生態建筑關鍵技術研究

【摘要】生態建筑又被稱作綠色建筑、可持續建筑，一種高效、低耗、無廢、無污、生態平衡的建筑環境，是解決當前生存居住環境不斷惡化的有效手段。生態建筑涉及的面很廣，是多學科、多工種的交叉，是一門綜合性的系統工程，其中涉及到生態建材、太陽能、自然通風、結構設計、水循環等多項生態建筑的關鍵技術。

關鍵詞：生態建筑；環保；節能

目前，國內外對生態建筑的研究更傾向于將自然引入建筑、運用高科技知識、促進建筑生態化、人工環境自然化這一方向。本文主要在這個趨勢下針對生態建筑中最核心的環保技術、節能技術等關鍵技術進行討論研究。

環保技術

環保是生態建筑的重要特征之一，環保技術在生態建筑中除了包括環保材料的使用以外，還包括了對室內聲環境、光環境等一系列的環保改造。

環保建筑材料是生態建筑建設過程中一個非常重要的因素，生態建筑必須使用符合自然生態效應和社會效應的綠色材料，必須遵循減量化（Reduce），再利用（Reuse）和再循環（Recycle）的3R原則。即盡量使用低能耗材料、避免使用有毒材料、盡量使用可循環使用材料等。生態建材主要有節能型、利廢環保性、安全舒適性、保健型、特殊環境型。

目前，針對當前生態建筑的發展及現實的應用情況，生態建材的開發與應用成為生態建筑環保技術的一大熱點，主要包括生態混凝土、木材陶瓷、生態玻璃、生態涂料等等。環境友好型生態混凝土是指與地球生態環境友好的混凝土，這種混凝土的生態化途徑主要有三種：一、降低制造時對環境的影響；二、降低制造時對環境的影響；三、利用混凝土本身特性降低其對環境的影響。木材陶瓷是一種采用木材（或其他木質材料）在熱固性樹脂中浸漬后，真空碳化而成的新型多孔質碳素材料，其中的木質材料在燒結后生成軟質無定形碳，樹脂生成硬質玻璃碳。它并不是真正意義上的陶瓷產品，但它的許多特性與多孔功能陶瓷相似。木材陶瓷的斷裂韌性很低，與冰相似。木材陶瓷的摩擦因數幾乎不受材料的種類、粗糙度、潤滑劑和滑動速度的影響。另外，生態涂料也是生態建材的主要技術之一，這種生態功能涂料主要有空氣凈化功能涂料、抗菌涂料、隔熱涂料、防輻射涂料、遠紅外保健涂料等。

除了環保型建材之外，智能建筑材料的概念的提出也是生態建筑材料的發展方向。智能建筑材料是指利用仿生學原理制造、可以自動調整自身性能參數以適應環境變化的復合材料或材料的復合。通過仿生學能夠讓材料的濕度調節功能大大增強，使得包括混凝土、水泥等以前被認為屬于非環保建材的材料成為新的智能材料。除了調節濕度之外，智能材料還能起到降低電磁輻射、抑菌滅菌、吸附有毒氣體、調節室溫等作用。

室內環境質量是生態建筑環保技術的一個重要體現，主要包括室內空氣質量、熱舒適度、光環境、室內生環境等方面的內容。在環保材料的配合下，保證良好的通風，借助植物和水體的合理配置更新室內空氣、改善氣候；結合視覺和聽覺的設計，給人帶來自然態的精神感受。例如隔聲技術在環保材料的配合下，通過對門、窗的密閉性，墻體構造，樓板隔聲疊層的綜合考慮，達到改善聲音環境。

節能技術

隨著環境問題的加劇和人類對可持續發展的認識，建筑節能是近年來建筑業發展的一個趨勢，而建筑節能的研究也轉向了提高能源利用效率和對建筑環境綜合效益的研究。生態建筑中的節能技術已經成為生態建筑的特征之一，并且貫穿了生態建筑的設計建設全過程，從生態建筑的選址到結構設計，從采光、通風、取暖、水循環利用到能源可再生利用，都提現了生態、綠色、節能的特點。

選址中的節能技術，生態建筑建設的基地應選擇在向陽、避風的平地和山坡上，這是建筑節能、提高采暖效率的先決條件。同時建筑選址應盡量遠離交通主干道，避免噪聲污染。如果建在噪聲聲源處，應有綠化隔聲帶等保護措施。

更加節能的結構設計，節能建筑的形態要求體型系數小，冬季日輻射得熱多，同時對避寒風有利。具體選擇節能體型時受多種因素制約，包括當地冬季氣溫、日照輻射量與照度、建筑朝向和局部風環境狀況等等，因此體型設計需權衡建筑得熱和失熱的具體情況，優化組合各影響因素才能確定。

自然通風可以有效改善室內熱舒適度、提高室內空氣品質，并且是一項比較成熟而低成本的技術，并能夠對空調溫度系統進行有效的替代，做到真正的節能減排，是生態建筑實現節能、生態、環保等目標的重要手段。自然通風技術從動力來源上可以分為兩種，一種是完全自然通風技術，另一種是機械輔助自然通風技術。生態建筑完全自然通風技術在原理上分為利用風壓通風、利用熱壓通風及利用風壓和熱壓結合的通風技術。生態建筑中機械輔助自然通風技術是利用溫差造成的熱壓和機械動力結合而形成的室內外空氣對流。與完全自然通風技術相比，雖然建筑內局部作為輔助動力的機械裝置要消耗一定的能源，但通過這種機械裝置可以使自然風在室內達到更好的效果，而這一部分消耗的能源也可以通過生態建筑的其他部分來獲取，如太陽能、風能等。

生態空調是生態建筑節能技術的關鍵技術之一，從目前當代生態建筑的節能技術發展來看，主要包括了兩種空調技術，一種是太陽能空調系統，一種是地熱空調系統。根據各地區不同的自然條件需要，這兩種技術有不同的應用。太陽能是一種取之不盡、用之不竭的潔凈能源，用太陽能替代常規能源對于建筑節能和環保都具有十分重要的意義。生態建筑中，太陽能技術的發展趨勢是融入到建筑中去，與生態建筑成為一體，即利用太陽能這種最豐富、最便捷、無污染的能源來進行采暖制冷以及供應熱水，以滿足人們生活的需要，同時達到減少和不用礦物燃料的目的。實現太陽能空調有兩條途徑：一是、太陽能光電轉換，利用電力制冷；二是、太陽能光熱轉換，以熱能制冷。國際上太陽能空調的應用主要是后一種方法。利用光熱轉換技術的太陽能空調一般通過太陽能集熱器與除濕裝置、熱泵、吸收式或吸附式制冷機組相結合來實現。

根據國外研究表明：在地下5米以下的土壤溫度基本不會發生改變，因此，土壤本身可以進行采暖空調，即考慮用地下通風管道來進入室內的空氣進行加熱和冷卻，以實現溫度的自然空調。另外，由于地下的土壤這一特性，使得這樣的環境擁有儲能的功能。地下空間可以用來季節性儲能，目前國內外發展較為成熟的地源熱泵技術就是基于這樣的原理，在生態建筑的地步設置一個大水池，并裝滿熱容量較大的物質，如卵石等，當夏季日照較強的時候，將富余的熱能儲存于地下以備冬季采暖，而冬季則可以儲存較冷的能量在夏季用作空調。

水資源的循環再生是生態建筑循環系統功能的體現。生態建筑中水循環是建立分質、分級的給排水系統，即飲、用分開，建立包括將雜排水和雨水等非飲用水處理后進行重復利用的中水系統、雨水收集系統等在內的水環境系統。

總結：生態建筑需要根據當地的自然生態環境，運用生態學、建筑技術科學的基本原理和現代科學技術手段等，其中環保和節能是最核心，也是目前發展前景最好，最能夠普及的生態建筑技術。

參考文獻：

[1]吳良鏞.廣義建筑學.清華大學出版社.1989

[2]劉先覺.現代建筑理論.中國建筑工業出版社.2008

[3]張雄，張永娟.建筑節能技術與節能材料.化學工業出版社.2009

[4] [美]卡斯滕·哈里斯.建筑的倫理功能.陳朝暉譯.華夏出版社.2001

[5]韋林均.生態建筑的給排水設計.南寧市城市規劃設計院報.2011

[6]汪偉.生態建筑新技術引領材料新潮流.北京建筑裝飾材料世界雜志社.2004