绿色前沿：解读欧洲生态建筑材料新趋势

作者:卢求 日期:2005-7-7

今天的建筑设计更加重视建筑能耗和室内环境的舒适性要求。建筑生态节能的重要性日益突出，相关的专业技术也越来越复杂，在欧洲已演化出一种新兴的边缘学科。它是从传统的建筑设备专业、建筑物理专业以及其他相关学科发端并顺应社会与市场需求而产生，对此业内尚无统一的专业名称，我们暂且将其称为生态能量技术工程师。
    其主要工作范畴是研究如何在保护环境、节约能源的前提下，达到提高室内舒适度，节约建筑投资，节约运营成本的目的。它是一种跨专业的学科，利用现代化高科技手段对建筑室内外环境的温度、气流、光照等方面进行综合精确的模拟计算，特别是结合大规模智能玻璃幕墙的设计，为建筑设计提供准确坚实的科学基础。这门新兴的专业学科已经逐渐形成，并且影响到建筑设计的工作方式与流程。
    能量活性建筑基础系统
    一般在地下10~20米左右深度，土壤温度全年保持在13℃左右。在此之上的土壤温度受外界气候影响而产生季节性波动；在此之下的土壤温度受地心热力影响，每向下33米土壤温度上升1℃左右。
    能量活性建筑基础这项技术的基本原理就是在建筑基础施工过程中将工程塑料管埋入地下，形成闭式循环系统，用水作为载体，夏季将建筑物中的热量转移到土壤中；冬季从土壤中提取能量。这项技术于1980年代初诞生于欧洲，初期多用于居住建筑，今天更多的用于大型公共建筑以及商业和工业建筑。其突出优点就是不需要专门钻井而可以获取地热（地冷）资源，投资相对较少，经济效益明显。根据建筑基础土质情况和建筑基础工程的要求，可采用与基础形势相配合的技术，如能量活性基础桩、基础墙与基础板。这一系统若是采用与其相配套的地冷直接制冷技术则经济效益更好，消耗1KW电量可以输送50KV冷量到建筑物中。经过20余年的发展，这项技术已基本成熟。
    顶棚辐射制冷采暖系统
    该技术广泛应用于欧洲现代化办公室空间、商业、医院等建筑之中，优点是无噪声、无风感、设备负荷小、节省机房和竖向管道空间。根据国际上权威研究结果表明，传统的以空气为冷热载体的中央空调系统，对于脑力工作者的工作效率有很多不良影响，而顶棚辐射制冷供暖加置换式新风系统的满意程度要大大高于传统的中央空间。
    其系统特点是用PP管或铜管置于吊顶之上，夏天管内通18℃左右的冷水，冬天通28℃左右的热水达到制冷供暖的目的。现已有金属扣板和石膏板吊顶等体系。该系统可以同时满足声学及照明灯具安装等一系列要求，其制冷供暖功率较强。缺点是目前造价较高。  
    置换式新风系统与分散式外墙新风装置
    建筑空调系统需要完成三方面的功能，调节室内温度（制冷、供暖）；提供过滤除尘的新鲜空气；调节室内空气温度、空气流通速度，避免噪声。
    欧洲新一代空调系统有以下特点：
    采暖（制冷）系统与通风新风系统分离；制冷用相对较高的水温（16~20℃），供暖用相对较低的水温（25~40℃）；标准办公室设计荷载较低30~60W／m2；办公室采用置换式新风系统，全部送新风，放弃交叉混合回风系统；分散灵活布置的空调系统，与使用功能相配合；满足办公室个性化需求，可根据需要个性化调节室内温度、新风量等指标。
    分散式外墙新风设备是新一代技术产品。目前国内所使用的窗型空调机，是一种制冷（供暖）机，没有提供新风功能。在室外空气质量较好的情况下，可以采用分散式外墙空调新风系统。根据需要，它可以将空气过滤、加热或制冷后送入室内，由于系统有良好隔声构造，可以保证隔绝室外噪声的要求。
    将这套系统与建筑整体的机械通风系统、热回收系统相结合，有可能完全放弃大楼的中央空调系统，当然包括其所需要的机房面积，这种系统非常小巧，可以安置在双层地面里吊顶里或是窗下墙部位。
    智能呼吸式双层玻璃幕墙
    欧洲双层玻璃幕墙技术已有近20年的发展历史，技术日益成熟，双层玻璃幕墙从构造形式上划分有：
    窗箱式双层玻璃幕墙；外廊式双层玻璃幕墙；通风式多层玻璃幕墙；封闭式双层玻璃幕墙。
    不同的构造适用于不同的使用要求，特别是不同的建筑整体能量体系设计。
    近年来欧洲智能玻璃幕墙技术的发展主要表现在两个方面：
    一是深入广泛的基础理论研究，特别是在提高舒适度和能量动态研究方面，各方面专业人员从不同角度对已建成的双层幕墙建筑进行大规模长时间的跟踪实测，掌握了大量的第一手数据，并提炼到理论高度，对幕墙的设计进行模拟和指导。

 另一方面是在幕墙与建筑设备、空调系统的配合方面又有新的进展、探索。如采用外墙新风装置设备，这种小型机具有高效通风采暖、降噪功能，可有效提高舒适度和使用灵活性。
    智能玻璃幕墙在欧洲发展得较快，如前所述，能源价格和环保意识是推动这项技术发展的主要动力。创造舒适健康的室内环境，减少员工缺勤率，提高企业效益与竞争力以及独特的建筑形象与表现力也是促进这项技术发展的重要因素。
    保险行业和一些大型跨国公司首先采用了这项技术。一方面表现了其保护环境的公益意识，另一方面建筑形象也代表了最现代先进的精美轻盈的通透、“民主”的公司形象，创造高舒适度的健康办公环境，虽然投资较高，但作为自己的地产，长期使用经营，运营成本可以收回建设资金的投入，经济上也划算。而作为出租性的办公楼，面对高科技等现代中小企业，双层幕墙办公建筑很有吸引力，能代表其新锐的公司形象，加之办公条件舒适，运营成本低，因而市场前景也很好。
    双层架空地面
    双层架空地面是欧洲现代办公建筑的标准配置，它是随着现代化通讯以及空调技术发展应运而生的一种建筑技术体系。
    世界上最早使用双层架空地面敷设通讯电缆的建筑是1877年柏林德国邮电大厦。现代建筑中双层架空地面，通常高度在80~300mm，里面可以布置所有现代化办公空间所需要的通讯和电缆设备。地面通常为模数600mm×600mm的板块构成，敷设完毕后可随时打开进行检修或增补电缆。室内家具布置发生变化时，可以灵活地重新布置电线、通讯线路的接口，适应性非常好。
    近年来由于置换式新风系统越来越普遍，送风管也布置在双层架空地面里，可以配合混凝土楼板制冷系统省去吊顶，使建筑层高大大降低，从而节约造价。现代化双层架空地面的面材可以选用石材、木地面、地毯或合成地面。承重板材为薄钢板或钢框架支撑的高密度合成板，支脚多为可调节的钢螺栓，支脚与地面采用铆栓或粘接方式固定。
    双层架空地面虽然目前造价较高，但非常受使用者欢迎，是高档写字楼地面构造的发展方向。
    高效太阳能光伏发电
    欧洲一些新型的太阳能光伏发电设施，可以结构到玻璃构造之中，并具有很好的遮阳性能，用这种产品建造的玻璃顶棚具有很好的透明性和遮阳效果，同时可以发电并网而又不影响建筑形象。
    欧洲建筑科技走在世界前列，借鉴其先进的设计理念，选择性地引进和开发适合中国国情的建筑科技，特别是研究和借鉴其生态节能环保技术，是推动中国建筑行业进步，走可持续发展道路的重要一环。
    重视建筑生态环保是当今欧洲建筑科技发展最迅速和最活跃的领域。欧洲先进的建筑技术都是围绕如何控制建筑投资成本与回收；提高建筑室内环境的舒适度，同时又节约能耗；利用新的技术手段创造动人的建筑形象这三方面而产生和发展的。建筑能耗在发达国家占能源总消耗量的40％以上。能源在欧洲非常昂贵，除了环保意识强烈以外，市场经济的因素是推动建筑生态节能技术发展的主要动力。