可持續建築廣泛涉及建築設計、暖通、建材、自動化等多項專業技術的不斷完善和良好配合。我們必須將可持續建築視為壹項極其復雜的系統工程，著眼於綜合效益的可持續性。本文從提高圍護結構熱工性能、建築設備技術、新能源技術、新材料技術等方面介紹了可持續建築技術。
1前言
我們向大自然索取資源以滿足城市化的需要，然後向大自然排放廢物，最後面臨資源枯竭、環境汙染威脅生存的尷尬局面。在這種情況下，可持續發展的理念逐漸被越來越多的人所認可。可持續發展要求人們放棄高能耗、高增長、高汙染的粗放型生產方式和高消耗、高浪費的生活方式，以保持資源的可持續利用。建築業是壹個典型的以大量消耗資源和能源為基礎的行業，人們已經開始研究如何實現可持續建築。1994 165438+10月，首屆可持續建築國際會議在美國召開。會議對可持續建築進行了全面的討論，指出可持續建築的主要問題是資源、環境、設計和環境影響及其相互協調。各國都有建造可持續建築的嘗試，如美國的“資源保護屋”、英國米爾頓凱恩斯的能源公園、丹麥的可再生住宅等。縱觀這些建築，可持續建築技術應該具有以下4R屬性:
資源——保護和合理利用資源，適度開發自然資源；
減少——降低能源消耗，減少能源消耗對環境的有害影響，減少汙染物排放；
復合——充分利用當地材料和現代高科技加工新型生態節能建材；
回收-資源和建築材料的回收，變廢為寶。
我們尋找可持續建築最關鍵的部分，並提出相應的解決方案。首先，可持續性要求能耗低。這意味著，除了做好外圍護結構的保溫，降低冷熱負荷外，暖通空調系統中各種新技術的應用也是實現建築節能的重要途徑。其次，可持續性要求能源的可持續性，新能源技術在建築領域的應用也是壹個非常重要的思路。最後，為了對環境影響小，需要回收自然資源和建築材料等人造材料。
2實現可持續建築的技術途徑
2.1圍護結構保溫技術
以民用建築為例，冬季熱負荷包括建築圍護結構的耗熱量和加熱通過門窗縫隙流入室內的冷空氣的耗熱量。因此，提高圍護結構的熱工性能是降低采暖能耗的最重要途徑。在我國建築節能規劃目標中，建築圍護結構承擔了47.2%的節能任務。
2.1.1外墻
通過分析基本耗熱量計算公式Qj=AK(tR-to，w)a(a為溫差修正)和冷負荷計算公式Qc(τ)=AK(tc(τ)td)kαkρ(kα為外表面放熱系數修正，kρ為吸收系數修正)可以看出，節能主要依靠控制圍護結構的表面積A和傳熱系數K，同時改善外表面的物理性能。有相應的降低負荷的措施如下:
1)優化建築造型，用最小的建築外部面積包含最大的建築空間，即減少墻體外部面積的影響。表面積與體積的推薦比值為0.4。建築體形系數每增加壹分，建築能耗就會增加5%左右。還應考慮合理布局，如將電梯、樓梯、管井、機房等布置在建築的南側或西側，可有效遮擋太陽輻射，降低室內得熱量。
2)應采用隔熱、傳熱系數小的墻體材料。這類外墻材料包括各種砌塊、復合輕質墻板和外墻復合墻體保溫技術。
3)外裝修盡量采用淺色處理，采用光滑的飾面材料，降低kρ，減少表面對輻射的吸收；
4)太陽熱量在硬地板表面的積累會導致建築周圍溫度的升高。如果改用綠地，室外近地面的空氣溫度會降低。降低室內外溫差，從而降低冷負荷。
5)研究生態性能好的外墻，比如“透氣外墻”。
2.1.2窗口
窗戶的傳熱系數遠大於墻體，而且經常開著，是冬季耗熱量的關鍵部分。窗戶的冷負荷分為瞬態得熱量和太陽得熱量，太陽得熱量是室內通過窗戶玻璃獲得的太陽輻射熱量，其計算公式為QC(τ)= acsidjmaxclq(a-窗戶的有效面積，Cs窗戶玻璃的遮陽系數，Ci-窗戶內遮陽設施的遮陽系數)。從公式中可以看出，窗戶的節能技術主要包括:
1)結合建築的朝向和緯度，合理控制窗墻比，如高緯度以南的窗戶面積要大壹些，以便更好地利用太陽輻射，減少采暖能耗。適當確定建築物的挑檐和遮陽板的尺寸，安裝可調節的百葉窗和窗簾，並調節室內日照。或者采用遮陽系統，壹般安裝在向陽的立面或采光頂上，可以控制和調節，在不同的時間，根據不同的需要遮擋、反射和引導光線進入室內。
2)采用多層窗戶或中空玻璃，利用空氣夾層的低熱阻原理，降低玻璃的傳熱系數。普通單層玻璃的k值約為6.4，而中空玻璃窗的k值約為3.0，大大提高了隔熱性能。選擇氣密性好、導熱系數低的塑料窗框代替普通金屬窗框，可以有效減少冷空氣浸入。
3)采用吸熱玻璃、鍍膜反射玻璃、夾層換玻璃等技術，降低玻璃的Cs，通過玻璃有效防止太陽輻射和室內熱輻射。但這些高科技產品價格昂貴，希望在發展玻璃深加工的同時能降低成本，使其廣泛應用於住宅。
2.1.3屋頂
1)采用高保溫材料。目前我國平屋頂保溫材料普遍采用加氣混凝土和膨脹珍珠棉，保溫性能壹般。近年來，廣東等地推廣使用了壹種預制保溫磚，可以直接鋪設在結構層上。有的地方用舒樂板做屋頂保溫，取得了很好的效果。新開發的防水珍珠保溫板具有透氣、質輕、憎水性高、強度高、保溫性能好的特點。
2)屋頂應提供有效的隔熱層。可以防止大量輻射熱侵入室內，減少空調等能源消耗。保溫層設計時，既要保證壹定的保溫空間，又要保證保溫層能夠通風，及時帶走熱量，這樣才能有效保證保溫效果。我國傳統的坡屋頂設計能較好地滿足這壹要求；
3)儲水隔熱屋面。利用水生植物遮陽、反射和吸收太陽輻射，利用蓄水蒸發提高隔熱效果；條件允許的情況下，用土覆蓋屋頂，做成植被屋頂。上面種植密葉植物，用植物遮陽，覆土作為隔熱層，提高隔熱性能。
2.2新的暖通空調技術
建築能耗的降低主要體現在暖通設備裝機容量的降低和運行的經濟性。因此，暖通空調技術措施的完善和實施是實現建築節能的根本途徑。
2.2.1供熱新技術
我國北方住宅冬季供暖必不可少，以集中供暖為主。熱源供應的主體是供熱公司或居民鍋爐房。目前我國市政集中供熱比例為46%，分戶供熱比例僅次於市政集中供熱，為44%。分戶供暖模式的特點是用戶可以根據自己的喜好選擇，熱量也可以單獨計量。隨著清潔能源的使用和新技術、新產品的出現，選擇多種供暖方式成為可能，集中供暖方式的壟斷地位受到挑戰，集供暖和熱水於壹體的獨立分戶供暖方式層出不窮。各地應根據當地的氣候、能源條件和建築條件，發展和采用適宜的節能采暖方式，如輻射采暖，主要依靠采暖部件與結構內表面的輻射換熱，為各房間提供采暖(制冷)，以增加熱舒適性，減少房間上部溫度升高造成的無效熱損失，從而節約采暖能耗。
2.2.2通風空調新技術
目前廣泛采用的是風機盤管加新風系統和定風量全空氣系統，但以下幾種系統形式節能效果較好，建議因地制宜選擇使用。
1)盡量采用自然通風。自然通風可以降低制冷負荷，帶走室內有毒異味物質，其驅動力是室內外溫差產生的熱壓和風壓差。這種被動式通風空調技術不需要開啟風機和制冷，所以要充分考慮，在春夏秋冬過渡季節等溫和天氣下設計為直接對流通風，達到基本零能耗；在炎熱無風的日子裏，盡量設計利用煙囪效應和風塔效應把風吸進來。
2)可變制冷劑流量VRV系統。直接用制冷劑做傳熱介質，每公斤傳遞的熱量為205KJ/kg，差不多是水的10倍，空氣的20倍。同時可以根據室內負荷的變化即時調節容量，使VRV系統在高效工況下運行，節能效益明顯，經濟效益顯著。
3)水環熱泵空調系統。小型水/空氣熱泵機組通過水環並聯，構成以熱泵供熱供冷為主要特征的回收建築余熱的空調系統。節能環保效益顯著。
4)蓄能空調。利用夜間低電價蓄冰，白天提供冷量，可以起到削峰填谷的作用。
5)變風量空調的變風量系統。送風狀態不變，改變送風量以適應室外氣象變化，從而降低冷水機組的制冷量和風機的能耗。
6)熱泵空調技術。將自然環境(太陽能、空氣、水、土壤)中的低能轉化為高能。以地源熱泵為例，土壤溫度在壹定深度地層內達到壹個相對穩定的值，冷熱介質在這些區域換熱後可以直接用於空調系統。在未來，利用地下土壤中的冷或熱能將成為最重要的可再生能源之壹，因為這種能源無處不在，而且沒有汙染物排放或產生。另壹方面，運營成本極低，只需評估初期投資回收即可。
7)區域供冷技術。這樣可以使用高效率的大容量機組，考慮負荷錯開系數可以減少裝機容量。與分散冷卻相比，大大減少了機房面積和管理人員，能源利用更加合理有效。
與上述空調技術相比，仍有不盡如人意的地方:采用自然通風時，如果建築周圍環境質量較差，容易引入外界空氣汙染等不利因素，並可能導致熱/冷損失，降低隔熱效果；考慮到制冷劑價格帶來的環境汙染，VRV系統的容量不可能很大；采用水環熱泵的建築必須有內外隔斷；儲能空調只有在晝夜電價相差較大時才有意義；變風量系統的自動控制很難實現，國內成功的例子很少。地源熱泵的地溫分布測量不完善，以及鋪管工藝和管材的選擇，如何保持壹年從地下獲得和排出熱量的平衡。水源熱泵回灌成本太高，要求有環保水源才能實現。因此，總的來說，因地制宜、合理設計是利用這些空調技術達到節能降耗目的的前提。
無論采用何種形式的通風空調，都應註意自動化技術與暖通空調技術的配合，從而更好地實現建築設備系統運行控制過程中的合理設計、有效利用和節能。建築自動化是實現建築設備系統(如采暖空調系統、給排水系統、照明系統、交通系統、消防系統、安防系統、辦公系統、通信系統等)的監測、管理、運行和控制的自動化。)，根據室外氣候條件和室內參數設置，自動調整空調制冷系統的運行參數，真正使設備響應當地氣候，在提供所需建築環境的同時，保證建築設備能夠滿足初期投資、運行費用和維護。
再者，暖通設備的選擇要考慮各種節能優化措施對設計負荷的影響，負荷計算不能再參考舊圍護結構的熱工性能，否則計算的冷熱負荷與實際冷熱負荷會有較大差異。還應根據具體情況選擇合理的安全系數，從而為暖通設備合理選擇裝機容量，以節省初期投資，精確控制運行工況，節約運行成本。此外，照明負荷、辦公設備能耗指標、建築內人員密度等，應采用反映實際情況的合理參數值進行估算，而不是僅僅依靠設計手冊中的預算指標或經驗數據。
此外，整個能源系統的總體設計應與城市規劃相結合，暖通空調系統應研究合理的能量轉換和能量傳輸系統，重點是中國北方的熱電聯產、長江中下遊的供熱和制冷模式、適合集中供熱和制冷的大型制冷和供熱裝置，以及電、氣、冷熱源和儲能綜合規劃的能源系統。能源系統設計的微小變化也意味著能源消耗的大幅度減少。
2.3新能源技術
21世紀應大力開發利用太陽能、風能、水能、生物質能等綠色能源，實現壹定程度的能源自給，保護未來的生態和環境，為未來的發展提供優良的基礎。太陽能是自然界可利用的最豐富、最方便的綠色能源，應首選被動式太陽能技術，主動式太陽能技術作為補充。被動式太陽能利用可以設計在地面和屋頂安裝壹些裝置直接利用太陽能，如太陽能恒溫室；外圍護結構的空氣層也可以填充高效熱反射材料，達到保溫隔熱的目的，而在陽光寒冷地區，外圍護結構可以設計為蓄熱材料；太陽能收集器或其他設備也可以用來收集、儲存和轉換太陽能。設計時要考慮當地的氣候特點，充分利用當地的氣候資源，避免因大量使用人工能源而造成居民與自然的人為隔離，同時也節約能源。通過窗戶集熱板系統、空氣集熱板系統、透明熱阻材料復合墻體等可以實現太陽能的主動利用。
2.4可再生技術
可再生技術意義重大:變廢為寶，同時解決汙染問題。用可再生資源逐步取代不可再生資源領域，以滿足未來建築必須面對的挑戰，如環境生態保護、最小能耗等。壹方面要實現自然資源的再生，另壹方面要努力實現垃圾、建築材料等人造材料的可再生利用。
雨水等自然資源可以收集起來，引入水庫，經過適度凈化後用於澆灌花園、清潔和沖洗廁所。蒸發效應還可以用來冷卻外部結構或建築構件，配合自然通風，以清潔環保的方式保證室內空間的熱舒適性。
垃圾處理和減量化是解決問題的關鍵。分類回收和無害化分解可用於建築和生活垃圾。比如廢紙、廢紙板可以做成保溫材料和背襯；管道和地毯可以用廢塑料制成；廢舊電池回收可以回收很多金屬等等。施工過程中會產生垃圾，所以在建築設計中要註意尺度和符合模數的推敲，選擇高效精密的產品，考慮材料的維護和更換周期，采用更環保的施工管理模式。此外，要充分利用剩余能源，重視建材和生產中三廢和余熱的綜合利用和開發。
傳統建材的生產-使用-廢棄過程，可以說是壹個抽取大量資源，然後將大量廢棄物排放回環境的惡性循環過程，忽視了環境的協調性和舒適性。其中，最關鍵的是利用混凝土和水泥固體廢棄物生產生態環保建材。
我國每年澆築混凝土約1.5-2億m3，開挖砂約1.1.1.4億m3。廢棄混凝土的量約為60億m3，其中壹小部分用於填築海岸，作為道路和建築物的基礎墊層，大部分用於填埋，不僅占用大量土地(甚至耕地)，而且汙染環境。由於廢棄混凝土砌塊中含有大量的砂石骨料，如果能夠就地回收，經過破碎、清洗、分級後作為骨料重新利用，不僅可以降低成本，節約自然資源，還可以減少城市環境汙染。目前，中國每年生產5億多噸水泥，消耗大量石灰石、粘土和標準煤，產生大量粉煤灰、壹氧化碳、二氧化碳和二氧化硫，嚴重破壞生態平衡。水泥行業要大力提高資源利用率和廢物回收率，充分利用其他工業廢渣。
3結論
可持續建築強調建成環境與自然環境的和諧存在和有機結合，從土地開發、建築布局、建築材料選擇、建築使用維護、建築拆除等全生命周期體現對自然資源需求少、能源消耗少、環境影響小、循環利用率高的新特點。
壹般來說，應首先選擇最優設計，結合具體建築盡量采用簡單適宜的技術，盡量適應環境的特點，依靠自然力滿足舒適性要求。雖然這種方法被認為是壹種被動技術，但它在節能和環保方面的作用不容忽視。另壹方面，我們應該用辯證的觀點和審慎的態度對待新技術。從整體性和協調性來看，壹些所謂的可持續技術只是某些環節某些屬性的提升，並不壹定代表整體水平的提升。相反，有時大量的高能耗建築設施及其建設會大大抵消其積極的壹面。為了實現可持續建築，應以建築和暖通空調行業為起點，以材料和自動化行業為支撐，提高建築的綜合效益，使建築環境與自然環境和諧發展。
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