生态建筑建材的节能方式研究

叶志锋

（北京中厦建筑设计研究院有限公司，北京 100052）

进入二十一世纪以来，我国始终在倡导可持续发展，不论是经济的可持续发展还是社会的可持续发展，都需要以大自然为根本，与自然环境协调一致。建筑行业在过去近二十年的发展中，发展速度快，迅速成为我国的支柱产业之一。但同时对环境产生的负面影响也极为严重，主要包括对能源的消耗、有害物质的排放以及建筑废弃物的处理等。建筑行业对环境的影响很大一部分来源于建筑材料，所以生态材料对生态建筑的发展有着至关重要的作用。生态材料的使用不仅可以减少资源的浪费，同时可以保护环境，更能够实现真正的绿色建筑，所以对生态材料的研究非常必要。

1 生态建筑与生态建材概述

1.1 生态建筑的概念

具体的生态建筑，是指能够结合建筑当地的自然环境，运用科学的技术手段，使建筑与自然中的各种因素合理的融合在一起，从而形成一个良性的有机体。这样的建筑具备良好的室内气候条件，能够很好的满足人们对居住环境的需求，使人与自然相结合。从一定的层面来讲，生态建筑不是单指某一个或某一类建筑，生态建筑是一个宏观的概念。例如在选择生态建筑的材料时，最好能把这个建筑放到一定的区域方位内去思考，而不是单从这一个建筑上去考虑。

1.2 生态建材的概念

生态建材通常有很多名称，比如经常听到的“绿色建材”、“环保建材”都是指生态建材，它是指一种既安全又环保健康的建筑材料，更关注材料本身对人体、自然环境的影响。这一类材料对自然的资源消耗少，一般情况下使用城市的固体垃圾进行生产，使材料达到无污染、无毒害、保护环境的目的。生态建材并不局限于一个环节，而是一个系统工程的概念，从材料的设计、生产、应用到废弃物的处理，整个过程中都要与环境相协调。随着人们环保意识的不断增强，使用健康、高效、舒适、优美的环保型建材——“生态建材”成为追求的目标[1]。

2 生态建筑的建材节能方式研究

2.1 可再生能源建材节能方式

2.1.1 利用太阳能节能

建筑行业中对太阳能的利用已经非常普遍，可以分为太阳能光热应用和太阳能光电应用两种方式。

太阳能的光电应用在发电站应用的情况较多，对于居民个户还没有很好实现单独的太阳能光电应用。太阳能光电应用分为独立光伏发电系统和并网光伏发电系统，应用广泛的是并网光伏发电系统。这个系统是将太阳能发电站所产生的电能，通过光伏并网逆变器和相应的控制系统，输送到外部的电网中，再通过电网传送到各家各户。在我国将来的发展中，需要加大对光伏发电的普及力度，更多的关注光伏发电在日常生活照明与电器中的应用。

2.1.2 利用地热能节能

在生态建筑中，很多地方会用到热泵这项技术，是可以使能量从低位热源流向高位热源的装置。通俗的来说，热泵可以将空气、土壤等所含的不能直接使用的低位热能转化为能够利用的高位热能，从而节约煤炭、石油等燃料。在我国北方地区，最常用的是地下水源热泵，与传统的空气热泵相比，地下水源热泵节能性更好[2]。

2.1.3 利用生物质能节能

生物质是一种可再生的物质，它来自于植物、动物和微生物中。主要包括几方面：农作物秸杆和农业加工残余物；林木和林业加工剩余物；人畜粪便、工业有机废物和水生植物；城市生活污水和垃圾。在生态建筑中，有机物经过微生物发酵所产生的沼气可以为人们提供日常所需的能源。这不仅是一种良好的利用形式，也可以与太阳能、热泵相结合，共同实现低碳建筑的远大目标。想要实现建筑物的零排放，甚至可能产生能量输出建筑，只有对可再生能源的合理利用才能实现。

2.2 被动式建材节能方式

2.2.1 被动式节能方式定义

被动式节能方式是指在降低建筑物能耗的同时不使用机械电气设备的技术，这种技术对建筑设计的要求很高，但对机械电气设备的要求较低。详细的来讲，在生态建筑的设计过程中，通过对建筑朝向的布置、遮阳的设计、有利于自然通风的开口设计、建筑外围结构的保温隔热技术等，实现建筑物对采光、通风、采暖、空调等能耗的降低。通俗的来说，这种生态建筑即使在零下二十摄氏度的室外温度下，不需要空调或暖气的热量支持，自身可以维持适宜的温度。这说明建筑物不需要主动供应的能量，只需要通过合理的材料、设计、施工等技术手段就可以实现[3]。

2.2.2 被动式节能方式实现

在生态建筑中，要实现被动式节能，常用的技术手段有外围护结构、外遮阳、换气系统、气密性等。最常用的是在建筑外围增加维护结构，窗和幕墙是必不可少的，建材中的气凝胶玻璃能够达到高效保温的效果。传统的保温材料附着在建筑物外墙，保温效果不理想且不环保，而气凝胶玻璃不仅环保、密封性好、耐高温，而且方便施工。除此之外，在建筑物的外表面可以有绿植进行覆盖，屋顶可以采用架空的形式，同样使用植被覆盖。生态建筑可以合理的扩大朝南的窗户缩小朝北的窗户，在冬季可以增加南面窗户的采暖，同时减少北面窗户的散热。

2.3 被动式生态建筑蓄热节能方式

在生态建筑中，蓄热节能通常采用的是相变材料，这是一种可持续发展的新型建材。相变材料能够在相变的过程中将热量存贮在自身之中，也可以将热量输送给周围的环境，所以将这种材料合理的使用在建筑的维护结构之中，可以将室内温度始终保持舒适，减少外界温度变化所带来的影响。简单的来讲就是使用建筑外围结构来进行能量的存储，如果在夏季，夜晚建筑的楼板在通风的作用下降温，白天就使用降温的楼板来吸收室内的热量；如果在冬季，白天利用外围结构吸收太阳能等能量并储存，夜晚将能量释放到室内以减少温度的下降。

3 结语

所谓“生态建筑”，其实就是将建筑看成一个生态系统，通过设计建筑空间中各种要素，使物质、能源在建筑生态系统内有秩序地循环转换，获取一种高效、低能、无费、无污、生态平衡的建筑环境。本文通过对生态建筑和生态建材的简单介绍，深入探讨了建材的节能方式，由此看出传统建筑中的资源浪费严重，对生态环境造成了极大的影响，不符合我国可持续发展的理念。