辽宁辰威集团近年来一直致力于被动式房屋技术在中国的推广,并与住建部、德国能源署以及大连理工大学建立了战略合作,共同研发、设计更适合我国北方环境的被动式房屋。大连理工大学陈滨教授日前接受媒体采访。
高楼林立,是一个城市繁华的标志,这些钢铁丛林,在构建我们城市和住所的同时,也在消耗着大量的能源。目前我国在建筑使用过程中直接消耗能源约占全社会总能耗的30%,使用钢材、水泥等生产能耗,占总能耗的16.7%,两项相加,我们已经十分短缺的能源,有近一半是被建筑消耗的。大连理工大学建筑环境与新能源研究所所长陈滨,多年从事建筑环境和可再生能源与建筑集成技术的研究,在北方生活的她,对建筑的能耗,有着深切的体会。
媒体:说到节能,我想每个人都有节能的办法,比如说家里的照明采用节能灯泡,电器在不使用的状态下随手关闭电源开关等等。这些其实之似乎降低建筑能耗的一小部分,您有没有想过,您所住的房屋,您所看到的建筑,本身就是一个庞大的能源消耗体。
陈滨:北方最主要的能耗就是冬季采暖,一个是时间非常长,另外,庞大的城市供暖系统,也导致了非常多的资源消耗、能源消耗。我国建筑不仅能耗高,能源利用效率更是低下,仅以建筑供暖为例,单位建筑面积采暖能耗为同纬度发达国家的三倍以上,仅北方冬季采暖就要耗煤1800万吨,直接经济损失70亿元。
建筑能耗包括居住建筑和公共建筑使用中的能耗,其中,以采暖、空调、照明能耗所占的比例最大,造成这种高能耗的原因,其实跟建筑的早期设计有着密切的关系。建筑师在早期设计阶段其实是有很多策略可以来实现采暖、降温、通风和采光,来降低能耗的。
在陈滨看来,建筑能耗没能在早期设计阶段得到控制的原因,在于建筑学科的分割,各学科之间又没有良好的沟通,同时呢,针对被动式环境调控的方法上缺乏较完善的设计规范,而建筑能耗这个问题,是上个世纪70年代由欧洲科学家最早提出来的,这是因为在二战之后,欧洲大陆百废待兴,人们对住房的需求也在急剧的增长,正是在这种时代背景下,一种工期短、结构简单的现代化建筑大量的出现。而我们国家在上个世纪五十年代,也陆续地建造了类似的建筑,这样的建筑曾经满足了人们的住房需求,但是它主要是用水泥预制板建造的,所以保温性能很差,人们要想达到舒适的目的,就需要消耗大量的能源。
媒体:如果在建筑设计中降低它们的能耗,那为什么建筑的能耗还会居高不下呢?
陈滨:建筑师他在早期设计阶段,更多的是关注功能上和所谓美学上的设计考虑的,所以这个建筑的热功特性,以及环境气候条件的考量就有所欠缺,导致他这个建筑物的能耗非常高。另外一方面,暖通专业是非常被动的,你建筑师设计成什么样子,我们就只能针对你这个房屋,你冬天缺多少热量,我们就供给你多少热量,你夏天需要降温多少,我们就供给你多少冷量。那么在这个过程中间,就变成建筑是高耗能的了。
改革开放以后打开国门,我们实际上学习引进了非常多的西方工业化的房屋建造技术,一方面加快了我们建筑的建造速度,但是另一方面却失去了地域文化的一些特征以及气候特征,变成了一种相同的模式,也就是工业化的产品,不管你是在上面地方,全是实行的同一种标准,统一的工业化的产品。
随着我国城市化进程的加快,鳞次栉比的高层建筑成为城市现代化的显著标志之一,这些外星新锐、装修豪华的高层建筑,虽然节约了城市的土地和空间,可它却丧失了建筑设计中最为重要的一个环节。
陈滨:我们首先就要考虑这个地方的气候特点,就是这个不同地方的气候特点可以使我们在进行建筑设计的时候,有效地利用当地的一些有利于我们来降低能耗、降低营造室内环境所需要消耗的自然条件。你比如说风,有些地方的风速和风向,我们就可以利用它来进行自然通风。冬天有些地方日照比较充足,我们可以利用太阳能辐射热,就可以实现冬季的采暖。
媒体:我国南北方温差比较大,不同气候环境让各地的建筑也有了不同的变化,即使是同一种建筑材料,所用的地域不同,它所造成的能耗也有着很大的差异。上个世纪九十年代,我国各地建筑中出现了大量的玻璃幕墙,一座座写字楼、商场都披上了透明的外衣,而在这种漂亮的外衣下,付出的竟然是高能耗的代价。有数据显示:玻璃幕墙能源消耗量,南方远远高于北方。
陈滨:大面积的玻璃窗,就是现代化的一种时尚,就是这样的一种生活方式,导致夏天大量的太阳得热通过玻璃窗进来,我们空调就要花费更多的电来降温,从住在里面的人来讲,他可能觉得这个房子挺明亮、挺舒服的,但是对于我们建筑来讲,能耗就是大幅度升高。
如何才能让建筑和当地的气候环境有机地结合在一起,一时成为了陈滨教授研究的方向。
陈滨:这些老房子以前都建了防空洞,现在防空洞用来储藏酒作为储藏室。刚才我们也进去测了一下,这个防空洞里面的温度非常低,尽管我们现在是盛夏,但是防空洞里面的温度只有15到19度左右,那么这样的一个温度呢,其实我们完全可以把它利用起来进行夏季的降温。
媒体:经过了大量的走访、测量,陈滨教授发现:陕北的窑洞要比现在的高层建筑节能20%,岭南地区的骑楼、吊脚楼,也要比现在的居民楼节能30%。由此可见,中国传统建筑手法,就是利用了自然的条件,因地制宜地建造了各种既有地方特色,又节能环保的建筑,而这恰恰是教科书本中所没有的。
陈滨:我们发现,的确我们古人或者在传统民居的营造过程中间,他们真的就是充分地考虑了房屋、自然非常和谐共存的这种关系,以及考虑人和自然的和谐共存关系。而恰恰这些东西,现在的教学体系里我们很少涉及,所以我们就想到要去挖掘,想去找到描述我们古老传统的房屋建造方法。
在大多数人痴迷西方建筑的时候,陈滨教授却开始研究其了中国的传统建筑。
陈滨:西北地区的窑洞,实际上它主要是利用了当地的一些地质条件,你比如说它有很厚的黄土层,实际上最早的窑洞,很可能就是在黄土里面挖一个洞,非常简单地挖一个洞,它利用了很厚的土壤层的所谓的热惰性,使室外空气的温度变化对它洞里面的影响非常小,所以这都是一些因地制宜的、适合当地气候的一些传统民居。
媒体:陈滨教授在研究传统民居、传统建筑的同时,开始思考自然和建筑的关系、人和建筑的关系,怎样才能让现代的建筑不仅节能而又舒适呢?这样的研究让陈滨有了新的发现。
陈滨:在这个研究过程中间,后来我们发现,现在采暖通风的系统设计过程中间所依据的一些设计参数,其实是有很多不合理的地方,你比如说我们把冬天和夏天的室内环境温度设成恒定的,也就是说把冬天南北方的温度都设计成一样的,比如说冬季采暖我们设计成18-20度,夏季开空调的时候,我们可能是设计到26-28度,这是设计规范所规定的。可是我们也注意到,很多人不愿意长期呆在一个人工环境里面。
媒体:我们现在的生活环境,大多是倾向于恒定的,就是这样的一个不变温度,让我们的肌体功能开始衰退,因为在我们的中医理论当中认为,气候条件对人的脏腑、经络和气血流动有着很重要的影响。而目前的集中供暖方式,仅能满足室温的要求,湿度只能靠自己来调节,那么人、建筑和气候三者之间,到底应该是一种什么样的状态呢?陈滨教授提出了BEACH理论。
陈滨:这个BEACH呢,实际上是B-E-A-C-H五个英文单词的首字母,是由Building Environment,也就是建筑环境,Adaptive Comfort,就是适应性热舒适,和Health,也就是健康,这三个词的首字母所形成的,它主要是将建筑环境、人对自然环境的适应性以及健康,把它综合在一起来考虑的一种室内环境的营造方式的一种方法。
媒体:陈滨教授告诉我们,在建筑环境领域,通过良好的建筑设计来实现环境调控的方法,被称作建筑环境的被动式控制;而采用空调或采暖等设备系统,实现对环境的调控,则属于主动式控制。她所主张的“天人合一理论”追求是人类生存环境与自然界之间保持一种平衡。
陈斌教授的BEACH理论,逐渐得到社会和一些同行的认可,同时她也在寻找更科学的设计,能更好地利用自然环境条件来改善室内环境的途径,因此她开始寻求合作。
陈滨:现在的话,就是近年来在欧洲比较流行的,德国开发的被动式房屋技术,他们的一个很重要的想法,就是通过良好的建筑设计,来减少对采暖空调系统的能耗,所以他们的原则就是使建筑达到一个非常好的保温状态,以及这个气密性。而辰威集团正致力于在该领域涉足,于是我们便有了战略合作。
从去年开始,我们就和辰威集团的高管一起去德国参加了被动式房屋国际会议,并且跟德国被动式房屋研究所达成了一个协议。就是说,在未来由辰威集团在中国来开发一个以被动式房屋技术为主的住宅小区。
引进德国被动式房屋,研究中国的传统建筑,提出“天人合一理论”,陈滨教授所做的这一切,都是因为她心中有个梦。
陈滨:有一个词叫做冬暖夏凉,我们一直都希望能够建造一个冬暖夏凉的房屋,现在正在朝着这个方向努力,这是最终目标吧!
媒体:有这样一句话:“敬天惜物,乐道尚和”,意思是说“崇敬上天,爱惜万物,喜欢圣贤之道,崇尚和谐”,这种思想也符合建筑低能耗的核心理论。在当今高能耗的建筑设计中,是否该吸取一些传统的精髓?这既是对传统建筑的传承,又是为现代建筑节能建筑的设计提供新的思路,实现建筑的天时、地利、人和。
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