建筑最關(guān)鍵的部位，并提出相應的解決方法。首先，可持續性要求對能源的消耗小。這意味著(zhù)除了要做好外圍護結構的保溫隔熱，降低冷熱負荷外，各種新技術(shù)在暖通空調系統中的應用也是建筑節能得以實(shí)現的重要途徑。其次，可持續性要求能源的可持續性，新能源技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應用也是很重要的思路。最后，要做到對環(huán)境影響小，就必須做到可再生利用自然資源及建筑材料等人造材料的可再生利用。

　　2、實(shí)現可持續性建筑的技術(shù)途徑

　　2.1外圍護結構的保溫隔熱技術(shù)

　　以民用建筑為例，冬季熱負荷包括圍護結構的耗熱量和加熱由門(mén)窗縫隙涌入室內的冷空氣耗熱量。因而圍護結構熱工性能的改善是降低采暖能耗的最重要途徑。我國建筑節能規劃目標中，建筑圍護結構承擔其中47.2%的節能任務(wù)。

　　2.1.1外墻

　　分析外墻基本耗熱量計算公式Qj=AK（tR-to，w）a（a為溫差修正）及冷負荷計算公式為Qc（τ）=AK（tc（τ）+td）kαkρ（kα為外表面放熱系數修正，kρ為吸收系數修正），可見(jiàn)節能主要要控制圍護結構的表面積A、傳熱系數K，而外表面的物理性能改善也有一定的作用。有對應的以下幾條降低負荷的措施：

　　1）優(yōu)化建筑外形，以最小的建筑外表面積包容最大的建筑空間即減輕墻外表面積的影響。外表面積和體積之比推薦值為0.4.建筑形體系數每增加一個(gè)點(diǎn)，建筑能耗將增加5%左右。還應考慮作合理平面布置，如將電梯、樓梯、管道井、機房等布置在建筑物的南側或西側，可以有效阻擋日射，減少室內得熱量。

　　2）采用保溫隔熱，傳熱系數小的墻體材料。此類(lèi)外墻材料有各類(lèi)砌塊、復合輕墻板以及外墻復合墻體保溫技術(shù)等。

　　3）外裝飾盡量做淺色處理，采用光滑飾面材料，降低kρ，減少表面對輻射的吸收；

　　4）硬質(zhì)鋪地表面蓄積太陽(yáng)能熱量，會(huì )導致建筑周?chē)鷾囟鹊纳仙�。如果利用綠地區域替代，將降低地面附近室外空氣的溫度。減少室內外溫差，從而降低冷負荷。

　　5）研究如“可呼吸外墻”類(lèi)同時(shí)具有良好生態(tài)性能的外墻。

　　2.1.2窗

　　窗的傳熱系數比墻的大很多，又經(jīng)常開(kāi)啟，是冬季耗熱的關(guān)鍵部位。窗的冷負荷分瞬變得熱和日射得熱，日射得熱是室內通過(guò)窗玻璃得到的太陽(yáng)輻射熱，其計算公式為Qc（τ）=ACsCiDjmaxCLQ（A-窗的有效面積，Cs窗玻璃的遮陽(yáng)系數，Ci-窗內遮陽(yáng)設施的遮陽(yáng)系數）、由公式可看出，針對窗戶(hù)的節能技術(shù)主要有：

　　1）結合建筑物朝向，緯度，合理的控制窗墻比，如高緯度南向窗戶(hù)面積取大一點(diǎn)，以更好的利用太陽(yáng)輻射，降低采暖能耗。適當確定建筑物的挑檐、遮陽(yáng)板的尺寸，安裝可調式百葉、窗簾，調節室內日照�；虿捎谜陉�(yáng)系統，一般安裝在向陽(yáng)的外立面或采光屋頂上，可控可調，以到不同時(shí)間，據不同需要遮擋、反射和引光入室的目的。

　　2）采用多層窗或采用中空玻璃，利用空氣夾層熱阻較小的原理，降低玻璃的傳熱系數。普通單層玻璃K值在6.4左右，而中空玻璃窗K值在3.0左右，保溫隔熱性能大大提高。選擇氣密性好，導熱系數小的塑料窗框代替常用的金屬窗框，可有效減少冷風(fēng)浸入。

　　3）采用吸熱玻璃、鍍膜反射玻璃、夾層變玻璃等技術(shù)，降低玻璃的Cs，有效阻止通過(guò)玻璃的太陽(yáng)輻射和室內熱輻射。但這些高技術(shù)產(chǎn)品價(jià)格昂貴，希望在發(fā)展玻璃深加工的同時(shí)能降低成本，使之能普遍使用在住宅中。

　　2.1.3屋頂

　　1）采用高保溫材料。目前我國平屋頂保溫材料應用較多的主要是加氣砼和膨脹珍珠棉，保溫隔熱性能一般。近幾年廣東等地推廣使用一種預制好的隔熱磚，可在結構層上直接鋪設。有的地方用舒樂(lè )板作屋面保溫，也取得了較好的效果。新近研制的防水珍珠保溫板，具有帶排氣孔、重量輕、憎水率高、強度高、保溫性能好等特點(diǎn)。

　　2）屋頂設置高效隔熱層�？煞乐勾罅枯椛錈崆秩胧覂�，減少空調等耗能。隔熱層在設計時(shí)，不僅要保證有一定的隔熱空間，而且還應該保證隔熱層能夠通風(fēng)，及時(shí)將熱量帶走，才能有效的保證隔熱效果。我國傳統的坡屋面設計就能較好地滿(mǎn)足這個(gè)要求；

　　3）蓄水隔熱屋面。利用水生植物遮陽(yáng)，反射和吸收太陽(yáng)輻射，以及利用蓄水的蒸發(fā)來(lái)提高隔熱效果；條件允許時(shí)在屋頂上覆土，做植被屋面。上面種密葉植物，利用植物遮陽(yáng)，覆土作為隔熱層提高隔熱性能。

　　2.2暖通空調新技術(shù)

　　建筑能耗降低主要體現在暖通空調設備的裝機容量減少和運行的經(jīng)濟性上，因此，暖通空調技術(shù)措施的改進(jìn)和落實(shí)應用是建筑節能得以實(shí)現的根本途徑。

　　2.2.1采暖新技術(shù)

　　冬季采暖是中國北方地區住宅必不可少的，主要采用集中供暖。熱源供給主體是熱力公司或小區鍋爐房。我國目前市政集中供暖方式比例為46%，分戶(hù)式取暖比例僅次于市政集中供暖，為44％。分戶(hù)采暖方式的特點(diǎn)在于用戶(hù)可以根據自己的喜好隨意選擇，同時(shí)用熱也可以單獨計量。隨著(zhù)清潔能源的使用及新技術(shù)、新產(chǎn)品的出現，使采暖方式的多元化選擇成為可能，集中供暖方式的壟斷地位受到挑戰，采暖、熱水一體化的獨立分戶(hù)采暖等方式紛紛出現。各地應根據當地氣候、能源條件和建筑情況，發(fā)展采用適宜的節能采暖方式，如輻射采暖，主要依靠供熱部件與結構內表面間的輻射換熱為各房間供熱（冷），熱舒適增加，減少房間上部溫度升高增加的無(wú)效熱損失，因此可節省采暖能耗。

　　2.2.2通風(fēng)空調新技術(shù)

　　目前較多采用的是風(fēng)機盤(pán)管加新風(fēng)系統及定風(fēng)量全空氣系統，但以下幾種系統形式有著(zhù)較好的節能效果，建議因地制宜的選擇使用。

　　1）盡量采用自然通風(fēng)。采用自然通風(fēng)可以減少制冷負荷，并帶走室內有毒及有異味物質(zhì)，其動(dòng)力是室內外溫度差引起的熱壓和風(fēng)壓壓力差。這種被動(dòng)式的通風(fēng)空調技術(shù)不開(kāi)風(fēng)機，無(wú)需制冷，應加以充分考慮，設計在溫和天氣如春冬過(guò)渡季節直接對流通風(fēng)，實(shí)現基本零能耗；而在熱而無(wú)風(fēng)的日子盡量設計利用煙囪效應、風(fēng)塔效應引風(fēng)入內。

　　2）變制冷劑流量VRV系統。以制冷劑直接作為熱傳送介質(zhì)，其每公斤傳送的熱量是205KJ/kg，幾乎是水的10倍和空氣的20倍，同時(shí)可根據室內負荷的變化，瞬間進(jìn)行容量調整，使VRV系統能在高效率工況下運行，具有顯著(zhù)節能效益，經(jīng)濟效益顯著(zhù)。

　　3）水環(huán)熱泵空調系統。用水環(huán)路將小型的水/空氣熱泵機組并聯(lián)在一起，構成一個(gè)以回收建筑物內余熱為主要特點(diǎn)的熱泵供暖、供冷的空調系統。節能環(huán)保效益顯著(zhù)。

　　4）蓄能空調。利用晚上電價(jià)較低時(shí)段制冰蓄冷白天供冷，可起到削峰調谷的作用。

　　5）變風(fēng)量空調VAV系統。送風(fēng)狀態(tài)保持不變，改變送風(fēng)量來(lái)適應室外氣象變化，從而降低了冷水機組的制冷量，也降低的風(fēng)機的能耗。

　　6）熱泵空調技術(shù)。將自然環(huán)境（太陽(yáng)能、空氣、水、土壤）中的低位能轉化為高位能。以土壤源熱泵為例，在一定深度的地層中，土壤溫度達到了一個(gè)比較穩定的數值，冷熱媒流經(jīng)這些區域進(jìn)行熱交換后可直接用于空調系統。未來(lái)地下土壤的冷或熱能的利用會(huì )成為非常重要的可再生能源之一，因為這種能源普遍存在，既沒(méi)有污染物排放，也不生成污染物，另一方面運作費用極低，只需要進(jìn)行初始投資回收的評估。

　　7）區域供冷技術(shù)。這樣可以采用效率高的大容量機組，考慮負荷參差系數而使裝機容量減少，與分散式供冷相比，機房面積和管理人員都大幅減少，能源利用更為合理有效。

　　比較以上幾種空調技術(shù)，還是有一些不盡如人意的地方：采用自然通風(fēng)時(shí)，如果建筑周?chē)�外環(huán)境質(zhì)量較差，則容易引入外界的空氣污染等不良因素，同時(shí)可能導致熱/冷流失，降低隔熱效果；考慮制冷劑的價(jià)格的環(huán)境污染問(wèn)題，VRV系統的容量不能很大；應用水環(huán)熱泵的建筑必須有內外分區；蓄能空調只有在晝夜電價(jià)有較大差異時(shí)才有意義；VAV系統的自控很不好實(shí)現，國內罕有成功的實(shí)例；地源熱泵地場(chǎng)溫度分布的測定還不完善，以及布管技術(shù)與管材的選擇問(wèn)題，還有一年中從地下獲取的和排放的熱量應如何保持平衡等問(wèn)題而水源熱泵回灌成本太高，而且要求必須有環(huán)境水源才能實(shí)現。因此，總的來(lái)說(shuō)，因地制宜，合理設計是利用這些空調技術(shù)達到節能降耗目的的前提。

　　不論是采用何種通風(fēng)空調形式，都要注意自動(dòng)化技術(shù)與暖通空調技術(shù)的配合，才能更好的實(shí)現建筑設備系統的合理設計、有效使用以及運行控制過(guò)程中的能量節約。建筑自動(dòng)化即實(shí)現建筑設備系統（如供熱空調系統、給排水系統、照明系統、運輸系統、消防系統、保安系統、辦公系統、通訊系統等）的監測、管理、運行和控制的自動(dòng)化，根據室外氣候條件和室內參數設定值，自動(dòng)調整空調制冷系統的運行參數，真正做到設備響應當地氣候，保證建筑設備在提供要求的建筑環(huán)境的同時(shí)，達到初投資、運行費和維修服務(wù)費最小的優(yōu)化目標。

　　再者，暖通空調設備的選型應分考慮各種節能及優(yōu)化措施對設計負荷的影響，負荷計算不能再參照舊有圍護結構的類(lèi)型充和材料熱工性能，否則會(huì )造成計算得到的冷熱負荷與實(shí)際冷熱負荷存在不小的差異。還應根據具體情況選擇合理的安全系數，從而合理為暖通空調設備選型定裝機容量，以節省初次投資和做到精確控制運行工況，節省運行費用。另外，照明負荷的大小、辦公設備耗能指標及建筑內人員密度等都應采用反映實(shí)際情況的合理的參數值，而非僅僅依賴(lài)設計手冊上的概算指標或經(jīng)驗數據進(jìn)行估算。

　　另外，還應結合城市規劃對整個(gè)能源系統進(jìn)行總體設計，研究為暖通空調系統配置合理的能源轉化與能源輸送系統，重點(diǎn)為我國北方地區熱電聯(lián)產(chǎn)，長(cháng)江中下游地區的供熱、供冷方式，與集中供熱、供冷相適應的大型制冷供熱裝置以及全面規劃電力、煤氣、冷熱源及蓄能的能源系統。能源系統設計的很小變更，也會(huì )意味著(zhù)大數量級的能耗降低。

　　2.3新能源技術(shù)

　　2l世紀住宅應大力開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能和生物能等綠色能源，實(shí)現一定程度上的能源自給自足，保護未來(lái)的生態(tài)和環(huán)境，為將來(lái)的發(fā)展提供優(yōu)良的基礎。太陽(yáng)能是自然界中的最充分、最便捷的可供利用的綠色能源，應優(yōu)先選用被動(dòng)式太陽(yáng)能技術(shù)，而主動(dòng)式太陽(yáng)能技術(shù)的采用則作為補充。被動(dòng)式太陽(yáng)能利用在設計時(shí)可在地面、屋頂安裝一些裝置直接利用太陽(yáng)能，如太陽(yáng)能恒溫房；也可在外圍護結構的空氣層中填以高效熱反射材料，達到保溫隔熱的目的，而在陽(yáng)光充足的寒冷地區，則可將外圍護結構設計成蓄熱材料；還可利用太陽(yáng)能收集器或其他裝置將太陽(yáng)能進(jìn)行收集、貯存和轉換。在設計時(shí)、要考慮當地的氣候特點(diǎn)，充分利用本地氣候資源，避免由于人工能源的大量使用而形成的居住者與自然的人為隔離，同時(shí)也可節能能源。主動(dòng)式太陽(yáng)能利用可通過(guò)窗戶(hù)集熱板系統、空氣集熱板系統、透明熱阻材料組合墻等來(lái)實(shí)現。

　　2.4可再生技術(shù)

　　可再生技術(shù)的意義重大：變廢為寶，同時(shí)解決污染問(wèn)題。利用可再生資源逐步替代不可再生資源的領(lǐng)域，以應對未來(lái)建筑必須面臨的諸如環(huán)境和生態(tài)保護，最少能源耗費等方方面面的挑戰。一方面要實(shí)現自然資源的可再生，另一方面要努力實(shí)現垃圾、建筑材料等人造材料的可再生利用。

　　自然資源如雨水可以收集起來(lái)，引入蓄水池中，適度凈化后用于澆灌花園、清洗和衛生間沖水等。還可以利用蒸發(fā)效應冷卻建筑外結構或建筑構成元素，與自然通風(fēng)協(xié)同作用，清潔環(huán)保地達到保證室內空間熱舒適的程度。

　　垃圾處理，減量化是解決問(wèn)題的關(guān)鍵，對建筑及生活垃圾可采用分類(lèi)回收及無(wú)害化解體處理。如由廢紙、廢紙板可制成保溫材料和底襯；由廢塑料可制成管子和地毯；廢電池回收處理可回收大量金屬等。在建造時(shí)會(huì )產(chǎn)生垃圾，應在建筑設計中注重尺度的推敲，符合模數，選擇使用高效、精良的產(chǎn)品及考慮材料維護更換周期，采用對環(huán)境更為有利的施工管理模式。另外，要充分利用剩余能量，注意對建材及生產(chǎn)過(guò)程中的三廢和廢熱綜合利用、開(kāi)發(fā)。

　　傳統建材生產(chǎn)-使用-廢棄的過(guò)程，可以說(shuō)是一種將大量資源提取出來(lái)，再將大量廢棄物排回到環(huán)境中去的惡性循環(huán)過(guò)程，忽視了環(huán)境協(xié)調性和舒適性。其中最關(guān)鍵的是利用混凝土和水泥固體廢棄物生產(chǎn)生態(tài)環(huán)境建材。

　　在我國，每年澆注混凝土約15—20億m³，開(kāi)山采砂石約為11—14億m³。棄混凝土量約為60億萬(wàn)m³，其中除一小部分用于填筑海岸、充當道路和建筑物的基礎墊層外，絕大多數作為垃圾填埋，不僅占用大批土地（甚至耕地），而且還對環(huán)境造成污染。由于廢棄混凝土塊中含有大量砂石骨料，如果能就地回收，經(jīng)過(guò)破碎、清洗、分級后作為骨料再利用，則不但可以降低成本，節省天然資源，還能減少城市環(huán)境污染。目前。我國每年約生產(chǎn)水泥5億多噸，生產(chǎn)過(guò)程需消耗大量石灰石、粘土和標準煤，同時(shí)產(chǎn)生大量的粉煤灰、CO、CO₂和SO₂等，嚴重破壞生態(tài)平衡。水泥工業(yè)要大力提高其資源利用率和廢物回收率，并能充分利用其它工業(yè)廢渣廢料。

　　3、結論

　　可持續性建筑強調建筑環(huán)境與自然環(huán)境的協(xié)調共存，有機結合，要從土地開(kāi)發(fā)、建筑布局、建材選擇、建筑使用及維護以及建筑拆除的整個(gè)生命周期中，體現出對自然資源的索取少，能源消耗小，對環(huán)境影響小，再生利用率高的新特征。

　　總體來(lái)說(shuō)，我們應首選優(yōu)化設計，結合具體建筑盡可能采用簡(jiǎn)單合適的技術(shù)，盡量適應環(huán)境的特點(diǎn)，依靠自然力來(lái)滿(mǎn)足舒適性要求。盡管這種方法被認為是被動(dòng)的技術(shù)，但其在節能及環(huán)境保護方面的作用卻是不容忽視的。另一方面，我們要以辯證的觀(guān)點(diǎn)、審慎的態(tài)度對待新技術(shù)。從整體性，協(xié)調性的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，有一些所謂的可持續性技術(shù)只是某些環(huán)節的某些屬性的改善，并不一定代表了整體水平的提高，相反有時(shí)大量高能耗的建筑設施及其施工反而會(huì )極大地抵消其積極的一面。為了實(shí)現可持續性建筑，我們應以建筑和暖通行業(yè)為基點(diǎn)，材料、自動(dòng)化等行業(yè)為支持，提高建筑的綜合效益，讓建筑環(huán)境與自然環(huán)境協(xié)調發(fā)展。