绿色智能,引领未来建筑新趋势

黄俊,毕业于同济大学建筑与城市规划学院建筑系本科,后赴德国深造,于德国斯图加特大学建筑与城市规划学院完成建筑学硕士学位,曾就职于多家斯图加特建筑师事务所。2004归国创建STI思图Ÿ意象建筑与城市设计工作室,现任思图Ÿ意象(上海)设计咨询有限公司设计总监。

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建筑节能任重道远

21世纪,当我们享受着社会进步所带来的便捷时,能源危机正不可避免地轰然而袭。除了交通和工业两大能源消耗杀手之外,建筑能耗已跃居榜首,成为最大的能耗黑洞。2009年,中国房地产研究会副会长顾云昌在“西部低碳经济与绿色建筑产业”高峰论坛上表示,“中国现在每年新建的房屋面积占到世界总量的50%,而建筑能耗占到中国全社会能耗总量的40%。”虽然各地政府大力提倡节能建筑、绿色建筑,然而由于造价、设计、相关法规以及供应商配套等因素,中国建筑行业要走上节能可持续发展之路似乎仍有待时日。

其实早在上世纪70年代,西方社会就提出了节能建筑这一概念。“节能建筑是一个完整、精密的体系,而不仅仅是把房子造出来这么简单。一栋建筑从立项、规划、设计、材料、建造、竣工,使用到几十年后的维修,还有使用者的行为,都是环环相扣,层层影响的。” 黄俊介绍道。“好的设计、高品质的材料、优良的工艺、正确的使用行为及不可缺少的日常维护保养是构成节能建筑真正起到节能作用的五大因素。”

设计是所有建筑的第一步,其中首当其冲的就是建筑整个形态的设计,只有简约才能使接触面和散热面相对较小,达到更好的节能效果;同时必须根据不同用途和功能来设计采光通风需求。材料和工艺是相辅相成的,一方面政府需要有一整套完善的检测体系,确保施工材料的质量;另一方面,建筑工人需要相应的专业知识和技能,才能按正确的工艺使用材料,完成建造。而使用者行为往往直接关系到节能建筑的持久性有效性。“在欧洲,政府通常会给低能耗住宅居住者发放指导手册,引导他们如何节能。比如因为低能耗住宅通常使用机械设备来解决通风,所以建议居民每天开窗自然通风不要超过3次,每次不超过半小时等,使节能效果最大化。因为如果室内外温差太大,自然通风的能耗会很大,采用带热回收装置的机械通风设备更节能。”他补充道。

如果说设计、材料、工艺、使用者行为、日常保养是建筑达到最大节能的基本硬件条件,那么“智能化设计”可以使建筑更具人性化、智慧化,进而创造一个优质、舒适、安全、便利、节能、环保的使用空间。所谓智能化,就是将建筑与通信、计算机网络和监控等各方面的先进技术相互融合、集成为最优化的整体,具有设备高度自控、信息管理科学、服务优质高效、使用灵活方便和环境安全舒适等特点。

在功能方面,智能建筑在保持传统建筑功能的基础上,优化了使用者的生活方式和居住环境,帮助有效地安排时间、节约能源,实现电器控制、照明控制等,提供了全方位的信息交换功能。在操作方面,它能够给住户创造简便的生活方式、舒适的生活环境、经济实用的家居控制手段。在结构方面,智能建筑采用先进的通讯总线方式,其产品部件安装时无需对住宅内已有的居住环境进行大幅度的改造,无需复杂的布线及添置新的设备材料,即可形成控制系统。

“举例来说,智能建筑可以根据不同空间需求提供相应的照明效果,一方面使能源得到最有效利用,一方面提升使用者的居住体验。比如办公室需要三百流明,会议室五百流明。当照度达不到这一要求时,智能系统会根据室内的光感应来自动开灯,或者根据外面的太阳炫光自动遮阳。在目前全球能源日益紧张的趋势下,我相信这样的智能建筑是未来中国、乃至全球建筑行业以及城市规划的必然发展趋势。”根据黄俊的介绍,虽然目前中国大多数建筑的智能化发展水平在理念或设备条件方面尚与西方发达国家存在较大差距,但是只要在设计规范方面提高技术标准,安装方面提升工艺水平;在监管方面加强政府重视并采取强制性规范,也有望在数年内赶上发达国家。毕竟在全球一体化的大背景下,硬件设备的制造与采购已经不再有大的障碍,设计与管理标准是主要的制约因素。

项目案例

双层玻璃幕墙,智能美观的完美结合

近年来,中国大力发展绿色节能建筑,由此诞生了一批技术上极具前瞻性的建筑作品。黄俊认为,位于上海长阳路的上海烟草(集团)科教中心就是其中之一。此幢建筑采用德国旭格集团设计的呼吸式双层玻璃幕墙系统,不仅璀璨绚丽,更完美结合上海地区夏热冬冷的气候特点,最大化地因地制宜。

传统办公大楼为了达到采光效果,往往大量使用通透性比较好的玻璃。但是玻璃面越大,热量流失也越高,容易造成夏天热辐射高,冬天热损失高的局面。为避免这种情况,德国旭格集团为其设计了呼吸式双层玻璃幕墙系统。该幕墙系统采用 Low-E 玻璃,即低能耗玻璃或者隔热玻璃。“但是仅仅只有一层玻璃是没用的。由于炫光比较厉害,太阳光直射进来很难受,所以要加外遮阳。”黄俊说道,“同时,考虑到可调节方向的外遮阳百叶抗风压比较差,加之上海台风有时无比凶猛,外遮阳百叶很容易破损,所以要在外面再加一道玻璃。”由此便形成了外层玻璃 – 中层遮阳百叶+机械通风装置 – 里层玻璃的双层构造。这便是中国目前为止最具代表性之一的节能幕墙系统——呼吸式双层玻璃幕墙。

值得一提的是,该幕墙中间有一个相对封闭的六十公分夹层,用于空气交换。启动幕墙控制系统时,玻璃幕墙的外层和里层会徐徐开启,室外空气可从外墙下部进入夹层,又可从上部排风口离开夹层,使这一空间经常处于空气流动状态,热量也在这一空间流动,因此得名“呼吸式幕墙”。这样一来,该幕墙系统可以在夏天随时排放热量,也可以在冬天低温时储存热量,以实现智能、合理的能源利用。

窗户,远没有你想的那么简单

在整栋建筑中,有一个部分常常被忽略,但又息息相关着使用者的居住品质。这便是窗户。黄俊表示,“窗户的作用远不止通风、观赏景色这么简单。设计合理的窗户更可以让室内的温度、湿度、空气、光线得到有效的保障,成为智能建筑中不可或缺的组成部分。”

德国,作为全球精密科技和建筑行业的领军国家,在建筑门窗领域有着独树一帜的技术和先进理念。旭格秉持优秀的德国品质,为其门窗产品采用最高标准的测试,包括气密性、水密性、 抗风压实验等,旨在以最苛刻的实验环境来模拟生活场景,从而创造最无与伦比的居住享受。

上海虽是亚热带季风气候,但倘若碰上持续半个多月的梅雨或是台风天气,窗户的保护力就显得无比重要。为此,旭格在窗户的实验环节使用高压水龙头和模拟十一级台风直接冲刮窗户,确保其能成功阻挡暴雨或大风天气。除了测试严格把关,窗户的设计和安装,以及使用的材料都大有讲究。旭格窗户设计多半沿袭德国传统——内开内倒。“这样的设计显得合理且安全系数更高。” 他说道,“首先,如果窗户外装了外遮阳,内开内倒的开启方式和外遮阳不会有冲突。其次,每次采用内倒方式开窗时,气流都是缓慢进入室内,不会把屋内东西吹落一地。在高层建筑中,这样的设计可以把擦窗的风险降到最低。”此外,旭格窗户还有一些人性化的小设计,比如可以装配安全锁,以满足用户的多元化需求。

铝合金窗户,具有耐用、坚固,耐撞击,强度大等优势,但它也有一个致命弱点——隔热性能差。为此,旭格特意在铝合金窗户型材中间添加了高强度尼龙胶条,把型材一分为二,这样可以减少室内外通过窗户进行的热交换,以达到夏季隔热,冬季保温的效果。

“思想决定产品,细节决定成败。”在黄俊看来,正是无数细节问题,决定了一幢建筑的成功与否。下至窗户,上至智能控制系统。无论是小装备,还是大部件都是实现绿色、节能建筑的关键因素。

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