摘要：随着社会科技的不断发展, 得益于太阳能技术、地热技术、给排水技术等的智能型建筑不断出现在城市中。而面对当今日益严重的能源危机和环境问题, 环境友好型的智能建筑逐渐受到人们的青睐。通过从节能技术、节水技术和节地技术三个角度分析环境友好型智能建筑的主要设计理念、设计原理和典型案例, 并对我国未来环境友好型智能建筑的发展提出展望。
关键词：环境友好; 智能建筑; 绿色建筑; 生态建筑;
一、引言
在科技日益发展的今天, 温室效应、臭氧层破坏、酸雨等环境危机纷纷袭来, 生态系统的破坏、功能结构的紊乱也使人们开始关注可持续发展与低碳生活。节能减排已经成为全球的热门话题和研究重点。自20世纪60年代美国建筑师保罗·索勒瑞首次提出“生态建筑”这一概念后, 环境友好型建筑 (又名“绿色建筑”、“低碳建筑”等) 开始得到建筑设计师的青睐, 并逐渐进入人们的视野, 影响人们的生活。现代化的环境友好型智能建筑是以节能减排作为目标, 利用现代化智能技术, 如信息技术、自动化技术、新能源技术等, 设计出低碳、高效、舒适、健康的建筑。
在国外, 从七十年代起, 环境友好型智能建筑便已经得到快速发展。从法国蓬皮杜中心到法兰克福商业银行大厦实现了高技派技术的明显转变。近年来, 环境友好型智能建筑更是获得了巨大的成就。以诺曼·福斯特、伦佐·皮亚诺等为首的建筑家们充分利用生态圈的各种因素结合高科技手段创作了一批令人惊讶的绿色智能建筑。我国在环境友好型智能建筑设计上的起步较晚, 在1997年, 我国才开始提出构建生态智能建筑。2005年、2006年北京连续召开两届国际智能与绿色建筑技术研讨会。由此可见, 环境友好型建筑的发展是必然的。
本文对节能技术、节水技术、节地技术这三类主要的环境友好型智能建筑技术进行阐述和应用实例的分析, 并对环境友好型智能建筑的未来发展前景进行展望, 希望能为今后相关领域的研究提供一定的参考依据。
二、节能技术
(一) 太阳能技术
太阳能技术主要包含太阳能发电、太阳能采暖和太阳能制冷等。随着人口的暴增, 城市化的快速发展, 建筑林立使我们不得不重视建筑耗能的问题, 并开始不断寻求采用新能源代替传统的化石能源, 以满足可持续发展的需求。太阳能技术将太阳能转化为其它形式的能量, 设备主要有太阳能热水器、太阳房等。对于太阳能热水器来说:是利用太阳光能转化为热能将水加热, 取代了传统的燃油方式;对于太阳能地板来说:是用集热器集中收集太阳能, 将其转化为热能, 实现地板采暖这一目的;太阳房主要是借助太阳能通过集热器与输送管道主动或被动的采集转化存贮。太阳能技术在未来还能实现光伏发电的作用, 全面取代化石能源的使用, 减少对环境带来的危害。
(二) 地热技术
在现代建筑中, 空调是最为广泛应用的温度调节设备。这种智能设备虽然会起到调节作用, 但功率大、消耗电力多。从实现绿色建筑的层面讲, 空调既不利于建筑绿色环保, 也增加了能源消耗。因此, 地热技术在环境友好型建筑中的使用就显得十分重要。地热技术以对地面温度的全面搜集、排出室内多余的热量为手段调节室内温度, 从而实现室内冬暖夏凉的目的效果。地热技术的原理是地源热泵技术, 利用地下浅层热资源 (如地下水) 。由于地源热泵提取的是自然中的地热能, 效率高, 无污染, 是建设环境友好型建筑的可利用技术之一。
在新兴建筑中, 地热技术已经得到了广泛应用。例如鸟巢足球场下面就是312口地源热泵系统。地源热泵系统冬季通过地理换热管搜集地面土壤所含能量为鸟巢供热, 夏季吸收土壤中的冷量为鸟巢供冷, 因此节省了电力资源, 实现了绿色设计的理念。地热资源还具有可再生利用、经济有效、运行稳定可靠、舒适程度高、应用范围广, 可以自行运营等优点。
(三) 绿色照明技术
绿色照明是美国国家环保局于上世纪提出的概念。绿色照明技术主要指在建筑采光设计的基础上, 利用感应模块以及调光控制实现高效节能、环保、安全, 同时满足所需的建筑照明效果。比如, 现今使用广泛的声光控系统:在有声音、光照弱的条件下自动化照明, 满足了绿色照明技术“高效节能、环保、安全、舒适”4项指标。绿色照明技术的提出不局限于节能的表层, 而是着眼于资源使用与材料消耗等更深层面。例如LED灯取代白炽灯 (使用更高效更绿色的灯具) , 再比如用无频闪光灯取代低频闪光灯, 可实现对人眼健康的保护。在我国的新型建筑中, 大部分都采用了绿色照明技术, 大大提高了节电效果, 实现了能源的低消耗, 减少了光污染。在今后的发展中, 以绿色照明为主题, 不断探究、推广到达更深的层面, 不止于推广节能灯、更应该重视照明工程的设计与运行。
三、节水技术
水是生命之源。随着社会的不断发展, 生活、工业、农业等用水量不断增加, 水资源的问题也日益严重, 水资源匮乏已成为全球的一大难题。因此, 建筑中的节水技术和工程是建设环境友好型建筑的一个重要发展方向。
(一) 中水回用
中水回用是目前水资源最有效的再利用的一种方式。中水回用技术是指将城市污水或生活污水进行处理达到一定标准后再利用, 中水是指处于上水 (给水) 与下水 (排水) 之间的一种水质。城市污水经一级处理、生物二级处理和深度处理后可生产出中水, 在一定范围内再利用, 如景观用水、洗厕用水、工业用水等。现今中水回用技术主要用于区域性建筑群, 例如学校、小区、公园等。中水回用技术不仅可以为建筑内提供水资源再利用, 还可以减轻对外排放的污水的负荷。中水有效生产技术为膜技术, 但膜处理存在膜污染严重、成本高、寿命短等问题, 未来在中水回用上还需对处理技术进行进一步的研发。
(二) 雨水利用
雨水作为自然界的一种珍贵的淡水资源, 其回收利用越来越受到人们的广泛关注。雨水的回收利用是将雨水收集后进行处理使之达到使用标准。现今雨水回用的主要系统是弃流过滤系统、蓄水系统、净化系统等。但雨水利用系统存在一定的局限性:只能用于年均降雨量高的城市, 并且应用于具有较好的经济性的建筑物中, 例如:市政广场、公园等。雨水利用可与建筑进行结合, 如设计屋顶蓄水、屋面存水、地面渗透水系统, 将这些技术投入到建筑设计之中去, 既满足了生活基本需求、又减少了资源浪费, 提高了使用效率, 实现了低耗能。目前, 我国正在推进海绵城市的建设与发展, 就是要加强雨水在城市的蓄储功能, 解决城市内涝的问题, 并将雨水在城市中进行合理有效的应用。
四、节地技术
我国虽然地域广但人口多, 导致人均土地资源非常紧张, 房地产的开发也使绿化面积更为紧张。而节地技术有助于增加建筑的使用空间, 增大建筑的绿化面积。节地技术主要分为屋顶二次开发、房屋侧面二次设计和地下空间拓展等几个方面。屋顶花园就是屋顶二次开发的一个典型实例。屋顶花园具有良好的观赏性, 在居民楼建设屋顶花园, 可以供顶层居民赏花乘凉, 也可以种植蔬菜, 一举多得。屋顶还可以用来开设其他娱乐场所如酒吧、餐吧等, 例如在韩国兴起的屋顶酒吧, 受到了大量消费者的追捧;新加坡金沙酒店, 在屋顶设计泳池、花园, 既满足了人们的好奇心又可以在屋顶俯瞰整个新加坡景观, 极具观赏性。
房屋侧面的利用主要是垂直绿化。垂直绿化大多是在房屋侧面种植攀缘植物, 以增加绿化面积。垂直绿化还可以结合园艺技术达到更好的绿化效果, 例如上海世博主题馆的生态墙垂直绿化, 将园艺与建筑技术结合在一起运用滴灌技术, 不仅仅局限于利用攀缘植物, 而是设计出了目前全球最大的生态绿墙。目前, 已开发了多种垂直绿化的技术, 例如:刷种植法、嵌入式种植法等。在未来还可以将智能系统、自动化系统与垂直绿化相结合, 构建自给自足的生态墙。
地下的再利用也是现如今节地技术的热门之一。当下我国地下空间的二次开发得到了飞速发展, 满足了人们生活的基本需求, 节省了地表空间, 发挥了重要的作用。地下空间的利用主要为建设地下室和半地下建筑。例如:巴塞罗那Joan Maragall图书馆, 利用地势差建成一个局部露出地面的半地下建筑, 利用书架构成外墙, 形成了良好的空气、日光流动线。同时因为土壤的热延迟性, 地下建筑还使之具有冬暖夏凉的特点。地下空间的利用与开发带给人们经济和环境效益, 是节能环保与可持续发展必不可少的一种方式, 若将之与高科技手段相结合, 必定会带来更完善的节地效果。
五、结论与展望
建筑环保节能是建筑可持续发展的一大主题。按照我国2020年的推广目标, 环境友好型建筑的建设应占半数以上, 这需要来自多方面的合作与努力。政府应大力推广和支持环境友好型建筑的建设, 制定相关法律法规并全面落实, 将绿色建筑推向大众;科学工作者应努力研发高效的节能环保技术应用于建筑中;设计方施工方应遵守相关标准, 建设真正的环境友好型建筑。相信在不久的将来, 环境友好型建筑会成为城市建筑中的主旋律。
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