江山
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2001-10-26 10:50
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转载 二、国际建筑界有关"生态建筑"的实践 1. 建筑设计方面 2.建材方面 3.其它 2.建材方面 1) IM材料 在建材方面,90年代国际上已采用一种透明绝热材料(Transparent Insulated Material简称TIM。它是一种透明的绝热塑料,可将TIM与外墙复合成透明隔热墙(Transparent Insulated Wall ,简称TIW)。TIW的前身是在漆成黑色的墙壁外再加一层玻璃,主要作用是减少因对流造成的热量损失,但热损失依然很高。TIW由保护玻璃、遮阳卷帘、TIM层、空气间层、吸热面层和结构墙体组成。TIM层做成透明蜂窝状,圆形的蜂窝状可最大限度地节约材料,蜂窝两侧粘有透明隔片,使蜂窝成密闭的透明孔,这样吸热面层不仅可以得到太阳辐射热,还可以得到TIM的反射能。TIM层在黑色吸热面外侧,在冬季可阻止吸热面向室外散热,在夏季可避免室外过多的热量进入室内。玻璃内的遮阳卷帘(卷帘外表面为高反射面)可调节抵达墙面的太阳辐射量。使用TIM的建筑据统计每年可节约能耗的200千瓦·小时/米2(kw·h/m2),已能完全或部分地取消常规采暖。在德国,它的价格为900~1200马克/m2。 2) 璃材料 玻璃材料的保温技术也是生态建筑节能的关键之一。随着现代化科技的不断发展在这一领域陆续出现了吸热玻璃、热反射玻璃、低辐射玻璃、电敏感玻璃、调光玻璃、电磁波屏蔽玻璃等。设计人可将它们组合成复合的构造形式,来达到生态建筑的保温和采光要求。下面简要介绍几种先进的复合玻璃的性能: 吸热中空玻璃或热反射中空玻璃 吸热玻璃或热反射玻璃都是以吸收或反射的方式遮避太阳辐射热,但传热系数却很高将这两种玻璃与普通玻璃组合,中间封入特种气体做成中空玻璃,其传热系数大大降低。这种复合玻璃既能使太阳辐射的进入得到适当控制,又有较好的保温性能。 低辐射中空玻璃 钢种玻璃也由低辐射与普通玻璃复合而成。由于低辐射中空玻璃对于太阳光的高透过率和对于长波辐射的高反射率,使其具有极好的保暖性能,适合于以采暖为主的寒冷地区使用。 低辐射--热反射中空玻璃 将热反射玻璃放置在外侧,低辐射玻璃放置在内侧复合而成。它既能极好地遮避太阳的辐射热,又极低的传热系数,是一种理想的组合。 硅气凝胶特种玻璃 硅气凝胶是一种聚合物,外观如同有机玻璃,轻质透明而坚硬,是一种效能特别高的保 温隔热材料,其保温性能比同样厚度的泡沫塑料大四倍,在未来的玻璃产品中掺入硅气凝胶,可使门窗的保温性能大幅度提高。 3) 太阳能光电材料 在建筑中利用太阳能电池发电为建筑提供能源,既无污染,又无噪音,并由可再生能源提供燃料,它的初始原型是1908年由美国发明家弗兰克·舒曼(Frank Schuman)发明的,目前广泛运用航天和电子装备上。但由于价格的效率的制约,在建筑中一直不能得到推广。在美国,普通电费才8美分/度,而太阳能发电成本为30美分/度;而德国用于建筑上的太阳能硅电池价格约为1500马克/m2,每平方米的电池板每年可提供价值约75马克的电力,很不划算。要改变这种状况,首先要改进技术,大幅度降低成本,还要国家出面进行政策上的干预和经济上的引导。太阳能发电目前仅在一些试验性的生态建筑中使用。位于瑞士洛桑的瑞士联邦技术研究所的格莱泽尔(Michel Gratzel)教授在1991年仿照叶绿素的光合作用原理制作了第一个二氧化钛(TiO2)太阳能电池,世人称为"格莱泽电池"。这种太阳有电池估计可以使用20年,在阳光直射时,格莱泽尔电池的光电转化效率为 10%;在阴天时,它的效率更高,达到15%,这是太阳能硅电池望尘莫及之处。据称,格莱泽尔电池的价格只有晶体硅太阳能电池的1/5。这是因为二氧化钛是一种很便宜的天然矿物,目前广泛用于制造牙膏和涂料(即钛白粉),据说建造1平方米二氧化钛薄膜只需人民币1.3元 刚刚落下帷幕的、举世瞩目的悉尼奥运会也充分利用太阳能,为奥运会的成功举办增光添色。在奥林匹克大道上,矗立着19座象起重机吊臂一样的奇怪建筑物--多功能塔,它们安装了1524块高效率的光伏电池板,每年可发电16万千瓦。除能够满足塔自身用电需要和路灯照明外,还可向当地电网售电。这套被命名为"奥林匹克大街太阳能发电系统"获得了当地1999年度优秀工程设计奖。在运动员村的629栋住宅各自安装有光电池太阳能板。这些电池板与水平面约成8度倾角。在电池板的下面,装有功率为4千瓦的电流转换器,以便把太阳电池产生的直流电转换为交流电。每块电池板的最大功率为60瓦。这套屋顶太阳能发电系统同样与地方电网联网。 日本通产省资源能源厅不久前决定:自2000年度开始着手太阳能发电系统制造技术的开发,要加速写此系统的普及,必须大幅度改进现有系统的生产效率,确立低成本的制造技术。为此,在2000年度的预算方案列入12.4亿日元的投资。资源能源厅计划在2004年正式普及太阳能发电系统。 随着技术的日新月异,太阳能电池可与建筑材料和构件融为一体,形成一种崭新的建筑材料,成为建筑材整体的一部分,如太阳能光电屋顶、太阳能电力墙(Powerwall)以及太阳光电玻璃。这三种材料有很多优点:它们可以获取更多的阳光,产生更多的能量,还不会影响建筑的美观,同时集多各功能于一身,如装饰、保温、发电、采光等等,是未来生态建筑生命型材料。 太阳能光电屋顶 这是由于太阳能瓦板、空气间隔屋、屋顶保温层、结构层构成的复合屋顶。太阳能光电瓦板是太阳能光电池与屋顶瓦板相结合形成一体化的产品,它由安全玻璃或不锈钢薄板做基层,并用有机聚合物将太阳能电池包起来。这种瓦既能防水,又能抵御撞击,且有多种规格尺寸,颜色多为黄色或土褐色。在建筑向阳的屋面上装上太阳能光电瓦板,既可得到电能,同时也可得到热能,但为了防止屋顶过热,在光电板下留有空气间隔层,并设热回收装置,以产生热水和供暖。美国和日本的许多示范型太阳能住宅的屋顶上都装有太阳能光电瓦板,所产生的电力不仅可以满足住宅自身的需要,而且将多余的电力送入电网。 太阳能电力墙 电力墙是将太阳能光电池与建筑材料相结合,构成一种可用来发电的外墙贴面,既有具有装饰作用,又可为建筑提供电力能源,其成本与花岗石一类的贴面材料相当。这种高新技术在建筑中已经开始应用,如在瑞士斯特克波思有一座42米高的钟塔,两面覆盖着光电池组件构成的电力墙,墙面发出的部分电力用来运转钟塔巨大的时针,其余电力被送入电网。 太阳能光电玻璃 在建筑中,当今最先进的太阳能技术就是创造透明的太阳能光电池,用以取代窗户和天窗上的玻璃。世界各国的试验室中正在加紧研制和开发这类产品,并取得可喜的进展。日本的一些商用建筑中,已试验采用半透明的太阳能电池将窗户变成微型发电站,将保温--隔热技术融入太阳能光电玻璃,预计10年后将取代普通玻璃成为未来生态建筑主流。随着现代科技不断发展,太阳能发电系统将在技术上取得突破,从而大提高太阳能发电效率,拥有无限广阔的前景,将成为未来生态建筑不可或缺的一部分。今天的高新技术也许就是未来的普及技术。 除了太阳能,在世界的范围内探讨的可再生能源利用还包括风能、地热能、潮汐能、生物质能等等。例如在丹麦,由于对利用风能、生物有机物及太阳能等的研究起步较早,可再生能源技术已发展较为成熟,开始有可能性与传统能源进行竞争。丹麦《可再生能源发展技术(DPRE)》有力地促进了各种可再生源利用,这使得1980年可再生能源在其整个能源构成中仅占3%上升到目前的12%。预计到2030年,这个比例将达到35%。其中,风能总装机容量达790MW,发电量现在已占是力消耗量的7%,到2030年,预计将达到50%。 3.其他 21世纪对发达国家来说又被称为"零排放"的新世纪。这一概念在日本受到高度重视,日本政府拟定了《循环社会基本法》,不久前已提交国会审议通过。其基本精神是尽可能地利用资源和能源,减少废弃物的排放,以改变现代文明的"大量生产、大量废弃"的价值观,建立一个以"最佳生产、最佳消费、最少废弃"为特征的"特环型经济社会"。其理论根据可以说是"零排放"概念。 这一概念是设在东京的联合国大学 1994提出的,特别是对于制造业来说,就是应用清洁工艺、物质循环技术和生态产业技术等已有现成技术,实现对天然资源的完全利用和循环利用,不向大气、水和土壤遗留任何废弃物。换言之,就是以最小的投入谋求最大的产出,构筑产业间的网络,将某种产业废弃物或副产品作为一种产业的原材料。这是"后工业社会"的发展方向。 日本已有27家企业的百余座工厂,如啤酒制造厂、水泥厂、造纸厂、电子零部件厂等,实现了"零排放"。东京附近的山犁县有一个国母工业区,集中在那里的23 家中小企业从1995年起以国母工业园区工业会为窗口,与大学、县有关部门结成产、官、学零排放推进研究会,探索建立更大范围的"零排放"系统。在这里,各企业排出的废弃物经过回收和分类处理,提供给其他企业作原料,如废纸由造纸厂用来制造手纸;一般垃圾经过堆肥,供给县内果农作肥料;废塑料加工成固体燃料,提供给水泥厂作燃料,还计划建立垃圾发电站等。日本目前"零排放"的企业还为数不多,但这是大势所趋,今后会有更多企业朝这个目标前进。前面介绍过的瑞典的"生态循环城"也是"零排放"为其奋斗目标之一。 从发达国家的经济结构来看,1993年美国的环保科技产量已达1470亿美元,超过了同时期计算机与制药行业的产值,被誉为"朝阳产业"。1992年德国有近5000家企业从事环保产品的开发与生产,产值达到800亿马克,从业人员近100万。根据国际经验,为遏制环境恶化的趋势,必须保证使环境保护投资占当年本国国民生产总值的1.5%~2.5%。 以上仅扼要地概括了生态建筑在国际出版物上的主观点与某些实践成果,并不全面,有的重要著述在本文中仅用一两句来介绍,有的甚至未能提及。由于篇幅所限不能不如此。
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