节能建筑的设计与高科技应用
关键词：生态城市,和谐城市,节能建筑
在天津被纳入国家发展战略后，建设宜居的生态城市已经提上天津未来发展的议事日程，不过对于生态的概念，目前还没有统一的标准。
生态城市、生态社区并非虚的概念，而是在现有的技术条件下可以实现的。目前天津已经出台生态区技术标准指导，对何谓生态已经有了说法，对水、气、声、能、电以及绿色建材等都做了相关的规定标准。在制度上已经开始对建设生态城市进行了有益的探索。
生态住宅又具备各项要求，利用清洁能源、太阳能、风能、沼气、地热的节能要求 。包含雨水收集处理技术 、污水资源化技术和固废物资源化的资源要求。在环境要求方面，室内环境应防止化学物质污染;室外环境应增加绿地，美化环境。一切活动有利于环境保护，不破坏生态，不污染环境的人文生态环境。自然资源必须加以保护，合理利用、科学管理。也正因此，节能建筑日益为人关注，起初的概念炒作正在逐渐失去生命。
2006，“节能建筑”四字频现于各大媒体，成为业界关注的焦点。其实“节能建筑”在国外已经推广了三十多年，在国内也早被提出，但由于近年房地产市场形势一直十分火爆，不论品质好坏，楼盘都能被哄抢一空，因此大多数开发商对产品本身并未作太多的关心，节能建筑鲜为人“造”。即使是市场上仅有的几个“节能建筑”，也是概念炒作的成分居多，真正潜心在设计中科学运用节能技术的屈指可数。
而今，随着房产发展竞争激烈的加强和政策面的不断打压，房地产市场发生了根本的变化，买方市场的到来使楼盘单纯的概念炒作失去了原有的生命力，苦练内功、提高产品品质成为赢得市场的关键。“节能建筑”也随之被带到了地产的前台。
最受关注的节能技术的应用
1.建筑外围护结构的节能设计
■墙保温构造
无论是从保温效果还是从外饰面安装的牢固度和安全性考虑，外墙外保温及饰面干挂技术都是最好的外墙保温方式。可有效形成建筑保温系统，达到较好的保温效果，减少热桥的产生，其次保温层与外饰面之间的空气层可形成有效的自然通风，以降低空调负荷节约能耗并排除潮气保护保温材料，最后，外饰面有挂件固定，非粘接，无坠落伤人危险。
■热桥阻断技术
热桥是热量传递的捷径，不但造成相当的冷热量损失，而且会有局部结露现象。 因此在设计施工时，应当对诸如窗洞，阳台板，突出圈梁，及构造柱等位置采用一定的保温方式，将其热桥阻断，达到较好的保温节能效果并增加舒适
■屋面保温隔热技术
屋面的能耗在围护结构总能耗中占有相当的比例，因此应当重视其保温隔热效果。一般而言，屋面的传热系数要优于外墙的传热系数，并且可依屋面的形式选用不同的保温材料。
北京奥运会足球比赛场地之一———天津奥林匹克中心体育场本着“绿色奥运”的宗旨，在屋顶建筑材料使用上便采用了环保建材。2003年8月动工的天津奥林匹克中心体育场，占地7.8万平方米，建筑面积15.8万平方米，观众坐席6万个，主席台坐席500人，记者席300人，计划2006底竣工。屋顶为了选择高质量的环保建材，施工方谨慎筛选，最终确定采用拜耳的模克隆聚碳酸酯。因为这种材料分量轻，仅是玻璃重量的十五分之一，有助于整体结构的牢固;透光性能好，可节省光照能源;并有抗冲击力强、隔热等优点。
■地下室外墙及地面保温技术
地下室外墙及地面的保温往往是容易被遗忘和忽略的，但事实上它对保温节能及提高舒适度都有一定的作用，因此应当根据计算选用一定厚度的防水挤塑聚苯板对其进行保温。
■高效节能外窗及幕墙系统
一直以来，窗及玻璃幕墙都是维护结构中的能耗大户，但随着技术的不断提高，新产品的不断出现，窗及玻璃幕墙的性能已获得了极大的提升。首先，新型高性能玻璃的发展，如PET-LOW-E镀膜玻璃，真空玻璃等，给窗及玻璃幕墙的保温及防辐射性能上极大的提高。
low-e玻璃(低辐射中空镀膜玻璃)
在美国及欧洲，地幅度(low-e)镀膜玻璃由于其优越的性能，得到了极大的关注。目前我国建筑能耗占全社会总能耗27%以上，而玻璃门窗造成的能耗占到了建筑能耗的40%左右，LOW - E 玻璃应用范围还不是很广泛，随着其大量运用，将会改变高能耗。其对远红外热辐射的反射率很高：冬季，将室内暖气及室内物体散发的热辐射反射回室内，起到保温作用;夏季，则阻止室外地面、建筑物发出的热辐射进入室内，节约空调制冷费用。
■窗墙面积比的控制
大面积的开窗将导致空调采暖的高能耗，但开窗面积过小又不能保证日照及采光的要求，因此应用计算机模拟软件对室内光、热环境进行模拟，综合考虑各方因素，在保证室内通风采光及空间视觉舒适的前提下确定准确的开窗面积。
■太阳辐射的控制与改善
太阳辐射对建筑有相当的影响，日照使室内获得充足的光线，对其进行有效的利用可减少照明系统的能耗，而且在冬季，太阳的辐射可使建筑得到一定的热量，从而降低建筑的热负荷，但夏季太阳的辐射得热构成了空调负荷相当的部分。因此对太阳辐射应当有计划、有目的的灵活控制与改善，以达到最大限度利用太阳辐射的目的。
■外遮阳设施
外遮阳是最有效的遮阳设施，它直接将80%的太阳辐射热量遮挡于室外，有效的降低了空调负荷，节约了能量。结合建筑形式，在南向及西向安装一定形式的可调外遮阳，随使用情况进行调节，这样既能满足夏季遮阳的要求，又不影响采光及冬季日照要求。铝合金外遮阳卷帘便是比较有效的新技术。
■内遮阳设施
相对于外遮阳，内遮阳设施对太阳辐射的遮挡效果较弱，但对于居住建筑而言，不论从私密性角度还是防眩光角度考虑都是必须的。同时其对于改善室内舒适度，降低空调负荷也有一定的作用。
■自然通风与采光的利用
自然通风和采光往往是结合在一起的。通过保证房间内及中庭顶部(若有条件，可依建筑形式而设)一定的开窗面积，既达到了自然采光的目的，又可依靠室内外的风压及热压差，形成有组织的自然通风，在室外气候适宜时通过自然通风达到调节室内热环境的目的。
■建筑内余热/冷的回收利用
在对建筑进行供热制冷时，首先应当考虑应当考虑建筑内部的能量平恒。在一个建筑物内部会有很多余热/冷，如排风中所含的冷/热量，内部设备的产热，内部冷热需求不均形成的冷热量差异等。对建筑内的余热/冷量不应直接排出室外，这样既是对能源极大的浪费，又影响了室外热环境，应对其进行充分回收并利用。
2.可再生绿色能源的利用
■太阳能
太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量(约为3.75×1026W)的22亿分之一，但已高达173,000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。太阳能是绿色可再生能源，它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染，它将是人类最终可唯一倚赖的能源。
■浅层土壤热能
在地下30米至100米的范围内，土壤、岩石及地下水的温度全年基本恒定在15℃左右，形成一个较好的提取及释放热能的场所。地源热泵就是利用这一特点进行工作。地源热泵可分为利用地下水的开式系统和不抽取地下水的地源耦合热泵，地源耦合热泵有不影响地下地质结构，地下水水位，不污染地下水，使用寿命不受地下水位影响的特点，是最好的地源热泵形式。
■地表水体热能
在中国南部及大部分中部地区，有一定规模及深度的地表水体全年温度稳定在一定的范围之内，也形成了一个较好的提取及释放热能的场所。因此，可采取水源热泵机组对其利用，其基本工作原理与地源热泵相同
■风能
在一定高度的空中风速较大，利用这一特点，在高层及超高层建筑中结合建筑造型，在角部设置风力发电设备，对整个建筑的用电进行一定的补充。
■生物能
在没有燃汽供给的区域，设置沼气发生、供给及燃烧设备，可提供清洁充足的能源，同时减少了对木材的消耗及大气的污染。
结语
以上对建筑节能和新能源高科技的开发利用方面作了简单的分析和研究，建筑节能和新能源高科技的利用是缓解能源危机、减轻环境污染、改善生活工作条件、促进经济持续发展的一项根本措施。作为当代建筑师，不应当只追求建筑造型上的新颖独特而忽视了能源的浪费。我们应建立生态建筑思想，尊重自然环境，用科学技术、经济效益和社会效益相统一的方法进行规划和设计，将节能意识贯穿于设计的每一个环节，设计出更多符合时代要求的、高效低能耗的建筑作品，使建筑设计理念上升到新的高度，为构建和谐宜居的生态城市共同努力。
参考文献：
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