我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，人口眾多、能源消耗巨大。近些年在政府大力倡導(dǎo)下、在國(guó)內(nèi)專家引導(dǎo)下，人們逐漸開(kāi)始關(guān)注建筑的生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。但很多業(yè)主、開(kāi)發(fā)商、甚至設(shè)計(jì)者并不真正理解什么是生態(tài)建筑，即使知道許多生態(tài)建筑技術(shù)研究的成果，但哪些是適合我國(guó)國(guó)情的，哪些是可以在實(shí)際工程中應(yīng)用的，理解的還不夠系統(tǒng)、全面。在眾多建筑類型中，我國(guó)的辦公建筑尤其是高層辦公建筑的能源消耗是最大的，其建設(shè)、使用、維護(hù)過(guò)程中對(duì)環(huán)境、使用者的危害也是最大的。
因此本篇論文選取了這一有代表性的建筑類型，以一線建筑設(shè)計(jì)者的視角、以實(shí)際工程應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)，簡(jiǎn)述生態(tài)建筑的概念，并結(jié)合具體國(guó)情、市場(chǎng)現(xiàn)狀，因地制宜、實(shí)事求是、有針對(duì)性地提出在現(xiàn)階段我國(guó)辦公建筑設(shè)計(jì)中有哪些行之有效的生態(tài)設(shè)計(jì)手法可選用；如何選擇適應(yīng)國(guó)情、符合實(shí)際情況的具體的建筑技術(shù)策略等等問(wèn)題，倡導(dǎo)使用投入較小的低技術(shù)生態(tài)技術(shù)策略，希望能夠?qū)I(yè)界的同行在設(shè)計(jì)中起到一定的參考和幫助作用。
關(guān)鍵詞：辦公建筑，生態(tài)技術(shù)，策略
目 錄
摘 要………………………………………………………………………………Ⅱ
緒 論…………………………………………………………………………………1
一、建筑生態(tài)技術(shù)策略概論…………………………………………………………2
1、建筑生態(tài)技術(shù)策略的定義…………………………………………………………2
2、建筑生態(tài)技術(shù)策略內(nèi)容及其分類………………………………………………2
(1) 建筑生態(tài)技術(shù)策略的內(nèi)容………………………………………………………2
(2) 建筑生態(tài)技術(shù)策略的分類………………………………………………………3
二、辦公建筑生態(tài)技術(shù)策略研究……………………………………………………4
1、總圖平面及建筑平面布局手段……………………………………………………4
2、圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能手段…………………………………………………………………8
3、自然通風(fēng)手段……………………………………………………………………13
4、自然采光手段……………………………………………………………………16
5、遮陽(yáng)手段…………………………………………………………………………20
6、建筑表面綠化手段………………………………………………………………22
7、構(gòu)造細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)手段………………………………………………………………26
8、利用太陽(yáng)能手段…………………………………………………………………27
9、利用地源熱泵手段………………………………………………………………32
10、畜冷手段…………………………………………………………………………34
11、空調(diào)熱回收手段…………………………………………………………………35
12、輻射采暖與制冷手段……………………………………………………………37
13、變頻手段…………………………………………………………………………39
14、智能感應(yīng)控制手段………………………………………………………………39
15、雨水回收利用手段………………………………………………………………40
16、中水利用手段……………………………………………………………………41
17、建筑構(gòu)件采用預(yù)制手段…………………………………………………………42
18、采用自然再生可循環(huán)利用的建筑材料手段……………………………………43
結(jié) 論…………………………………………………………………………………46
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………47
緒 論
自第一座辦公建筑誕生，至今已有百年歷史，這期間辦公建筑以其前所未有的發(fā)展速度、高效集約化的辦公條件、卓越的建筑管理模式為人們提供了較為理想的辦公環(huán)境，逐漸成為現(xiàn)代建筑領(lǐng)域中的寵兒。
但是，由于認(rèn)識(shí)程度的不同，許多投資者、開(kāi)發(fā)商、建造商、政府管理者，甚至是建筑設(shè)計(jì)師對(duì)當(dāng)代辦公建筑還缺乏足夠的生態(tài)認(rèn)識(shí)，他們只是片面地在辦公建筑的高度、面積、外立面、材料、裝修等方面進(jìn)行過(guò)多的追求，而在辦公建筑的節(jié)能、舒適、健康等方面漠不關(guān)心，認(rèn)為這些無(wú)關(guān)緊要。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，能源總消耗中約有1/3左右為建筑能耗，其中公共建筑單位面積能耗大約是普通居住建筑的10倍，而在公共建筑中辦公建筑的能耗又位居前列。
伴隨能源危機(jī)、地球溫室效應(yīng)、臭氧層的破壞，以及干旱洪水等不斷出現(xiàn)，世界各國(guó)都在高度關(guān)注生態(tài)建筑可持續(xù)發(fā)展的研究工作。
因此本文選取了具有代表性的辦公建筑，從一名從事具體設(shè)計(jì)工作的建筑師的視角，以工程應(yīng)用為目標(biāo)，針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外辦公建筑的現(xiàn)狀及其存在的生態(tài)問(wèn)題，選取了現(xiàn)階段在辦公建筑實(shí)際設(shè)計(jì)中有針對(duì)性的、建筑師可控的一些“適宜技術(shù)策略”分別進(jìn)行闡述，側(cè)重于實(shí)際應(yīng)用方法的探討和研究。
生態(tài)可持續(xù)發(fā)展是一個(gè)龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)工程，非一個(gè)專業(yè)、一個(gè)人所能完成的。本文所闡述的內(nèi)容僅局限于工程設(shè)計(jì)中所涉及到的關(guān)于生態(tài)辦公建筑技術(shù)策略的部分，只是建筑生態(tài)可持續(xù)全過(guò)程中極小的片斷。希望本文能為建筑設(shè)計(jì)人員和工程業(yè)主提供為建筑節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境的參考性方案，哪怕僅僅采用其中一、兩項(xiàng)措施，也是為我國(guó)生態(tài)辦公建筑設(shè)計(jì)盡了自己的力量。
一、建筑生態(tài)技術(shù)策略概論
1、建筑生態(tài)技術(shù)策略的定義
建筑生態(tài)技術(shù)策略是為了實(shí)現(xiàn)生態(tài)建筑的設(shè)計(jì)目標(biāo)而采取的各種技術(shù)或非技術(shù)手段的統(tǒng)稱，它是建筑生態(tài)學(xué)中的技術(shù)應(yīng)用部分，其內(nèi)容呈現(xiàn)多樣化。
采用何種建筑生態(tài)技術(shù)策略要“因地制宜”，應(yīng)根據(jù)各地區(qū)的環(huán)境、氣候、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、文化的發(fā)展情況選擇“適宜技術(shù)”。這里所指的“適宜技術(shù)”不是一個(gè)絕對(duì)概念，它可能是傳統(tǒng)技術(shù)策略，也可能是高新技術(shù)策略，抑或是介于其間的中低技術(shù)策略；而對(duì)于某一地區(qū)，或者只選其一，或兩者混合使用，或全部采用，只要適合當(dāng)?shù)丨h(huán)境的、最大限度實(shí)現(xiàn)生態(tài)建筑設(shè)計(jì)目標(biāo)的都可稱為“適宜技術(shù)”。
2、建筑生態(tài)技術(shù)策略內(nèi)容及其分類
正如前文所述，建筑生態(tài)技術(shù)策略是為了實(shí)現(xiàn)生態(tài)建筑的設(shè)計(jì)目標(biāo)而采取的各種技術(shù)或非技術(shù)手段的統(tǒng)稱，其包含的內(nèi)容眾多而復(fù)雜，并且還在不斷地研究探索之中，以下是目前可歸納總結(jié)的一些內(nèi)容。
（1）建筑生態(tài)技術(shù)策略的內(nèi)容
本文出于簡(jiǎn)化考慮，以實(shí)際操作中可清晰界定為原則，以方便設(shè)計(jì)者對(duì)應(yīng)選擇為目的，試將可相對(duì)獨(dú)立實(shí)施的一類方法措施歸納在一種手段內(nèi)（這些手段在不同的分類方式下會(huì)出現(xiàn)相互交織重疊的情況，這是因?yàn)樯鷳B(tài)建筑本身是一個(gè)完整的體系，其技術(shù)策略必然也是相互聯(lián)系的，本文只是為了能夠闡述得比較清楚而故意為之，但不代表這些手段是孤立的、可機(jī)械分別對(duì)待的）。以下是從相關(guān)資料中收集到的并歸納總結(jié)出的現(xiàn)階段建筑生態(tài)技術(shù)策略內(nèi)容，包括有：
01政策法規(guī)手段、02制定標(biāo)準(zhǔn)及評(píng)估手段、03培養(yǎng)節(jié)約環(huán)保意識(shí)手、04可持續(xù)場(chǎng)地環(huán)境設(shè)計(jì)手段、05動(dòng)植物生態(tài)保護(hù)手段、06總平面及建筑平面布局手段、07圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能手段、08自然通風(fēng)手段、09自然采光手段、10遮陽(yáng)手段、11建筑表面綠化手段、12構(gòu)造細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)手段、13利用太陽(yáng)能手段、14利用風(fēng)能手段、15利用生物能手段、16利用地源熱泵手段、17蓄冷手段、18空調(diào)熱回收手段、19輻射采暖與制冷手段、20變頻手段、21智能感應(yīng)控制手段、22雨水回收利用手段、23中水利用手段、24建筑構(gòu)件采用預(yù)制手段、25采用自然再生可循環(huán)利用的建筑材料手段、26室內(nèi)采用綠色健康材料手段、27采用節(jié)能電氣，提高能效比手段、28采用節(jié)水型衛(wèi)生器具手段、29噪聲控制手段、30垃圾管理與處置手段。
（2）建筑生態(tài)技術(shù)策略的分類
對(duì)于建筑生態(tài)技術(shù)策略的分類可有多種方式，可根據(jù)其技術(shù)性劃分，也可根據(jù)其實(shí)現(xiàn)目標(biāo)、技術(shù)復(fù)雜程度、能源的利用形式、采用階段、策略使用者、可操作性等等來(lái)劃分。表1-1為幾種主要分類方式的總結(jié)。
表1-1 建筑生態(tài)技術(shù)策略分類
由表1-1不難看出，建筑生態(tài)技術(shù)策略所涉及的內(nèi)容復(fù)雜、范圍廣泛，從不同的角度來(lái)看這些策略，其所關(guān)注的方向也就不盡相同。建筑師在參與工程設(shè)計(jì)實(shí)踐的過(guò)程中，應(yīng)充分了解以上各種概念、內(nèi)容和手段，從建筑設(shè)計(jì)階段就加以嚴(yán)格控制，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)辦公建筑生態(tài)化的目標(biāo)。對(duì)于那些符合當(dāng)前國(guó)情的、適宜的建筑生態(tài)技術(shù)策略應(yīng)在實(shí)際工程中多方案比較考慮使用，提高建筑的“生態(tài)化”，為人類的可持續(xù)發(fā)展，為地球環(huán)境的逐步改善，建筑師的責(zé)任十分重大。
二、 辦公建筑生態(tài)技術(shù)策略研究
在前一章中，簡(jiǎn)單歸納和介紹了30種建筑生態(tài)技術(shù)策略，以下從這些建筑生態(tài)技術(shù)策略中選取在辦公建筑設(shè)計(jì)中，在我國(guó)目前階段可實(shí)施和常用的18種技術(shù)策略進(jìn)行詳細(xì)研究和闡述。
1、總平面及建筑平面布局手段
在高層寫字樓的設(shè)計(jì)中，首先要考慮的就是平面關(guān)系，這里包括總平面和建筑單體平面兩個(gè)內(nèi)容要給予足夠的考慮。
（1）總平面布局
在高層寫字樓的總平面設(shè)計(jì)中，在充分了解當(dāng)?shù)氐木暥取⑻?yáng)輻射強(qiáng)度、主導(dǎo)風(fēng)向等自然條件后，并綜合考慮選址、形態(tài)、間距、朝向、通風(fēng)因素，設(shè)計(jì)出低能耗的建筑總平面關(guān)系：（表2.1）
表2-1 總平面布局場(chǎng)地設(shè)計(jì)因素矩陣
（1）選址：綜合考慮自身建筑與周邊自然環(huán)境（如植被、坡地、水面等）及已建成建筑之間的關(guān)系，利用有利條件，改善不利環(huán)境，在優(yōu)化建筑周邊小氣候的同時(shí)，建立氣候防護(hù)體系，形成適宜的地區(qū)微氣候，以達(dá)到節(jié)能目的。（圖2.4）
圖2.4 利用建筑選址，并結(jié)合建筑形態(tài)、通風(fēng)和朝向等因素形成適宜的地區(qū)微氣候
（2）形態(tài)：在建筑總平面設(shè)計(jì)中一方面要求體型系數(shù)盡量小，主要是指采用減少建筑外墻面積、控制層高、減少體型凹凸變化，盡量采用規(guī)則平面等設(shè)計(jì)手段；另一方面要求形體在冬季可接受更多的輻射熱。
（3）間距：陽(yáng)光不僅是熱源、光源，還對(duì)人的健康、精神心理都有影響。所以，必須保證室內(nèi)一定的日照量，從而確定建筑的最小間距。
（4）朝向：應(yīng)根據(jù)所處地理位置的不同選取可減少能耗的建筑朝向。如在熱帶，為減少太陽(yáng)入射面積，建筑宜是長(zhǎng)軸南北向布置；而在寒帶，為爭(zhēng)取太陽(yáng)輻射，建筑宜東西向布置。
（5）通風(fēng)：在建筑總平面設(shè)計(jì)中，空氣流動(dòng)是一個(gè)重要的氣象因素，各地區(qū)的氣象資料均可提供當(dāng)?shù)夭煌竟?jié)的主導(dǎo)風(fēng)向和風(fēng)速，是設(shè)計(jì)的依據(jù)。在任何地段上風(fēng)的流動(dòng)都會(huì)影響建筑內(nèi)部的冷暖和內(nèi)外氣候環(huán)境。由于通風(fēng)可增加建筑的散熱，夏天的穿堂風(fēng)可使居室涼爽舒適，但冬季則需要避風(fēng)措施，因此控制氣流是總平面設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵點(diǎn)（圖2.5）?？刂茪饬鞯幕痉椒ㄊ墙档土魉俸头纸饬飨?，建筑在地段上的落位要充分利用自然地形條件，創(chuàng)造利用當(dāng)?shù)仫L(fēng)效應(yīng)的特點(diǎn)取得環(huán)境氣候效益（圖2.6）。在冬季建筑體的尖角指向風(fēng)力的方向，使其速度分解。利用風(fēng)障也可減弱風(fēng)力，包括利用其他建筑或植被作風(fēng)障。
圖2.5 不同建筑群布置時(shí)的氣流分布狀況
圖2.6 建筑在不同風(fēng)向作用下的強(qiáng)風(fēng)區(qū)
（2）建筑平面布局
在建筑的具體平面設(shè)計(jì)中，開(kāi)窗位置、服務(wù)核（即樓、電梯和衛(wèi)生間）位置要根據(jù)當(dāng)?shù)鼐暥鹊奶?yáng)運(yùn)動(dòng)軌跡來(lái)考慮，將有利于建筑的節(jié)能。
開(kāi)窗位置：在熱帶地區(qū)開(kāi)窗一般應(yīng)該面向直接日曬最小的方向（除非要保護(hù)特別重要的視覺(jué)走廓），而在寒帶開(kāi)窗應(yīng)面向最有利接受日照的方向。
服務(wù)核位置：服務(wù)核可以起到“遮陽(yáng)與擋風(fēng)”的作用。如將它們布置在建筑的東端、西端兩端，可遮擋日曬，能節(jié)省空調(diào)負(fù)荷達(dá)20％。在寒冷和溫和地區(qū)，服務(wù)核還可當(dāng)作擋風(fēng)的屏障（圖2.7）。因此將服務(wù)核布置在周邊可獲得以下一些優(yōu)點(diǎn)：
（1）不需要防火的壓力管道，從而降低初始費(fèi)用和運(yùn)營(yíng)費(fèi)。
（2）使用者有良好的視線景觀，從而增強(qiáng)其場(chǎng)所感。
（3）能使樓電梯間獲得自然通風(fēng)。
（4）能使樓電梯間獲得自然采光。
（5）在建筑的整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)更安全。
（6）具有遮陽(yáng)和擋風(fēng)的作用。
服務(wù)核置于建筑平面的周邊，這種設(shè)計(jì)方法與傳統(tǒng)的將服務(wù)核放置在建筑平面中心就有很大的差異了。
圖2.7 服務(wù)核位置的三種類型
2、圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能手段
圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能手段指通過(guò)改善建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能，以達(dá)到夏季隔絕室外熱量進(jìn)入室內(nèi)，冬季防止室內(nèi)熱量泄出室外，使建筑物室內(nèi)溫度盡可能接近舒適溫度，以減少通過(guò)輔助設(shè)備如采暖、制冷設(shè)備來(lái)達(dá)到合理舒適室溫的負(fù)荷，最終達(dá)到節(jié)能的目的。建筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能手段主要涉及以下六個(gè)方面內(nèi)容：
（1）外圍護(hù)實(shí)體墻面節(jié)能措施
在圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能手段中通過(guò)加強(qiáng)外圍護(hù)實(shí)體墻面的保溫來(lái)節(jié)能是最行之有效的方法之一。
目前，我國(guó)在外圍護(hù)實(shí)體墻面的節(jié)能措施已經(jīng)比較成熟和多樣化。外圍護(hù)實(shí)體墻面的節(jié)能又可分為復(fù)合墻體節(jié)能與單一墻體節(jié)能。
復(fù)合墻體節(jié)能是指在墻體主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加一層或幾層復(fù)合的絕熱保溫材料來(lái)改善整個(gè)墻體的熱工性能。根據(jù)復(fù)合材料與主體結(jié)構(gòu)位置的不同，又分為內(nèi)保溫技術(shù)、外保溫技術(shù)及夾心保溫技術(shù)。單一墻體節(jié)能指通過(guò)改善主體結(jié)構(gòu)材料本身的熱工性能來(lái)達(dá)到墻體節(jié)能效果，目前常用的墻體材料中如加氣混凝土、空洞率高的多孔磚或空心砌塊等為單一節(jié)能墻體。
（2） 窗戶節(jié)能措施
窗戶是建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中不利于節(jié)能的部分，因此將窗戶的節(jié)能措施加強(qiáng)，將可以大幅度提高建筑的節(jié)能效率。（圖2.8）
圖2.8 幾種常見(jiàn)的窗的保溫形式
窗戶節(jié)能措施主要從減少滲透量、減少傳熱量、減少太陽(yáng)輻射能三個(gè)方面進(jìn)行。減少滲透量可通過(guò)采用密封材料增加窗戶的氣密性，從而減少室內(nèi)外冷熱氣流的直接交換，起到降低設(shè)備負(fù)荷作用；減少傳熱量是防止室內(nèi)外溫差的存在而引起的熱量傳遞，建筑物的窗戶由鑲嵌材料（玻璃）、窗框等部件組成，通過(guò)采用節(jié)能玻璃（如中空玻璃、熱反射玻璃等）、節(jié)能型窗框（如塑性窗框、隔熱鋁型框等）來(lái)增大窗戶的整體傳熱系數(shù)以減少傳熱量；在南方地區(qū)太陽(yáng)輻射非常強(qiáng)烈，通過(guò)窗戶傳遞的輻射熱占主要地位，因此可通過(guò)遮陽(yáng)設(shè)施（外遮陽(yáng)、內(nèi)遮陽(yáng)等）及高遮蔽系數(shù)的鑲嵌材料（如low-e 玻璃）來(lái)減少太陽(yáng)輻射量。
（3） 屋面節(jié)能措施
屋面節(jié)能的原理與外圍護(hù)實(shí)體墻面的節(jié)能一樣，通過(guò)改善屋面層的熱工性能阻止熱量的傳遞。主要措施有保溫屋面（外保溫、內(nèi)保溫、夾心保溫，圖2.9）、架空通風(fēng)屋面、坡屋面、綠化屋面等。
圖2.9 屋面內(nèi)保溫、外保溫及夾心保溫的構(gòu)造做法
（4） 玻璃幕墻節(jié)能措施
玻璃幕墻是現(xiàn)代高層建筑較多采用的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，是建筑物熱交換、熱傳導(dǎo)最活躍、最敏感的部位，它是傳統(tǒng)墻體熱損失的5－6倍，而單層玻璃幕墻的能耗將占到整個(gè)建筑能耗的40％左右。
由于玻璃幕墻由玻璃和金屬結(jié)構(gòu)組成，而玻璃表面換熱性強(qiáng)、熱透射率高，故對(duì)室內(nèi)熱條件有極大的影響。在夏季，陽(yáng)光透過(guò)玻璃射入室內(nèi)是造成室內(nèi)過(guò)熱的主要原因。而在冬季，由于玻璃幕墻的熱工性能相對(duì)于一般實(shí)體墻較差，導(dǎo)致建筑內(nèi)部冬季過(guò)冷，對(duì)舒適度有較大影響，不利于建筑節(jié)能。而且由于很多的玻璃幕墻窗扇不可開(kāi)啟，在通風(fēng)上會(huì)存在一定問(wèn)題，這不但增加了空調(diào)的能耗，同時(shí)空氣的流通性差也不利于人體的健康。
玻璃幕墻的節(jié)能措施主要從以下幾個(gè)方面考慮：
玻璃幕墻節(jié)能構(gòu)造體系：將玻璃幕墻設(shè)計(jì)成雙層結(jié)構(gòu)體系，不是一般的雙層玻璃窗，而是可以調(diào)節(jié)氣候的夾層，寬度幾十公分到1米多，有的夾層中設(shè)遮陽(yáng)設(shè)施，上下有進(jìn)、排風(fēng)設(shè)施，這種構(gòu)造體系就是目前比較盛行的可呼吸式玻璃幕墻體現(xiàn)，其對(duì)于建筑節(jié)能十分有效。（圖2.10）
圖2.10 德國(guó)貿(mào)易博覽會(huì)有限公司管理樓雙層幕墻
外遮陽(yáng)構(gòu)造：在玻璃幕墻以外附加遮陽(yáng)手段，將可大幅度降低太陽(yáng)熱輻射。
高性能玻璃：玻璃材料的保溫技術(shù)也是建筑節(jié)能的關(guān)鍵之一。在玻璃幕墻設(shè)計(jì)中采用高性能的復(fù)合玻璃比普通中空玻璃的保溫隔熱性能高一倍到幾倍（如單面鍍膜Low-e中空玻璃，其導(dǎo)熱系數(shù)約為1.7w/m2.k，保溫隔熱性能比普通中空玻璃就提高一倍）。下面為幾種先進(jìn)的復(fù)合玻璃的簡(jiǎn)介：
（1）吸熱中空玻璃或熱反射中空玻璃
吸熱玻璃或熱反射玻璃都是以吸收或反射的方式遮避太陽(yáng)輻射熱，但傳熱系數(shù)卻很高。將這兩種玻璃與普通玻璃組合，中間封入特種氣體做成中空玻璃，其傳熱系數(shù)將大大降低。這種復(fù)合玻璃既能使太陽(yáng)輻射熱的進(jìn)入得到適當(dāng)控制，又有較好的保溫性能。
（2）低輻射中空玻璃
這種玻璃由低輻射與普通玻璃復(fù)合而成。由于低輻射中空玻璃對(duì)于太陽(yáng)光的高透過(guò)率和對(duì)于長(zhǎng)波輻射熱的高反射率，使其具有極好的保暖性能，適合于以采暖為主的寒冷地區(qū)使用。（圖2.11）
（3）低輻射——熱反射中空玻璃
圖2.11 低輻射中空玻璃
將熱反射玻璃放置在外側(cè)，低輻射玻璃放置在內(nèi)側(cè)復(fù)合而成。它既能極好地遮避太陽(yáng)的輻身熱，又有極低的會(huì)熱系數(shù)，是一種理想的組合。
（4）硅氣凝膠特種玻璃
Aerogel（氣凝膠），世上最輕固體，因其甚似空氣（比空氣重三倍），故又被稱作“凍結(jié)的煙” （圖1.12）。氣凝膠具有異常強(qiáng)大的隔熱功能，一塊一寸厚的氣凝膠造，相當(dāng)20至30塊普通玻璃的隔熱功能，如將氣凝膠放在玫瑰與火焰之間，玫瑰絲毫無(wú)損。在玻璃產(chǎn)品中摻入氣凝膠成為硅氣凝膠，外觀如同有機(jī)玻璃，輕質(zhì)透明而堅(jiān)硬，是一種效能特別高的保溫隔熱材料，可使玻璃幕墻的保溫隔熱性能大幅度提高。
圖2.12 氣凝膠
（5） 外圍緩沖空間節(jié)能措施
在外界空間與主體之間，增加一個(gè)灰空間，作為緩沖空間。如在建筑受到強(qiáng)烈日照的方向設(shè)計(jì)單獨(dú)的一片墻體來(lái)阻擋太陽(yáng)輻射熱；或在屋頂設(shè)計(jì)一個(gè)夾層；或在建筑的外圍設(shè)計(jì)緩沖空間，將極大地降低外界對(duì)建筑內(nèi)部的影響。如楊經(jīng)文設(shè)計(jì)的馬來(lái)西亞梅納拉大廈，將緩沖空間引入建筑。（圖2.13）
圖2.13 梅納拉大廈的高層緩沖空間
3、 自然通風(fēng)手段
自然通風(fēng)對(duì)可持續(xù)發(fā)展的設(shè)計(jì)而言是有價(jià)值的，因?yàn)樗芤揽孔匀坏目諝饬鲃?dòng)，并通過(guò)減少機(jī)械通風(fēng)和空調(diào)的需求，節(jié)省那些重要的、不可再生能源的使用。它解決了對(duì)建筑的兩個(gè)基本的要求：排除室內(nèi)污濁的空氣和濕氣，增強(qiáng)人體舒適感。圖2.14表示了自然通風(fēng)與建筑的關(guān)系，位于氣流路線中的墻體使建筑物底部、邊脊與屋面周圍產(chǎn)生氣流“翻騰與湍流”，從而形成正壓區(qū)與負(fù)壓區(qū)。因此，開(kāi)窗的位置及大小直接決定了建筑室內(nèi)得到最佳的換氣次數(shù)與風(fēng)速。規(guī)范中規(guī)定，在高層寫字樓的設(shè)計(jì)中外窗可開(kāi)啟面積應(yīng)不小于30％，玻璃幕墻應(yīng)具有可開(kāi)啟部分或設(shè)有通風(fēng)換氣裝置。
圖2.14 自然通風(fēng)與建筑的關(guān)系
圖2.15 建筑開(kāi)口位置與室內(nèi)水平氣流的關(guān)系
自然通風(fēng)手段在建筑內(nèi)主要可分為水平通風(fēng)和豎向通風(fēng)兩種方式。（由圖2.15可見(jiàn)通常情況下，建筑開(kāi)口與室內(nèi)水平氣流的關(guān)系）
水平通風(fēng)俗稱穿堂風(fēng)，在主導(dǎo)風(fēng)向的通風(fēng)面和背風(fēng)面都有開(kāi)口，使氣流水平通過(guò)建筑，這種通風(fēng)方式可在過(guò)渡季節(jié)獲得最佳自然通風(fēng)效果。建筑平面形狀上應(yīng)最大限度地面向所需要的（夏季）風(fēng)向展開(kāi)，并設(shè)計(jì)成進(jìn)深相對(duì)較淺的平面（如外墻到外墻14米以內(nèi)的進(jìn)深），使流動(dòng)的空氣易于穿過(guò)建筑。氣流位置最好在工作面，即1.2米左右高度。水平通風(fēng)可以通過(guò)在建筑表面形成風(fēng)壓差而獲得。其基本原則是：由于外墻的擋風(fēng)作用，需要在建筑的迎風(fēng)和背風(fēng)兩面形成風(fēng)壓差。在立面突出的懸挑樓層或墻體處，風(fēng)力差能獲得1.4倍的動(dòng)壓。當(dāng)墻體開(kāi)洞占整個(gè)墻面的15％到20％時(shí)，穿過(guò)墻洞的平均風(fēng)速可比當(dāng)?shù)仫L(fēng)速高18％。但水平通風(fēng)在冬季要注意降低氣流的流速或采取分解流向的手段，以減少建筑熱量的過(guò)多流失。
豎向通風(fēng)也就是常說(shuō)的煙囪效應(yīng)，指在貫通的豎向空間內(nèi)由于熱空氣上升，產(chǎn)生豎向空氣流動(dòng)壓力，形成通風(fēng)渠道。豎向通風(fēng)要注意在夏季避免過(guò)多熱量聚積在豎向空間而形成溫室效應(yīng)。(圖2.16)
圖2.16 德國(guó)新議會(huì)大廈中央豎向通風(fēng)口
自然通風(fēng)手段在高層寫字樓內(nèi)應(yīng)用(例如表2.2的擋板導(dǎo)風(fēng)系統(tǒng))的前提條件是有效地控制進(jìn)入室內(nèi)的空氣量，使其既能滿足人們對(duì)新鮮空氣的最小需求，同時(shí)又不會(huì)使室內(nèi)產(chǎn)生過(guò)多的熱損耗。因此現(xiàn)代許多建筑內(nèi)采用了高科技手段來(lái)利用和限定自然通風(fēng)，產(chǎn)生了很好的效果。
表2.2 擋板導(dǎo)風(fēng)系統(tǒng)
4、自然采光手段
自然采光顧名思義就是利用自然光進(jìn)行高層寫字樓的采光，這種采光方式能讓工作生活其中的人感受自然、親近自然。自然采光，因?yàn)榕c自然的充分接觸，在這個(gè)高度物質(zhì)化和機(jī)械化的時(shí)代，具備了更多的人性化和人文色彩。現(xiàn)代科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，人們并不喜歡長(zhǎng)時(shí)間恒久不變的照度，因?yàn)槿祟愐呀?jīng)適應(yīng)了隨著時(shí)間、季節(jié)等周期性變化的天然光環(huán)境。天然光不但具有比人工光更高的視覺(jué)效果，而且能夠提供更為健康的光環(huán)境。（圖2.17）長(zhǎng)期不見(jiàn)日光或者長(zhǎng)期工作生活在人工光環(huán)境下的人，容易發(fā)生季節(jié)性的情緒紊亂、慢性疲勞等疾病。科學(xué)家解釋說(shuō)，電燈照明雖然可以滿足人類的采光需要，但滿足不了人們的心理需求。“電照明器具是無(wú)法取代自然采光的某些作用的，譬如清晨當(dāng)你起床時(shí)，透過(guò)玻璃窗，眺望蔚藍(lán)的天空的感受?！边€有人工照明主要發(fā)出位于紅色光區(qū)域的長(zhǎng)波光線。但控制著人們?nèi)粘龆鳌⑷章涠⒁?guī)律的人體生物鐘，更喜歡位于藍(lán)色光區(qū)域的短波光線，因?yàn)樗鼈兡軌蛞种仆屎诩に夭⒋碳ず蔂柮?，這種雙重功效能夠提高人的機(jī)敏度。由此可見(jiàn)，自然采光是最有利于工作人員健康的設(shè)計(jì)形式。同時(shí)，自然采光可有效降低建筑能耗，減少電能產(chǎn)生過(guò)程中制造的大氣污染和能源消耗。
圖2.17 英國(guó)新議會(huì)大廈中央庭院的自然采光在獲得良好光線的同時(shí)，取得了很好的心理與視覺(jué)效果
在高層寫字樓內(nèi)引入自然光并不是簡(jiǎn)單增加采光窗的數(shù)量或增大采光窗的面積，自然采光要結(jié)合建筑功能及空間布局進(jìn)行設(shè)計(jì)。總體來(lái)說(shuō)，自然采光設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則： 一是要盡量避免光的直射，二是要防止出現(xiàn)眩光，三是要注意建筑的朝向。
（1）避免光的直射一般主要依靠遮陽(yáng)板的設(shè)計(jì)。在不同的地理位置，太陽(yáng)照射的角度是不一樣的，遮陽(yáng)板的設(shè)置方式也要做相應(yīng)的調(diào)整。
（2）避免眩光（圖2.18，圖2.19，圖2.20）與窗格反射板的設(shè)計(jì)有關(guān)，可利用窗格反射板將直射陽(yáng)光改變成漫反射再進(jìn)入室內(nèi)照明。把反射問(wèn)題解決好了，可以增加房屋的進(jìn)深。原來(lái)6米進(jìn)深可能剛合適的房屋，因?yàn)榇案穹瓷浒搴凸夥瓷涮幚淼暮?，進(jìn)深10米可能也不會(huì)覺(jué)得室內(nèi)光線不充足。在一定條件下，先進(jìn)的窗格反射板應(yīng)能為從地板到窗頂距離的4倍的房間深處保持均勻的照度。（圖2.21）
圖2.18 辦公室頂部過(guò)強(qiáng)的直射陽(yáng)光使辦公人員不得不打傘遮擋
圖2.19 利用垂直式天窗降低眩光
圖2.20 利用窗格反射板輔助照明
圖2.21 先進(jìn)的窗格反射板
（3）另一種增加室內(nèi)自然光照明的常見(jiàn)做法是開(kāi)高側(cè)窗、通風(fēng)窗（圖2.22，圖2.23），并保持頂棚高度和窗戶高度的合適比值。（圖2.24）
圖2.22 高側(cè)窗
圖2.23 通風(fēng)窗
圖2.24 照度與室內(nèi)離窗戶的距離的關(guān)系
（4）朝向問(wèn)題就是在設(shè)計(jì)中，要充分考慮到陽(yáng)光照射的規(guī)律，盡可能地讓更多的空間更長(zhǎng)時(shí)間享受到天然光的普照。
另外在室內(nèi)裝修的材料的顏色、反射率等方面也要注意，因?yàn)檫@些也會(huì)直接影響光的反射和照度。
近年來(lái)出現(xiàn)了一些利用高科技手段采光的方法，如光導(dǎo)纖維法。此法是結(jié)合太陽(yáng)跟蹤、透鏡聚焦等一系列專利技術(shù)，在焦點(diǎn)處大幅提升太陽(yáng)光亮度，通過(guò)高通光率的光導(dǎo)纖維將光線引到需要采光的地方。同時(shí)這種方式還能對(duì)紫外線大幅攔截，有利于人類健康。目前這種產(chǎn)品的商業(yè)運(yùn)用基本成熟，商業(yè)化使用最遠(yuǎn)距離已達(dá)168米，并且光照強(qiáng)度較好。（圖2.25）
圖2.25 太陽(yáng)能光纖照明采光器
5、 遮陽(yáng)手段
太陽(yáng)輻射熱量通過(guò)玻璃進(jìn)入室內(nèi)，比一般墻體高30倍，因此有些地區(qū)在利用自然光進(jìn)行采光的同時(shí)，需要采用遮陽(yáng)手段，減少太陽(yáng)輻射熱。表2.3是常見(jiàn)的各種遮陽(yáng)形式。
表2.3 各種遮陽(yáng)形式簡(jiǎn)表
對(duì)于遮陽(yáng)手段目前可大致分為低技術(shù)的遮陽(yáng)設(shè)施和高技術(shù)遮陽(yáng)設(shè)施兩類。
低技術(shù)的遮陽(yáng)設(shè)施：既采用傳統(tǒng)的遮陽(yáng)材料和手段，例如在建筑玻璃外設(shè)置固定的遮陽(yáng)板。
高技術(shù)遮陽(yáng)設(shè)施：利用智能技術(shù)，根據(jù)季節(jié)、太陽(yáng)光的強(qiáng)弱自動(dòng)調(diào)節(jié)遮陽(yáng)設(shè)施，起到減少建筑的能耗和提高視覺(jué)舒適度的作用。現(xiàn)在結(jié)合可呼吸式玻璃幕墻出現(xiàn)了一種在雙層玻璃幕墻中間的部分設(shè)置活動(dòng)遮陽(yáng)的方式，可根據(jù)太陽(yáng)光入射的角度、強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)。（圖2.26）
圖2.26 阿拉伯世界研究所（法國(guó)）自動(dòng)調(diào)節(jié)遮陽(yáng)窗
無(wú)論哪種遮陽(yáng)手段，其原則是：通常外遮陽(yáng)比內(nèi)遮陽(yáng)有效；一般南向以水平遮陽(yáng)為宜，東西向以垂直結(jié)合水平遮陽(yáng)為宜（圖2.27）；活動(dòng)遮陽(yáng)比固定遮陽(yáng)更有效；淺色遮陽(yáng)板比深色遮陽(yáng)板有效。
圖2.27 各種遮陽(yáng)設(shè)施的適宜朝向
6、 建筑表面綠化手段
建筑表面綠化手段的優(yōu)點(diǎn)是多方面的，包括美學(xué)、生態(tài)學(xué)和能源保護(hù)等方面，可概括如下：
（1）建筑表面綠化能對(duì)室內(nèi)空間和建筑外墻起遮陽(yáng)作用，同時(shí)減少外部的熱反射和眩光進(jìn)入室內(nèi)。
（2）植物的蒸發(fā)作用使其成為建筑外表面有效的冷卻裝置，并改善建筑外表的微氣候（圖2.28）。在溫帶氣候地區(qū)的夏季，立面綠化能使建筑的外表面比街道處的環(huán)境溫度降低5℃之多，而冬季的熱量損失能減少30％。
圖2.28 建筑屋頂草坪的隔熱效應(yīng)
（3）植物還能吸收室內(nèi)產(chǎn)生的二氧化碳、釋放氧氣，同時(shí)能清除甲醛、苯和空氣中的細(xì)菌等有害物質(zhì)，形成健康的室內(nèi)環(huán)境。
建筑表面綠化手段按照綠化的部位可分為屋頂綠化、墻體綠化、空間（陽(yáng)臺(tái)或緩沖空間）綠化三個(gè)內(nèi)容：（圖2.29）
圖2.29 建筑表面綠化的部位與相互關(guān)系
屋頂綠化：由保溫隔熱層、防水層、排水層、過(guò)濾層、栽培基質(zhì)層和植物層組成。保溫隔熱層采用的是倒置式保溫屋面，同時(shí)考慮到防止植物根系的侵蝕作用，保溫層由特殊材質(zhì)的泡沫板或泡沫玻璃鋪設(shè)而成。防水層采用防水涂料或防水卷材，一般在兩道防水層以上。 排水層設(shè)置在混凝土保護(hù)層和過(guò)濾層之間，其作用是排除上層積水和過(guò)濾水，但同時(shí)又可以儲(chǔ)存部分水分供植物生長(zhǎng)之用。排水層與屋頂雨水管道相結(jié)合，將多余水分排出，以減輕防水層的負(fù)擔(dān)。種植層一般多采用無(wú)土基質(zhì)，以蛭石、珍珠巖、泥炭、草炭土等輕質(zhì)材料配制而成。為防止種植層中小顆粒及養(yǎng)料隨水流失，且堵塞排水管道，在種植層下應(yīng)鋪設(shè)無(wú)紗布的過(guò)濾層。（圖2.30）
圖2.30 建筑屋頂綠化土層斷面
墻體綠化：利用爬墻植物進(jìn)行立體綠化，這種方法經(jīng)濟(jì)、易行且效果顯著，特別是在隔熱方面（圖2.31，圖2.32）。另外，綠色植物的光合作用還能為辦公空間提供新鮮氧氣。若條件允許，可結(jié)合構(gòu)造在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的南向、西向設(shè)置構(gòu)架，一是更利于爬墻植物攀爬，更重要的是可避免爬墻植物貼近墻面容易造成空氣滯留，阻礙熱空氣的散發(fā)，同時(shí)也可減少植物對(duì)建筑材料的侵蝕。高層建筑的表面積可達(dá)到地面面積的4到5倍或更多，如果部分覆蓋植物，其起到的降溫作用將是巨大的，同時(shí)對(duì)減少城市的熱島效應(yīng)有著重要的意義。
空間綠化：在陽(yáng)臺(tái)、高大中廳、外圍緩沖空間等部位種植大量綠化植物，可形成天然氧吧，同時(shí)形成建筑與外環(huán)境之間的緩沖層。
圖2.31 建筑表面的植物外衣
圖2.32 建筑外面的植物攀爬構(gòu)架
總之，建筑表面綠化手段可以很好的改善高層寫字樓室內(nèi)氣溫，形成生態(tài)小氣候，起到凈化空氣、降低噪音、有效保護(hù)屋頂、延長(zhǎng)建筑物壽命、減緩風(fēng)速和調(diào)節(jié)風(fēng)向等多方面作用。在改善建筑微環(huán)境的同時(shí)，還可營(yíng)造出舒適的視覺(jué)效果，使辦公于內(nèi)的人能身心舒暢。（圖2.33，圖2.34）
圖2.33 建筑表面立體綠化示意圖
圖2.34 倫敦“主教之門”大廈連續(xù)的立體綠化設(shè)計(jì)
7、構(gòu)造細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)手段
構(gòu)造細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)手段是常常易被忽略的問(wèn)題，但這種細(xì)節(jié)如果被注意，將產(chǎn)生很大的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效果。
構(gòu)造細(xì)節(jié)主要強(qiáng)調(diào)兩個(gè)內(nèi)容：一是對(duì)建筑冷橋的處理，這主要是建筑師的工作。建筑冷橋的能量消耗在寒冷地區(qū)可達(dá)到整體能耗的5％，如陽(yáng)臺(tái)挑出去就是一個(gè)很大的冷橋，如果這個(gè)冷橋不解決不但能源浪費(fèi)很大，而且室內(nèi)會(huì)形成凝結(jié)水，因此對(duì)構(gòu)造細(xì)節(jié)要有成系統(tǒng)的控制手段，在細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)中要給予足夠的關(guān)注。二是指在設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的外形尺寸要精心設(shè)計(jì)，將尺寸盡量縮小，不需要的部分盡量去掉，這樣積少成多，可節(jié)約大量原材料（圖2.35，圖2.36）。如國(guó)外的一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員根據(jù)構(gòu)件受力情況，優(yōu)化柱、梁、板構(gòu)件的外形，可節(jié)省大量混凝土。
圖2.35 與屋面天窗聯(lián)合考慮設(shè)計(jì)的織物增強(qiáng)V形混凝土截面殼拱
圖2.36 某建筑樓板構(gòu)造細(xì)節(jié)模型研究（在樓板中間考慮管線預(yù)留空間）
8、利用太陽(yáng)能手段（Solar Energy）
太陽(yáng)能是一種清潔、高效和永不衰竭的新能源，在現(xiàn)階段可利用的新能源中，太陽(yáng)能已經(jīng)越來(lái)越被重視。太陽(yáng)能儲(chǔ)量十分豐富，太陽(yáng)每年平均輸入地球的能量相當(dāng)于約190萬(wàn)億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，而且太陽(yáng)能是近年來(lái)在研究上有巨大突破的再生能源。歐美國(guó)家已經(jīng)在許多寫字樓項(xiàng)目中建設(shè)推廣使用，并初見(jiàn)成效（圖2.37）。對(duì)太陽(yáng)能的利用手段通常有以下方式：
圖2.37 與建筑有關(guān)的太陽(yáng)能利用（引自《托馬斯·赫爾佐格 建筑＋技術(shù)》）
（1）光熱轉(zhuǎn)換：利用太陽(yáng)能熱水是光熱轉(zhuǎn)換中最傳統(tǒng)和有代表性的一種方式。最常見(jiàn)的是架在屋頂?shù)钠桨鍩崴?，常常是供洗澡用的。其?shí)，在工業(yè)生產(chǎn)中以及采暖、干燥、養(yǎng)殖、游泳等許多方面也需要熱水，都可利用太陽(yáng)能。太陽(yáng)熱水器按結(jié)構(gòu)分類有悶曬式、管板式、聚光式、真空管式、熱管式等幾種；按加熱系統(tǒng)分類有自動(dòng)調(diào)溫系統(tǒng)、再循環(huán)系統(tǒng)、回水系統(tǒng)、分組串式系統(tǒng)等。（圖2.38）
圖2.38 太陽(yáng)能熱水器的類型
（2）光電轉(zhuǎn)換：太陽(yáng)熱發(fā)電、光伏發(fā)電為大規(guī)模發(fā)電體系，隨著科技水平的發(fā)展，如今在歐洲，太陽(yáng)能發(fā)電能力已達(dá)56萬(wàn)KW，實(shí)際裝機(jī)容量近400萬(wàn)KW，太陽(yáng)能發(fā)電具有安全可靠、無(wú)噪聲、無(wú)污染、制約少、故障率低、維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。
（3）太陽(yáng)能利用與建筑的結(jié)合：如今，很多太陽(yáng)能利用手段已經(jīng)與建筑構(gòu)件結(jié)合在一起，不但能夠?yàn)樽陨斫ㄖ峁┎糠蛛娏?，還可將多余電力回送城市電網(wǎng)，同時(shí)對(duì)建筑的外立面產(chǎn)生巨大影響。以下為一些太陽(yáng)能建筑構(gòu)件的介紹：
太陽(yáng)能光電屋頂：這是由太陽(yáng)能瓦板、空氣間隔層、屋頂保溫層、結(jié)構(gòu)層構(gòu)成的復(fù)合層頂。（圖2.39, 圖2.40，圖2.41）太陽(yáng)能光電瓦板是太陽(yáng)能光電池與屋頂瓦板相結(jié)合形成一體化的產(chǎn)品，它由安全玻璃或不銹鋼薄板做基層，并且有機(jī)聚合物將太陽(yáng)能電池包起來(lái)。這種瓦板既能防水，又能抵御撞擊，且有多種規(guī)格尺寸，顏色多為黃色或土褐色。在建筑向陽(yáng)的屋面上裝上太陽(yáng)能光電瓦板，既可得到電能，同時(shí)也可得到熱能，但為了防止屋頂過(guò)熱，在光電板下留有空氣間隔層，并設(shè)熱回收裝置，以產(chǎn)生熱水和供暖。美國(guó)和日本的許多示范型太陽(yáng)能住宅的屋頂上都裝有太陽(yáng)能光電瓦板，所產(chǎn)生的電力不僅可以滿足住宅自身的需要，而且將多余的電力送入電網(wǎng)。
圖2.39 太陽(yáng)能光伏發(fā)電屋面簡(jiǎn)圖
圖2.40 光伏屋面雨水與通風(fēng)狀況
圖2.41 屋頂太陽(yáng)能電池鋪設(shè)方式
太陽(yáng)能電力墻：電力墻是將太陽(yáng)能光電池與建筑材料相結(jié)合，構(gòu)成一種可用來(lái)發(fā)電的外墻貼面，既具有裝飾作用，又可為建筑物提供電力能源，其成本與花崗石一類的貼面材料相當(dāng)。（圖2.42）這種高新技術(shù)在建筑中已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用，如在瑞士斯特克波思有一座42m高的鐘塔，表面覆蓋著光電池組件構(gòu)成的電力墻，墻面發(fā)出的部分電力用來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)鐘塔巨大的時(shí)針，其余電力被送入電網(wǎng)。
圖2.42 德國(guó)愛(ài)爾福特東南商業(yè)區(qū)1號(hào)大廳的太陽(yáng)能電池立面板
太陽(yáng)能光電玻璃：當(dāng)今最先進(jìn)的太陽(yáng)能技術(shù)就是創(chuàng)造透明的太陽(yáng)能光電池，用以取代窗戶和天窗上的玻璃。世界各國(guó)的試驗(yàn)室中正在加緊研制和開(kāi)發(fā)這類產(chǎn)品，并取得可喜的進(jìn)展（圖2.43）。日本的一些商用建筑中，已試驗(yàn)采用半透明的太陽(yáng)能電池將窗戶變成微型發(fā)電站，將保溫——隔熱技術(shù)融入太陽(yáng)能光電玻璃，預(yù)計(jì)10年后將取代普通玻璃成為未來(lái)生態(tài)建筑的主流。
圖2.43 外立面裝有集成光電電池的時(shí)代廣場(chǎng)4號(hào)（孔迪·納斯特大廈）
隨著現(xiàn)代科技不斷進(jìn)步，太陽(yáng)能利用將在技術(shù)上取得突破，太陽(yáng)能利用擁有無(wú)限廣闊的前景，將成為未來(lái)生態(tài)建筑不可或缺的一部分。
9、 利用地源熱泵手段
在可利用的地球能源中，地殼淺層地能是一種無(wú)污染、穩(wěn)定、可再生的能源形式，其原理是在地表下一定深度土壤或水的溫度全年保持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的溫度上，受外界氣候影響很小；而在此之下的溫度受地心熱力影響，每向下33米土壤溫度上升1℃左右。
地源熱泵就是利用地殼淺層地能的這個(gè)特點(diǎn)，將水（或其他介質(zhì)）與地能（地下水、土壤或地表水）進(jìn)行冷熱交換來(lái)作為冷熱源，冬季把地能中的熱量“取”出來(lái)，供給室內(nèi)采暖，此時(shí)地能為“熱源”；夏季把室內(nèi)熱量取出來(lái)，釋放到地下水、土壤或地表水中，此時(shí)地能為“冷源”。
地源熱泵手段按照室外換熱方式不同可分為土壤埋管系統(tǒng)、地下水系統(tǒng)、地表水系統(tǒng)三類。（圖2.44）
圖2.44 地源熱泵系統(tǒng)的分類圖解
（1）地埋管系統(tǒng)
該方法只需在建筑物的周邊空地、道路或停車場(chǎng)打一些地埋管孔，向其內(nèi)部注滿水（或其他介質(zhì)）后形成一個(gè)封閉的水循環(huán)，利用水的循環(huán)和地下土壤換熱，將能量在空調(diào)室內(nèi)和地下土壤之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。故該方案不需要直接抽取地下水，不會(huì)對(duì)本地區(qū)地下水的平衡和地下水的品質(zhì)造成任何影響，不會(huì)受到國(guó)家地下水資源政策的限制。
（2）地下水系統(tǒng)
如果有可利用的地下水，水溫、水質(zhì)、水量符合使用要求，則可采用開(kāi)式地下水（直接抽?。Q熱方式，即直接抽取地下水，將其通過(guò)板式換熱器與室內(nèi)水循環(huán)進(jìn)行隔離換熱，可以避免對(duì)地下水的污染。此種換熱方式可以節(jié)省打井的施工費(fèi)用，室外工程造價(jià)較低。
（3）地表水系統(tǒng)
如果有可利用的地表水，水溫、水質(zhì)、水量符合使用要求，則可采用拋放地埋管換熱方式，即將盤管放入河水（或湖水）中，盤管與室內(nèi)循環(huán)水換熱系統(tǒng)形成閉式系統(tǒng)。該方案不會(huì)影響熱泵機(jī)組的正常使用；另一方面也保證了河水（湖水）的水質(zhì)不受到任何影響，而且可以大大降低室外換熱系統(tǒng)的施工費(fèi)用。
地源熱泵是一種在高層寫字樓建造中值得推廣的新能源利用技術(shù)（圖2.45）。在三種方法中，地埋管系統(tǒng)由于不需要直接抽取地下水和地表水，不會(huì)對(duì)本地區(qū)地下水的平衡和地下水的品質(zhì)及地表水造成任何影響，更具環(huán)保特點(diǎn)而更具推廣價(jià)值。
圖2.45 新倫敦市政廳的地源熱泵制冷技術(shù)
10、 蓄冷手段
蓄冷手段雖不能直接減少單體建筑的能源消耗，但由于其在整體城市能源平衡中的作用，可有效減少城市為克服短時(shí)間能源緊張而擴(kuò)大能源中心的建設(shè)浪費(fèi)，因此具有其可持續(xù)性意義。
蓄冷手段的原理就是在電網(wǎng)用電低谷時(shí)段，利用某種設(shè)備和介質(zhì)暫時(shí)將冷能源儲(chǔ)存起來(lái)，在用電高峰時(shí)段實(shí)現(xiàn)少開(kāi)或不開(kāi)主機(jī)的目的，可實(shí)現(xiàn)“移峰填谷”均衡電網(wǎng)負(fù)荷和降低運(yùn)行費(fèi)用的作用。蓄冷手段是國(guó)家積極推廣的一項(xiàng)“促進(jìn)能源、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展”利國(guó)利民的實(shí)用系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)。
蓄冷手段按照蓄冷介質(zhì)可分為冰蓄冷、高溫相變材料蓄冷、水蓄冷三種方式：
（1）冰蓄冷：使用最為廣泛，研究的成果也比較豐富，為了提高凍結(jié)速度常用金屬芯及速冰劑加速冰球的形成。（圖2.46）
圖2.46 冰漿和回流暖空氣直接接觸換熱示意圖
（2）高溫相變材料蓄冷：應(yīng)用在老系統(tǒng)的改造中比較合理，但有兩個(gè)問(wèn)題是人們關(guān)注的一個(gè)是性能衰減（由于混合型相變材料中各成分互相分離而引起的），另一個(gè)是過(guò)冷（到達(dá)凝固溫度相變材料卻不凝固），這兩個(gè)問(wèn)題解決好了，高溫相變材料蓄冷方式將會(huì)有很大的市場(chǎng)。
（3）水蓄冷：技術(shù)簡(jiǎn)單，運(yùn)行問(wèn)題也最少，但設(shè)備龐大，在條件允許的場(chǎng)合也有應(yīng)用。
11、空調(diào)熱回收手段
將夏季或冬季室內(nèi)排出的空氣收集后將其中有效熱量與固定設(shè)備進(jìn)行交換后，再加入新風(fēng)，可節(jié)省部分能源。（圖2.47）
圖2.47 倫敦赫利孔大廈回?zé)崾酵L(fēng)的空調(diào)系統(tǒng)示意圖
目前常見(jiàn)的是轉(zhuǎn)輪式全熱交換器熱回收方式，在全熱交換器轉(zhuǎn)輪內(nèi)的芯材是由帶有吸濕性涂層、導(dǎo)熱性很高的鋁箔等材料加工而成。來(lái)自室內(nèi)被污染的排風(fēng)空氣從裝置的上半部通過(guò)轉(zhuǎn)輪向室外排風(fēng)時(shí)，排風(fēng)空氣中所含熱量和水分(顯熱和潛熱)的絕大部分將蓄積在轉(zhuǎn)輪中。隨著轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，新風(fēng)空氣從裝置下半部通過(guò)轉(zhuǎn)輪時(shí)吸收蓄積在轉(zhuǎn)輪中的全熱能，實(shí)現(xiàn)熱能回收。譬如在冬季，室外新風(fēng)在通過(guò)蜂窩狀轉(zhuǎn)輪時(shí)由于溫度差、水蒸氣分壓力差的存在，蓄積在轉(zhuǎn)輪里的顯熱和潛熱(水分)會(huì)放出，使新風(fēng)被預(yù)熱和加濕變?yōu)闇嘏?、濕?rùn)的空氣后供給到室內(nèi)。同樣原理，在夏季可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)地向室內(nèi)供給經(jīng)過(guò)預(yù)冷和被除濕后的涼爽干燥的新風(fēng)。因此，使用全熱交換器可以降低新風(fēng)熱負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
12、 輻射采暖與制冷手段
輻射采暖與制冷手段可分為地板采暖制冷（圖2.48，圖2.49）、頂棚采暖制冷和混凝土樓板采暖制冷系統(tǒng)。地板采暖制冷的優(yōu)越性十分明顯，圖2.49為日本地板采暖與普通對(duì)流采暖的對(duì)比分析圖，研究表明由于人們對(duì)于采暖的要求不僅是空氣溫度,而是溫度和輻射刺激的綜合效果。因此，為了達(dá)到同樣的體感效果，有輻射采暖的左圖設(shè)定溫度為18℃，沒(méi)有輻射采暖的右圖室內(nèi)設(shè)定溫度應(yīng)為24℃～27℃。頂棚采暖制冷已有各種各樣的方式，用石膏板吊頂也可以做到這樣的效果?；炷翗前宀膳评湎到y(tǒng)用水作為載體，夏季18度、冬天用25度到28度左右達(dá)到采暖和制冷的效果。
圖2.48 地板采暖技術(shù)
圖2.49 日本地板采暖（左，室內(nèi)設(shè)定溫度18℃）與對(duì)流采暖（左，室內(nèi)設(shè)定溫度24～27
