人和城市的关系很难说清,城市将我们的生活方式、态度和理想纠缠在一起。从你进入到这座城市开始,它就完完全全地参与到了你的人生。
犹记得三年前上海世博会,“城市,让生活更美好!”的主题令无数国人引以为傲,诸多人在心中勾勒着属于自己的梦想城市可能的样子。
借助科技的发展,在不远的将来,曾经科幻世界中的场景将一一变为现实。有序的交通、绿色的楼宇、良好的水处理技术以及智能化供电系统……城市变得更环保,居民生活质量得以提高,成本大大降低。
我们需要畅想一个大地上的“乌托邦”,而其实许多有先见的开拓者已经开始为我们描绘她的形体。未来的城市会怎样?没有人会给出确切答案,然而可以肯定的是那将会便捷而舒适,绿色又充满智慧。
BUILDING
NEW SKINS
建筑的新皮囊
你是否曾在某个时刻,心中默默构建过一个完美之家,而那是怎样的居所?是湖水绿树包裹着的独栋别墅,还是视野开阔直入云霄的摩天高楼?你甚至会进一步设想这座房子是恒温恒湿的,空气永远清洁,阳光充足又能隔绝掉外界的噪声……无论怎样完美的建筑,首先需要考虑的都是建筑材料。
建筑是典型的大量消耗资源和能源的产业。据统计,建筑能耗在中国已占全部能源消耗总量的近三成。地球能源日渐贫乏,能源问题已经不容小觑,于是注重建筑材料的低碳、节能已经成为不争的潮流。近年,轻质墙体材料、保温隔热材料、太阳能相变温控材料、低碳节能蓄热保温材料等各种新型建材发展很快,应用在墙体、窗体、屋顶中,技术也日臻成熟。这些材料的优越性能决定了建筑的节能指标。
其实“恒温恒湿”其实是一个相对概念。房间不是一个培养箱,人的居住也不可能是完全封闭的状态,我们想强调的是建筑与自然的适应,在人工干预下,科技的力量可以营造出一个高舒适度的生活环境。
THE WALL
“墙”内的秘密
目前,很多建筑的墙体材料以钢筋混凝土和实心砖为主,不仅毁坏大量的良田,在制作和烧制过程中还耗费了大量的不可再生资源。每年仅实心砖这类材料生产用的能耗和建筑采暖的能耗就将近1.5亿吨标准煤,约占全年能耗总量的15%,其中还不包含水泥生产能耗。由此可见,建筑对环境污染的“贡献”是多么的可观。
欧美建筑平均寿命是80年以上,相比之下,我国建筑平均寿命却只有30年,不及国际标准最低使用年限的60%。在重复建设的过程中,我国创造了两项世界第一:在消耗了全球最多的水泥和钢材的同时,也生产出全球最多的建筑垃圾——每年超过3亿吨,建筑垃圾数量已占到垃圾总量30%~40%,以500~600吨/万平方米的标准推算,到2020年,我国还将新增建筑面积约300亿平方米,新产生的建筑垃圾将是一个令人震撼的数字。建筑垃圾被堆放和填埋在城市周围,陷入“垃圾围城”的局面,不仅占用土地,其中含有各种有害化学物质,严重腐蚀地表和污染地下水源,危害极大,对人类生存环境构成威胁。
而一些新型建材利用农作物的秸秆、谷壳等,变废为宝,生产出轻质墙体板、砖、瓦,是不可多得的传统建材的替代产品,在一定程度上实现了建筑节能与绿色建筑的目标。
此外,一种低碳节能蓄热自动调温材料也被运用于墙体,这种材料接受太阳光等热源,达到饱和温度就会变成液态,将热能贮存起来;当外界温度低于设定温度时,材料开始释放热量,并逐步变为固态,循环不断,周而复始。用这种材料制成型材,板材,砂浆,多孔砖,不但具有弹性,在声波冲击下产生震颤、反弹、吸收逆向,可转变成不同频率,减轻结构震动,还能达到消声的目的。
THE GLASS
玻璃新使命
随着对建筑物装饰、采光等要求的不断提高,玻璃在建筑行业中的使用量也不断增大。但对于许多用途和资源保护方面而言,玻璃本身并不完美,目前我国建筑窗体的能耗约占建筑围护部件总能耗的1/3。在我国既有400多亿平方米的建筑中,90%以上没有使用节能玻璃。这些玻璃一方面对远红外的低反射特性会导致寒冷地区大量室内热能向外传递损失而降低建筑的保温性能,另一方面本身对近红外的高透过性会导致炎热地区大量的太阳热能进入室内而大幅增加空调制冷能耗。
目前人们在选择建筑物的玻璃门窗时,除了考虑其美学和外观特征外,更应注重其热量控制、制冷成本和内部阳光投射舒适平衡等问题。为改善玻璃性能而兴起的大板玻璃镀膜加工工业在过去几十年得到了飞速发展,以Low-E玻璃为代表的新型节能玻璃有了长足发展,Low-E玻璃又称低辐射玻璃,是在玻璃表面镀上多层金属或其他化合物组成的膜系产品。其镀膜层具有对可见光高透过及对中远红外线高反射的特性,使其与普通玻璃及传统的建筑用镀膜玻璃相比,具有优异的隔热效果和良好的透光性。
外门窗玻璃的热损失是建筑物能耗的主要部分,有关研究资料表明,玻璃内表面的传热以辐射为主,占58%,这意味着要从改变玻璃的性能来减少热能的损失,最有效的方法是抑制其内表面的辐射。普通浮法玻璃的辐射率高达0.84,当镀上一层以银为基础的低辐射薄膜后,其辐射率可降至0.15以下。因此,用Low-E玻璃制造建筑物门窗,可大大降低因辐射而造成的室内外热能传递,实现冬天和夏天既能保温又能隔热的要求,达到理想的节能效果。
Low-E玻璃的节能环保特性使得其在发达国家获得了日益广泛的应用,特别是德国的Wschvo法规,使Low-E玻璃有迅猛的发展。我国是一个能源相对匮乏的国度,能源的人均占有量很低,因此,大力开发Low-E玻璃的生产技术并推广其应用领域,必将带来显著的社会效益和经济效益。未来,“Low-E” 是否成为窗玻璃的主导地位还不得知,但节能型门窗是大势所趋,而且,现今的建筑物都已开始用它的节能效果来评定优劣了,更妄论未来。
THE ROOF
趣味屋顶学