建筑节能低技术运用

相对于高新技术在建筑中的大量应用，地区性的低技术仍具有顽强的生命力。体现了全球化与地区化的“哑铃模式”的双极发展。这些地区性传统技术相对成熟、易于操作，并且造价低廉、生态环保，在能源消耗、保温隔热、通风排水等许多方面体现了极大的生态价值。低技术应用门槛低，便于就地取材，在经济和技术受限地区，以较少的投入就能获得较大的效益。因此，能更有效的解决建筑的热工、采光、通风等需要，是一种适宜性的智慧选择。

1低技术的应用

低技术注重回归自然和传统，强调回归技术本源，它体现了一种“实用”的现实理念。低技术以经验和实践为基础，具有浓厚的地方色彩，通常会结合当地的气候、地形条件，因地制宜的采取相应的技术措施。主要体现在材料选择、规划布局和能源利用等方面。

1．1运用可循环的地方性材料

地方性材料是相对于大工业生产的混凝土、钢材、玻璃等而言的，典型的地方性材料包括生土、烧砖、木材、地产石材等等。各地区的地产材料呈现出很大的差异化，同时具有不可替代的优势，它取材便捷、技术成熟、易于操作。地方性材料一般都具有适合当地气候的热工性能的特点。例如，粘土具有很好的蓄热热惰性，适用于北方的墙体外围护材料，我国西北地区粘土资源丰富、易于获得，只需简单加工便能投入使用，制造过程清洁环保，技术及施工工艺便于操作掌握，是一种可循环的地方性材料。代表性建筑有:西藏阿里苹果小学，利用粘土创造性的“编织构造”，充分利用了自然原理，满足了热工以及高原挡风的要求，获得了低技术创作的良好效果;西安富平陶艺村住宅，充分利用了当地粘土，实际上在建筑全寿命周期内，做到了生态、节能、环保，是较少投入获得较大的综合效益的成功案例。我国南方沿海地区一些生土建材也广泛使用，土层拥有良好的保温隔热特性，如掺入碱土也可防渗防水，生土材料在建筑多年失效以后还可以用作肥料，是完全可自我降解的生态建材，它冬暖夏凉，属于低技术的范畴，迄今中国仍有上千万人居住其中。在中国山东、四川、贵州、西藏地区主要盛产石材，例如川藏地区的居民通常居住在一种叫做碉楼的建筑中，这种碉楼主要承重材料为石材，采用青稞或者木材来分割空间，由于石材优良的蓄热性能使得这种碉楼的热工性能满足夏季放热以及冬季供暖的需求。我国北方游牧民族使用皮毛制作帐篷，防风透气，适合于北方草原气候;湿热地区人们运用竹子搭建的房屋，隔热防潮;沿海地区采用海草等材料做屋顶，采用石材做墙体，起到了耐腐蚀、保温隔热效果。例如，山东荣城的北斗山庄，就是成功运用这种低技术的实例。建筑采用当地大量容易获得的海草，经过干燥筛选、打捆成型处理后，用于屋面的覆层，既有良好的热工效果，同时也耐海风的盐碱腐蚀，经测算能达到上百年的使用寿命，同时是低能耗、低经济投入的实例。我国西南地区很早就有利用竹子搭建房屋的历史，竹子具有良好的材料韧性和轻便性，干燥透气，适用于潮湿、地基不稳定的地区。竹子作为低技术节能材料，应该充分挖掘利用。建筑师SimonVelez根据竹子的材料特性，创造了一种“螺栓加水泥”的技术，这种结构可以快速建造，可以做出悬挑8m跨度18m的竹结构，有着广泛的应用前景［2］。

1．2利用被动式太阳能

在建筑设计中利用建筑选址、规划布局和自身材料构造特点，充分利用太阳能来进行低技术的节能建造，是有别于依赖太阳能设备仪器技术和可呼吸智能幕墙的高技术的，被动式太阳能技术是一种适合发展中国家广大地区可持续技术的体现。利用科学的空间布局，挖掘建筑材料的热工性能，可以改善室内物理环境，达到节能的目标，这是一种低技术形态。利用太阳能的热温气流原理，形成的可呼吸式幕墙，这种幕墙通过温室效应和烟囱效应，由太阳辐射的温差产生对流。根据通风结构的不同分为:“封闭式内循环体系”和“敞开式外循环体系”封闭式的应用于寒冷地区，敞开式的适用于冬冷夏热地区，夏季打开风口，由于烟囱效应产生对流，从而降低内层玻璃温度，冬季关闭以产生“温室效应”提高了内层玻璃温度，此种幕墙比传统的幕墙采暖节能42%～52%，制冷节能38%～60%(图1)。被动式太阳能低技术还包括直接得热墙，特朗伯集热墙，水墙，太阳房等。对太阳能的利用，比较传统的做法是将麦糠、锯末秸秆等打包装袋，作为集热材料应用于建筑屋顶的覆层中。此外，还有屋面覆土的做法，这也是一种减小能耗的适用低技术。经测定，覆土下沉太阳房夏季温度可维持24℃～26℃(室外30～35℃)，冬季有阳光时，室内可达到10℃。被动式太阳能在建筑中的应用种类多样，其基本原理都是利用蓄热材料白天吸热，夜晚放热的性能，热量的特性就是只能由高温传导到低温部位，因此合理利用太阳能产生的热量是低技术策略的有效途径之一。

1．3利用风压气流

保温和隔热是建筑节能中的关键问题，其本质是对于热量的控制。其中通风与光照与建筑热量得失密切相关。利用好风条件，通过合理的建筑设计与构造，可以达到一定的节能要求。比如，穿堂风效应就是传统低技术的体现，其原理就是利用风压在建筑内部产生空气流动。当风吹向建筑物正面时，因受到建筑物表面的阻挡而迎风向上产生的正压区，气流再向上偏转同时绕过建筑物各侧面及背面，在这些面上产生负压区［3］。从表1中可以看出，得到穿堂风的房间每小时的通风换气次数最高可以达200多次，而单侧通风的房间每小时的通风换气次数却只相当于穿堂风房间的1/5。穿堂风的获得可以大大降低建筑制冷的能耗和费用，而且还给室内提供了清洁、新鲜的自然空气。“烟囱效应”是自然通风的又一种方式，由于建筑物内外空气的气温导致了空气密度的差别，于是形成压力差，驱使室内外的空气流动。室内温度高的空气比重小而上升，并从建筑物上部风口排出，这时会在低密度空气原来的地方形成负压区，于是，室外温度比较低而比重大的新鲜空气从建筑物底部被吸入，从而室内外的空气源源不断地进行流动，这是一种利用热压的通风方式，另外，热压通风还存在一种“漏斗效应”。根据热力学第二定律，热量由高温传向低温一侧，那么在漏斗空间中的热量传导也符合从下部传向上部的规律，即漏斗作用将会对热空气的上升起到推波助澜的效果，有效的加剧热量的上升扩散［5］。通过利用“烟囱效应”在建筑中设计烟囱塔、天井、中庭等多种形式，为获得良好的通风创造条件。