一級建筑師(場地與建筑設(shè)計(jì))輔導(dǎo):節(jié)能建筑和太陽能建筑

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2002年公布的新考試大綱提出“理解建筑與室內(nèi)外環(huán)境、建筑與技術(shù)、建筑與人的行為方式的關(guān)系”的要求。同時(shí)在主要參考書目里新增《生態(tài)與可持續(xù)建筑》和《環(huán)境心理學(xué)》兩本教材。我們認(rèn)為,考試組織者的意圖在于考察應(yīng)試者接受繼續(xù)教育,了解建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域里的新技術(shù)、新概念的程度。這部分可重點(diǎn)學(xué)習(xí)節(jié)能建筑、太陽能建筑、生態(tài)建筑、可持續(xù)建筑,以及人的行為心理和環(huán)境的關(guān)系等新概念。
    一、節(jié)能建筑和太陽能建筑
    20世紀(jì)70年代全球范圍的能源危機(jī)導(dǎo)致了節(jié)能建筑的出現(xiàn)。對節(jié)能的含義,起初的狹義理解是節(jié)約傳統(tǒng)能源;而當(dāng)代廣義的理解是開發(fā)利用可持續(xù)能源和有效用能。以節(jié)能為核心技術(shù)的節(jié)能建筑,其根本特征是,一方面加強(qiáng)維護(hù)結(jié)構(gòu)的絕熱性能,另一方面主要就是利用太陽能。所以說太陽能建筑就是典型的節(jié)能建筑。
    太陽能是一種典型的可持續(xù)能源,具有潔凈、安全、長期性的特征。太陽能建筑是指經(jīng)過良好設(shè)計(jì),達(dá)到優(yōu)化利用太陽能的建筑。以供暖為主的太陽能建筑可分為主動(dòng)式系統(tǒng)和被動(dòng)式系統(tǒng)兩大類。
    1.主動(dòng)式供暖系統(tǒng)主要由集熱器、管道、儲熱物質(zhì)以及散熱器等組成。系統(tǒng)的循環(huán) 動(dòng)力由水泵或風(fēng)機(jī)提供。這種系統(tǒng)要使用電動(dòng)設(shè)備,初次投資較大,單純采暖時(shí)較少采 用,可用于供熱水或兼作采暖系統(tǒng)。
    2.被動(dòng)式太陽能采暖系統(tǒng)的特點(diǎn)是,將建筑物全部或一部分既作為集熱器又作為儲熱器和散熱器,無需管道和風(fēng)機(jī)、水泵。被動(dòng)式系統(tǒng)又分為間接得熱和直接得熱兩類。
    (1)間接得熱系統(tǒng)有:特朗伯集熱墻、水墻、載水墻(充水墻)和毗連日光間四種類型。
    1)特朗伯墻的做法是法國人特朗伯教授提出的。其主要構(gòu)造為:在建筑物向陽面設(shè)0.3-0.5m厚的混凝土集熱墻,墻的向陽面涂以深色涂層以加強(qiáng)吸熱,墻的上、下設(shè)可關(guān)閉的通風(fēng)口,從而構(gòu)成主要的集熱、儲熱和散熱器。為保證集熱效果,并保護(hù)墻面不受室外環(huán)境污染與侵蝕,在集熱墻外0。1m處裝玻璃或透明材料以構(gòu)成空氣間層,間層內(nèi)裝可動(dòng)絕熱層(窗簾或百葉)。這種構(gòu)造可以通過通風(fēng)口和可動(dòng)絕熱層的開閉,實(shí)現(xiàn)冬、夏兩季分別對室內(nèi)空氣加熱和吸熱,只是夏季應(yīng)把深色的外表面換成淺色的反射面。
    2)水墻是利用水的比熱較混凝土大得多的特點(diǎn),以其取代混凝土作儲熱體的一種做賠。由于水具有對流傳熱的性能,會把吸收的太陽輻射熱較快傳到內(nèi)表面,造成室溫較大的波動(dòng),這方面的性能不如混凝土。
    3)載水墻采用向混凝土墻的空腔內(nèi)充水的辦法做集熱墻,兼有水的儲熱容量大和固體材料無對流傳熱兩方面的集熱優(yōu)勢。
    (2)毗連日光間可以提高主要空間的使用質(zhì)量,又可大幅度減少房屋的熱損失;日光間還可構(gòu)成良好的生態(tài)環(huán)境,夏季可以開窗通風(fēng)并采用遮陽措施,避免室內(nèi)過熱;因而有較好的推廣前景。
    (3)直接得熱系統(tǒng)一般利用向陽面的玻璃窗直接得到太陽輻射熱,是一種最簡單的太陽能建筑形式。為了減少熱損失,夜間必須有絕熱窗簾將窗戶覆蓋。夏季白天可將采光部位以外的透明部分用絕熱材料覆蓋,以減少進(jìn)熱;夜間則將絕熱層全部移開以利向外散熱。
    對于居住建筑,直接得熱窗的面積與地面面積比應(yīng)在20%-30%,墻、地板以及其他儲熱構(gòu)件的表面面積至少5倍于向陽面玻璃的面積。