溫弗里德·霍伊斯勒博士現場演講
建筑行業的可持續發展
溫弗里德·霍伊斯勒博士 德國旭格國際集團
摘要：
不斷增長的人口和經濟、對于生活空間、生活質量及舒適度的不斷追求得導致了原材料和能源的全球性緊缺。正在公開爭論的關于這個問題的解決方案可以劃分為兩種截然不同的戰略：自給自足戰略和效率戰略。自給自足源于個人行為。這種觀念認為，必須通過一種溫和適度的個人生活方式將能源消費降低到一定程度的課持續利用。而效率戰略正相反，它意味著以最佳的方式轉換和開采有限的自然資源。本文闡述了當今可持續建筑的可選方案及其進一步發展的概念設想。
節能建筑的特點在于，它能夠使用最少量的能源保證高水平的舒適度。因此，一個真正優化能源和舒適度的幕墻應該能夠對使用者的舒適度需求和變化的外部條件以這樣一種方式進行反應，即建筑物的設計設備只有在極端條件下才需發揮只用。從根本上講，這意味著將適合所處地區和用途的建筑結構與適宜的幕墻結合在一起。在大多數環境條件下，最敬愛的節能效果是由適應性強的幕墻組件和具有動態調節功能的安裝組件提供的。
當今,能夠最大程度滿足客戶需求并令他們富于激情的公司才是最成功的公司。因此，開啟成功之路的鑰匙不在于通過解決方案和建筑產品的標準化二降低費用，而在于使用兼具多樣化智能管理的價值工程方法。
1、引言
當今的西方世界,特點是人口老齡化和日益增長的個人主義。相比之下,在亞洲國家盛行的情況則是人口增長,經濟增長,增加了對于生活空間和資源的需求,對于生活質量和舒適度要求更高。這些都導致了世界性的原材料和能源短缺,并引發了對于人類造成地球氣象條件變化的深入討論。針對這個主題,正在公開爭論的解決方案可以劃分為兩種截然不同的戰略:自給自足戰略和效率戰略。自給自足源于個人行為。這種觀念認為,必須通過一種溫和適度的個人生活方式將能源消費降低到一定程度的可持續利用。而效率戰略正相反,它意味著以最佳的方式轉換和開采有限的自然資源。
我們目前在建成環境中犯下的錯誤將會導致長期的經濟和生態負擔。此外,眾所周知的是,目前很大比例的能源產品來自于不可再生資源,例如原油,天然氣,煤和鈾。最近的指標給出了一個相對明了的評估,指明原材料仍然可供使用的時間段是多么的短暫。因此,我們需要節能建筑并盡可能提高可再生能源的應用比例。這篇文章闡述的是當前創新型幕墻的各種方案及其未來發展的設想概念(圖1)。
2、能源與舒適度
人類的努力和幸福與舒適度密切相關。從傳統的簡單的立場看,節能通常伴有舒適度水平的降低(圖2)。但是,節能建筑的突出特點在于,它能夠使用最少的能源保證高水平的舒適度。一個真正優化能源和舒適度的幕墻應該能夠對使用者的舒適度需求和變化的外部條件以這樣一種方式進行反應,即建筑物的技術設備只有在極端條件下才需發揮作用。從根本上講,這意味著將適合所處地區和用途的建筑結構與適宜的幕墻結合在一起【Lit.1】。在大多數環境條件下,最佳的節能效果是由適應性強的幕墻組件和具有動態調節功能的安裝組件提供的。
在溫帶地區,幕墻的最主要功能首先包括保證充分的密封性和有的放矢的隔熱保溫性能。這些要求全方位地優化幕墻的框架、玻璃和不透明的區域,目的在于通過減少熱傳導、對流和長波輻射的交換最大程度地降低幕墻的熱量流失。組件內的熱橋和各個組件的連接處也是非常重要的。現在,可以使用高質量的雙層和三層保溫玻璃以及玻璃卡子。支撐這些的是隔熱的框型材,框中設計獨特的隔熱條(圖3)使得玻璃槽口處的熱量流失降低到最小。通常情況下雙層幕墻會被建議做出更大的改進。然而,這些因素對于熱量流失的影響往往被高估了(圖4)。安裝在外部的可移動型臨時隔熱裝置(使用真空技術最為理想)能夠明顯地達到更好的效果(圖5)。幕墻的隔熱性能越好,通過通風流失的熱量就越明顯。原則上必須防止進行不受控制的開窗通風。除非將它留給一個節能意識很強的用戶,否則還是要避免使用不受控制的窗通風形式。使用電動窗扇(例如Schuco TipTronic)實現的按需的控制通風系統可以提供替代方案。機械通風系統會導致投資和運營成本的增加。但是,如果給他們加裝有效回收熱量的熱交換器,就能減少通風造成的熱量流失。
然而,優化能源消耗并不一定能終結熱量流失。通過運用被動式太陽能,建筑物本身也可扮演太陽能集熱器的角色。透明和半透明的窗和及幕墻表面捕獲太陽能。熱能轉換在外層墻面或表面中完成[Lit.21]。在內部熱負荷較高和具有大面積玻璃的建筑中,如果不采用次級措施,則太陽輻射會導致夏天室內過熱。好的遮陽裝置能夠減少滲透入室內的太陽光線,由此而降低沒有空調建筑的室內過熱狀況。在有空調的建筑中,這些裝置一方面最大程度地降低了制冷和投資成本,另一方面則使得用于制冷和運轉的成本大幅度降低。關于遮陽主題的概念設想,目前有眾多可選擇的解決方案和優化方法[Lit.3]。
建筑方法和建筑儲存量的可實現性、以及樓宇控制服務和運行方法的各種方案,都是在開發可利用的太陽能和解決室內過熱中的決定性因素。使用電動窗和通風扇可以實現建筑的更快更廣泛的夜間制冷。如果儲存空間足夠大,本地氣候條件又能提供足夠的晝夜氣溫波動,則可以不使用空調裝置。
日光管理系統目的在于通過分散偶然進入室內的日光來優化室內的照明。以這種方式同時還能降低制冷負荷,因為幕墻周圍的過量日光能夠被減少,而熱量恰恰是來自于這些日光中的。被動系統依賴于定義太陽在一天和不同季度中多變位置的功能[Lit.4]。主動系統同樣能夠將多云天氣的作用考慮在內。然而,只有當眩光和遮陽系統、備份照明、供熱和制冷系統能夠控制完好并裝配有智能控制系統時,才能充分開發利用日光。
3、多用途幕墻
如果幕墻為實現節能高效進行了優化,那么也值得思考一下如何利用可再生能源滿足剩余的能源需求。在這種情況下,兩種不同的主動開發利用太陽能的方式特別值得關注:電能和熱能。光伏技術已經走出了實驗階段[Lit.5]。目前,其應用范圍涵蓋了與幕墻和屋頂的整合以及太陽軌跡跟蹤遮陽裝置(圖6)。
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