環境友好型智能建筑設計研究

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一、引言

在科技日益發展的今天，溫室效應、臭氧層破壞、酸雨等環境危機紛紛襲來，生態系統的破壞、功能結構的紊亂也使人們開始關注可持續發展與低碳生活。節能減排已經成為全球的熱門話題和研究重點。自20世紀60年代美國建筑師保羅?索勒瑞首次提出“生態建筑”這一概念后，環境友好型建筑（又名“綠色建筑”、“低碳建筑”等）開始得到建筑設計師的青睞，并逐漸進入人們的視野，影響人們的生活。現代化的環境友好型智能建筑是以節能減排作為目標，利用現代化智能技術，如信息技術、自動化技術、新能源技術等，設計出低碳、高效、舒適、健康的建筑。在國外，從七十年代起，環境友好型智能建筑便已經得到快速發展。從法國蓬皮杜中心到法蘭克福商業銀行大廈實現了高技派技術的明顯轉變。近年來，環境友好型智能建筑更是獲得了巨大的成就。以諾曼?福斯特、倫佐?皮亞諾等為首的建筑家們充分利用生態圈的各種因素結合高科技手段創作了一批令人驚訝的綠色智能建筑。我國在環境友好型智能建筑設計上的起步較晚，在1997年，我國才開始提出構建生態智能建筑。2005年、2006年北京連續召開兩屆國際智能與綠色建筑技術研討會。由此可見，環境友好型建筑的發展是必然的。本文對節能技術、節水技術、節地技術這三類主要的環境友好型智能建筑技術進行闡述和應用實例的分析，并對環境友好型智能建筑的未來發展前景進行展望，希望能為今后相關領域的研究提供一定的參考依據。

二、節能技術

（一）太陽能技術

太陽能技術主要包含太陽能發電、太陽能采暖和太陽能制冷等。隨著人口的暴增，城市化的快速發展，建筑林立使我們不得不重視建筑耗能的問題，并開始不斷尋求采用新能源代替傳統的化石能源，以滿足可持續發展的需求。太陽能技術將太陽能轉化為其它形式的能量，設備主要有太陽能熱水器、太陽房等。對于太陽能熱水器來說：是利用太陽光能轉化為熱能將水加熱，取代了傳統的燃油方式；對于太陽能地板來說：是用集熱器集中收集太陽能，將其轉化為熱能，實現地板采暖這一目的；太陽房主要是借助太陽能通過集熱器與輸送管道主動或被動的采集轉化存貯。太陽能技術在未來還能實現光伏發電的作用，全面取代化石能源的使用，減少對環境帶來的危害。

（二）地熱技術

在現代建筑中，空調是最為廣泛應用的溫度調節設備。這種智能設備雖然會起到調節作用，但功率大、消耗電力多。從實現綠色建筑的層面講，空調既不利于建筑綠色環保，也增加了能源消耗。因此，地熱技術在環境友好型建筑中的使用就顯得十分重要。地熱技術以對地面溫度的全面搜集、排出室內多余的熱量為手段調節室內溫度，從而實現室內冬暖夏涼的目的效果。地熱技術的原理是地源熱泵技術，利用地下淺層熱資源（如地下水）。由于地源熱泵提取的是自然中的地熱能，效率高，無污染，是建設環境友好型建筑的可利用技術之一。在新興建筑中，地熱技術已經得到了廣泛應用。例如鳥巢足球場下面就是312口地源熱泵系統。地源熱泵系統冬季通過地理換熱管搜集地面土壤所含能量為鳥巢供熱，夏季吸收土壤中的冷量為鳥巢供冷，因此節省了電力資源，實現了綠色設計的理念。地熱資源還具有可再生利用、經濟有效、運行穩定可靠、舒適程度高、應用范圍廣，可以自行運營等優點。

（三）綠色照明技術

綠色照明是美國國家環保局于上世紀提出的概念。綠色照明技術主要指在建筑采光設計的基礎上，利用感應模塊以及調光控制實現高效節能、環保、安全，同時滿足所需的建筑照明效果。比如，現今使用廣泛的聲光控系統：在有聲音、光照弱的條件下自動化照明，滿足了綠色照明技術“高效節能、環保、安全、舒適”4項指標。綠色照明技術的提出不局限于節能的表層，而是著眼于資源使用與材料消耗等更深層面。例如LED燈取代白熾燈（使用更高效更綠色的燈具），再比如用無頻閃光燈取代低頻閃光燈，可實現對人眼健康的保護。在我國的新型建筑中，大部分都采用了綠色照明技術，大大提高了節電效果，實現了能源的低消耗，減少了光污染。在今后的發展中，以綠色照明為主題，不斷探究、推廣到達更深的層面，不止于推廣節能燈、更應該重視照明工程的設計與運行。

二、節水技術

水是生命之源。隨著社會的不斷發展，生活、工業、農業等用水量不斷增加，水資源的問題也日益嚴重，水資源匱乏已成為全球的一大難題。因此，建筑中的節水技術和工程是建設環境友好型建筑的一個重要發展方向。

（一）中水回用

中水回用是目前水資源最有效的再利用的一種方式。中水回用技術是指將城市污水或生活污水進行處理達到一定標準后再利用，中水是指處于上水（給水）與下水（排水）之間的一種水質。城市污水經一級處理、生物二級處理和深度處理后可生產出中水，在一定范圍內再利用，如景觀用水、洗廁用水、工業用水等。現今中水回用技術主要用于區域性建筑群，例如學校、小區、公園等。中水回用技術不僅可以為建筑內提供水資源再利用，還可以減輕對外排放的污水的負荷。中水有效生產技術為膜技術，但膜處理存在膜污染嚴重、成本高、壽命短等問題，未來在中水回用上還需對處理技術進行進一步的研發。

（二）雨水利用

雨水作為自然界的一種珍貴的淡水資源，其回收利用越來越受到人們的廣泛關注。雨水的回收利用是將雨水收集后進行處理使之達到使用標準。現今雨水回用的主要系統是棄流過濾系統、蓄水系統、凈化系統等。但雨水利用系統存在一定的局限性：只能用于年均降雨量高的城市，并且應用于具有較好的經濟性的建筑物中，例如：市政廣場、公園等。雨水利用可與建筑進行結合，如設計屋頂蓄水、屋面存水、地面滲透水系統，將這些技術投入到建筑設計之中去，既滿足了生活基本需求、又減少了資源浪費，提高了使用效率，實現了低耗能。目前，我國正在推進海綿城市的建設與發展，就是要加強雨水在城市的蓄儲功能，解決城市內澇的問題，并將雨水在城市中進行合理有效的應用。

三、節地技術

我國雖然地域廣但人口多，導致人均土地資源非常緊張，房地產的開發也使綠化面積更為緊張。而節地技術有助于增加建筑的使用空間，增大建筑的綠化面積。節地技術主要分為屋頂二次開發、房屋側面二次設計和地下空間拓展等幾個方面。屋頂花園就是屋頂二次開發的一個典型實例。屋頂花園具有良好的觀賞性，在居民樓建設屋頂花園，可以供頂層居民賞花乘涼，也可以種植蔬菜，一舉多得。屋頂還可以用來開設其他娛樂場所如酒吧、餐吧等，例如在韓國興起的屋頂酒吧，受到了大量消費者的追捧；新加坡金沙酒店，在屋頂設計泳池、花園，既滿足了人們的好奇心又可以在屋頂俯瞰整個新加坡景觀，極具觀賞性。房屋側面的利用主要是垂直綠化。垂直綠化大多是在房屋側面種植攀緣植物，以增加綠化面積。垂直綠化還可以結合園藝技術達到更好的綠化效果，例如上海世博主題館的生態墻垂直綠化，將園藝與建筑技術結合在一起運用滴灌技術，不僅僅局限于利用攀緣植物，而是設計出了目前全球最大的生態綠墻。目前，已開發了多種垂直綠化的技術，例如：刷種植法、嵌入式種植法等。在未來還可以將智能系統、自動化系統與垂直綠化相結合，構建自給自足的生態墻。地下的再利用也是現如今節地技術的熱門之一。當下我國地下空間的二次開發得到了飛速發展，滿足了人們生活的基本需求，節省了地表空間，發揮了重要的作用。地下空間的利用主要為建設地下室和半地下建筑。例如：巴塞羅那JoanMaragall圖書館，利用地勢差建成一個局部露出地面的半地下建筑，利用書架構成外墻，形成了良好的空氣、日光流動線。同時因為土壤的熱延遲性，地下建筑還使之具有冬暖夏涼的特點。地下空間的利用與開發帶給人們經濟和環境效益，是節能環保與可持續發展必不可少的一種方式，若將之與高科技手段相結合，必定會帶來更完善的節地效果。

四、結論與展望

建筑環保節能是建筑可持續發展的一大主題。按照我國2020年的推廣目標，環境友好型建筑的建設應占半數以上，這需要來自多方面的合作與努力。政府應大力推廣和支持環境友好型建筑的建設，制定相關法律法規并全面落實，將綠色建筑推向大眾；科學工作者應努力研發高效的節能環保技術應用于建筑中；設計方施工方應遵守相關標準，建設真正的環境友好型建筑。相信在不久的將來，環境友好型建筑會成為城市建筑中的主旋律。

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作者簡介：徐慕榕，北京一零一中。