淺談綠色建筑中的物理知識

鄭睿楠

【摘要】綠色建筑是未來發(fā)展的主要理念，由于當(dāng)今社會對能源和材料的需求加大，故而使其備受關(guān)注，利用理論與實際相結(jié)合的手段，實現(xiàn)更高的建筑需求。本文首先介紹了綠色建筑及其發(fā)展意義，然后在此基礎(chǔ)上對綠色建筑中的光學(xué)、力學(xué)、能量轉(zhuǎn)化及能量守恒等相關(guān)物理知識進行闡述，最后敘述其未來發(fā)展前景。

【關(guān)鍵詞】綠色建筑；物理知識；發(fā)展

1、綠色建筑的相關(guān)概述

綠色建筑中環(huán)境因素尤其重要，充分的利用環(huán)境對其幫助甚大。對其所處環(huán)境中的資源進行合理分配，使科技與自然相結(jié)合，在進行建造的過程中，降低其影響，打造適宜人們居住的環(huán)境，并且在拆除后也能將對環(huán)境的危害降到最低。在建筑的利用期間，能夠?qū)ζ渌玫哪茉醋畲蟪潭鹊墓?jié)約，從而實現(xiàn)節(jié)約的理念。建筑的好壞不只看其裝修，簡單的環(huán)保也是一大標(biāo)準(zhǔn)。

2、我國綠色建筑的發(fā)展歷程

在上世紀(jì)90年代末，綠色建筑相關(guān)理念傳入我國，同時期我國啟動了小康計劃。在20世紀(jì)初，我國制定了相關(guān)的評價體系，基于綠色建筑的相關(guān)研究成果在北上廣等多個經(jīng)濟發(fā)達(dá)地區(qū)進行綠色建筑的應(yīng)用和實踐。“北京綠色奧運”和“上海生態(tài)世博”等項目開始開放，將它們作為后續(xù)研發(fā)的參考。我國經(jīng)濟的快速發(fā)展帶來了建筑行業(yè)的大量耗材和耗能等情況，故而綠色建筑的施行是勢在必行的。

3、綠色建筑中的物理知識

3.1綠色建筑中的光學(xué)

太陽光是一種非常清潔的光源，充分利用能夠在室內(nèi)起到節(jié)約環(huán)保的效果。利用天然光能夠?qū)θ祟惿砑靶睦懋a(chǎn)生極大的好處，與此同時也能夠降低人工發(fā)電的消耗，但采光條件受建筑位置等多條外部條件限制。綠色建筑的設(shè)計需要注意建筑的朝向等多方面因素，需要通過精準(zhǔn)的數(shù)學(xué)計算進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，從而使居民居住的空間采光度最大化。例如圖所示的上海的世博軸設(shè)計：

其頂層面的支撐系統(tǒng)由外部31個、內(nèi)部19個及牽引桅桿和鋼絲繩組成。其屋頂膜面長約843米，寬約97米，展開面積大約是7.7萬平方米，以此來達(dá)到最大采光強度。

3.2綠色建筑中的力學(xué)

在綠色建筑中，綠色材料的使用也是極為重要的，具備力學(xué)性能優(yōu)點的材料是綠色材料的首選條件。其主要特點就是穩(wěn)定性強、堅固性高，在建筑中這兩點非常重要。在進行建筑選材的過程中，需要對建筑的各項指標(biāo)進行嚴(yán)格把控，并針對相應(yīng)指標(biāo)進行篩選，從而將所選綠色建筑材料的性能實現(xiàn)最大化的利用。例如夾心層中力學(xué)應(yīng)用：

如右圖，力云圖的夾芯板是9mm秸稈，面是 80mmEPS。下表為不同夾芯板的外荷載，在綠色建筑中它不光用來進行承受外荷載，對芯層也起保護作 用使其避免各方面的損傷。夾芯板在綠色建筑材料中非常實用。

3.3綠色建筑中的能量轉(zhuǎn)換

太陽能在綠色建筑系統(tǒng)中主要分為被動式與主動式兩類。其中被動式主要通過附近一些建筑被動的對太陽所輻射的熱度進行吸收，與之相反，主動式不僅要采集能量，還需要相關(guān)轉(zhuǎn)換設(shè)備加以輔助，將所得到的能量轉(zhuǎn)化成建筑物所需能量。綠色建筑對能量的利用主要體現(xiàn)在兩方面，一方面是集熱系統(tǒng)，如制造熱水、制熱等，其大量應(yīng)用于熱水供應(yīng)系統(tǒng)。另一方面主要是光學(xué)系統(tǒng)，可以將能量轉(zhuǎn)化成電能，并用其為建筑設(shè)備提供能源。如圖所示：

在冬季的時候，太陽透過玻璃罩將熱能進行傳導(dǎo)，使室內(nèi)溫度T上升，由于 ，如果室內(nèi)壓強P不發(fā)生改變，氣體質(zhì)量m不變，并且密度不會對其產(chǎn)生影響， R為氣體常數(shù)，故而可以得出如果當(dāng)溫度T上升，密度降低，其向上浮動，然后使冷空氣進入實現(xiàn)循環(huán)采暖。

3.4綠色建筑中的能量守恒

綠色建筑主要以可持續(xù)發(fā)展為基礎(chǔ)，故而也能將其稱為生態(tài)建筑。綠色建筑能夠?qū)⑸钪锌衫玫那鍧嵞茉崔D(zhuǎn)化為建筑能源，并將建筑中所消耗的能源收集并循環(huán)利用。在設(shè)計的手法當(dāng)中，其主要利用人工和自然相結(jié)合的方法，為居住者打造一個舒適并環(huán)保的生活空間，同時將對環(huán)境的損害以及能量的消耗降到最低，充分的體現(xiàn)出了大自然系統(tǒng)當(dāng)中的能量守恒定律。

4、發(fā)展綠色建筑的意義

在能源消耗當(dāng)中，建筑消耗占據(jù)著重要作用，其對環(huán)境影響重大。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查可知，超過半數(shù)的地球能源和超過半數(shù)的自然原料中，均用于制造建筑物中。在我國耗能統(tǒng)計和用電統(tǒng)計中，建筑都占據(jù)25%。持續(xù)加快的城鎮(zhèn)發(fā)展持續(xù)不斷的消耗自然界中的能源，并且其所占耗能比例持續(xù)加大，故而發(fā)展綠色建筑勢在必行，新的能源和綠色的建材能夠為地球溫室壓力進行緩解，從而保護其他資源。

總結(jié)：

根據(jù)相關(guān)實踐能夠發(fā)現(xiàn)，建筑行業(yè)想要持久穩(wěn)定的發(fā)展必須要走可持續(xù)發(fā)展的道路，從而確保生態(tài)環(huán)境不被破壞。在進行環(huán)境的探索和資源利用最大化的同時，還需結(jié)合建筑師的綠色理念，例如進行建筑采光、選材、節(jié)能等多方面都是需要設(shè)計師進行相應(yīng)的計算總結(jié)。只有合理的進行建筑與環(huán)境相結(jié)合，才能從根本上實現(xiàn)具備感性和理性互相融洽存在的建筑。

參考文獻：

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