温弗里德·霍伊斯勒博士现场演讲
建筑行业的可持续发展
温弗里德·霍伊斯勒博士 德国旭格国际集团
摘要：
不断增长的人口和经济、对于生活空间、生活质量及舒适度的不断追求得导致了原材料和能源的全球性紧缺。正在公开争论的关于这个问题的解决方案可以划分为两种截然不同的战略：自给自足战略和效率战略。自给自足源于个人行为。这种观念认为，必须通过一种温和适度的个人生活方式将能源消费降低到一定程度的课持续利用。而效率战略正相反，它意味着以最佳的方式转换和开采有限的自然资源。本文阐述了当今可持续建筑的可选方案及其进一步发展的概念设想。
节能建筑的特点在于，它能够使用最少量的能源保证高水平的舒适度。因此，一个真正优化能源和舒适度的幕墙应该能够对使用者的舒适度需求和变化的外部条件以这样一种方式进行反应，即建筑物的设计设备只有在极端条件下才需发挥只用。从根本上讲，这意味着将适合所处地区和用途的建筑结构与适宜的幕墙结合在一起。在大多数环境条件下，最敬爱的节能效果是由适应性强的幕墙组件和具有动态调节功能的安装组件提供的。
当今,能够最大程度满足客户需求并令他们富于激情的公司才是最成功的公司。因此，开启成功之路的钥匙不在于通过解决方案和建筑产品的标准化二降低费用，而在于使用兼具多样化智能管理的价值工程方法。
1、引言
当今的西方世界,特点是人口老龄化和日益增长的个人主义。相比之下,在亚洲国家盛行的情况则是人口增长,经济增长,增加了对于生活空间和资源的需求,对于生活质量和舒适度要求更高。这些都导致了世界性的原材料和能源短缺,并引发了对于人类造成地球气象条件变化的深入讨论。针对这个主题,正在公开争论的解决方案可以划分为两种截然不同的战略:自给自足战略和效率战略。自给自足源于个人行为。这种观念认为,必须通过一种温和适度的个人生活方式将能源消费降低到一定程度的可持续利用。而效率战略正相反,它意味着以最佳的方式转换和开采有限的自然资源。
我们目前在建成环境中犯下的错误将会导致长期的经济和生态负担。此外,众所周知的是,目前很大比例的能源产品来自于不可再生资源,例如原油,天然气,煤和铀。最近的指标给出了一个相对明了的评估,指明原材料仍然可供使用的时间段是多么的短暂。因此,我们需要节能建筑并尽可能提高可再生能源的应用比例。这篇文章阐述的是当前创新型幕墙的各种方案及其未来发展的设想概念(图1)。
2、能源与舒适度
人类的努力和幸福与舒适度密切相关。从传统的简单的立场看,节能通常伴有舒适度水平的降低(图2)。但是,节能建筑的突出特点在于,它能够使用最少的能源保证高水平的舒适度。一个真正优化能源和舒适度的幕墙应该能够对使用者的舒适度需求和变化的外部条件以这样一种方式进行反应,即建筑物的技术设备只有在极端条件下才需发挥作用。从根本上讲,这意味着将适合所处地区和用途的建筑结构与适宜的幕墙结合在一起【Lit.1】。在大多数环境条件下,最佳的节能效果是由适应性强的幕墙组件和具有动态调节功能的安装组件提供的。
在温带地区,幕墙的最主要功能首先包括保证充分的密封性和有的放矢的隔热保温性能。这些要求全方位地优化幕墙的框架、玻璃和不透明的区域,目的在于通过减少热传导、对流和长波辐射的交换最大程度地降低幕墙的热量流失。组件内的热桥和各个组件的连接处也是非常重要的。现在,可以使用高质量的双层和三层保温玻璃以及玻璃卡子。支撑这些的是隔热的框型材,框中设计独特的隔热条(图3)使得玻璃槽口处的热量流失降低到最小。通常情况下双层幕墙会被建议做出更大的改进。然而,这些因素对于热量流失的影响往往被高估了(图4)。安装在外部的可移动型临时隔热装置(使用真空技术最为理想)能够明显地达到更好的效果(图5)。幕墙的隔热性能越好,通过通风流失的热量就越明显。原则上必须防止进行不受控制的开窗通风。除非将它留给一个节能意识很强的用户,否则还是要避免使用不受控制的窗通风形式。使用电动窗扇(例如Schuco TipTronic)实现的按需的控制通风系统可以提供替代方案。机械通风系统会导致投资和运营成本的增加。但是,如果给他们加装有效回收热量的热交换器,就能减少通风造成的热量流失。
然而,优化能源消耗并不一定能终结热量流失。通过运用被动式太阳能,建筑物本身也可扮演太阳能集热器的角色。透明和半透明的窗和及幕墙表面捕获太阳能。热能转换在外层墙面或表面中完成[Lit.21]。在内部热负荷较高和具有大面积玻璃的建筑中,如果不采用次级措施,则太阳辐射会导致夏天室内过热。好的遮阳装置能够减少渗透入室内的太阳光线,由此而降低没有空调建筑的室内过热状况。在有空调的建筑中,这些装置一方面最大程度地降低了制冷和投资成本,另一方面则使得用于制冷和运转的成本大幅度降低。关于遮阳主题的概念设想,目前有众多可选择的解决方案和优化方法[Lit.3]。
建筑方法和建筑储存量的可实现性、以及楼宇控制服务和运行方法的各种方案,都是在开发可利用的太阳能和解决室内过热中的决定性因素。使用电动窗和通风扇可以实现建筑的更快更广泛的夜间制冷。如果储存空间足够大,本地气候条件又能提供足够的昼夜气温波动,则可以不使用空调装置。
日光管理系统目的在于通过分散偶然进入室内的日光来优化室内的照明。以这种方式同时还能降低制冷负荷,因为幕墙周围的过量日光能够被减少,而热量恰恰是来自于这些日光中的。被动系统依赖于定义太阳在一天和不同季度中多变位置的功能[Lit.4]。主动系统同样能够将多云天气的作用考虑在内。然而,只有当眩光和遮阳系统、备份照明、供热和制冷系统能够控制完好并装配有智能控制系统时,才能充分开发利用日光。
3、多用途幕墙
如果幕墙为实现节能高效进行了优化,那么也值得思考一下如何利用可再生能源满足剩余的能源需求。在这种情况下,两种不同的主动开发利用太阳能的方式特别值得关注:电能和热能。光伏技术已经走出了实验阶段[Lit.5]。目前,其应用范围涵盖了与幕墙和屋顶的整合以及太阳轨迹跟踪遮阳装置(图6)。
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