清華大學(xué)建筑學(xué)院教授袁鑌教授，發(fā)言題目：建筑科學(xué)與綠色建筑。
【袁鑌】：
從事住宅科學(xué)技術(shù)獎這一次評選還是注重生態(tài)住宅各方面要求進行的。從我們改變來講，已經(jīng)制定了綠色建筑實際的評價標(biāo)準(zhǔn)，全國在節(jié)約資源和能源，從建設(shè)部來講正在制定一系列的政策，發(fā)展綠色建筑。所以建筑和科學(xué)技術(shù)非常密切，精瑞科學(xué)技術(shù)獎本身就是從科學(xué)技術(shù)方面評價一個住宅的性能。所以我覺得今天著重介紹一下建筑科學(xué)技術(shù)和一些減數(shù)的關(guān)系。特別是我想通過一些工程的案例，著重介紹歐洲已經(jīng)被國際建筑界公認的綠色建筑。從科學(xué)技術(shù)層面上分析綠色建筑的一些設(shè)計和技術(shù)策略。
我簡單地介紹一下綠色建筑。如何用非常簡單的話來講，就是用最小的資源，能源消耗，最低的環(huán)境負荷，為人類創(chuàng)造出健康、舒適的環(huán)境。全世界建筑界沒有一個非常確切，明確的定義，包括我們這幾年對國際建筑的理解，他們對綠色建筑的說法，包括我們他們的認識來說他們能認可的簡單的概念。
綠色建筑本身來講，它本身是很長的過程。從建筑材料的開采，加工制造，一直到建成建筑房，建設(shè)本身的過程，以及建成以后的使用，使用中間的維修，改造。到最后的拆除，這是建筑作為一個產(chǎn)品來講，它是一過程，從這個一個方面來認識的。從空間上也是，因為從環(huán)境來講，不僅僅是本身，強調(diào)的是健康住宅，本身對人有害，要達到一定的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該低于一定的濃度，室外的空氣要清新。比如說二氧化碳的排放所造成的環(huán)境污染，它對全球環(huán)境的影響是十分大的，以及還有酸雨。從全球的空間上關(guān)注。第二是關(guān)注地域的方面看，對周邊地域都是有影響的。因此應(yīng)該從戰(zhàn)略的角度看綠色建筑。
從它的壽命周期來講，建筑的基本功能可以概括為幾項。
第一，提高資源的利用效率，完全有些困難。提高資源利用效率，減少消耗。盡量采用風(fēng)能，太陽能等情節(jié)能源，盡量采用可循環(huán)型環(huán)保材料。
第二，盡量減少廢氣垃圾排放。
第三，是盡量保護原有的自然生態(tài)環(huán)境。
第四，是建造健康、舒適安全的室內(nèi)室外空間。
第五，功能性能強的綠色建筑。
第六，自然生態(tài)環(huán)境保護性能與經(jīng)濟統(tǒng)一。設(shè)計做好了，但是做的過程中，如果大的玻璃墻，如果沒有考慮，整個慣導(dǎo)怎么更換，沒有考慮建筑受到很強的壓力，所以壽命也是需要考慮的。
最后是經(jīng)濟性能，自然環(huán)境保護要協(xié)調(diào)，必須考慮經(jīng)濟性。如果綠色建筑立面都是高標(biāo)準(zhǔn)的，那很難推廣。所以要倡導(dǎo)高新技術(shù)結(jié)合。在經(jīng)濟的許可下，是可以用比較好的高技術(shù)解決問題。在基礎(chǔ)技術(shù)比較低的時候，應(yīng)該盡量適應(yīng)。特別是我們國家的情況。
從現(xiàn)在來看，我們國家目前比較廣泛使用的，綠色建筑是采用技術(shù)，它不是一個單調(diào)的方面。我們強調(diào)保溫技術(shù)，遮陽技術(shù)雨水收集和會用技術(shù)，綠色照明技術(shù)，例題綠色技術(shù)，空氣預(yù)熱與冷技術(shù)，門窗節(jié)能技術(shù)在98年開會時候，在這個會上全世界提高綠色建筑我大概有200多個，從日本來講有做了很長時間的研究，日本技術(shù)是77種作為綠色技術(shù)?？偟膩碚f問題不是太大，如果能節(jié)約資源，能保證環(huán)境。
另外也要看到技術(shù)水平的提高，相對就要落后和淘汰了。我們國家目前來講，我想簡單的介紹幾個。高長期保溫技術(shù)，特別是住宅方面，可能是節(jié)能非常主要技術(shù)。再一個像門窗的技術(shù)，也是用得很廣泛的。實際上在南方地區(qū)，這樣是一個代價比較小，非常好的技術(shù)。這樣的技術(shù)非常廣。
比如像強保溫技術(shù)。目前來講，在寒冷地區(qū)用的比較多泡沫塑料為主。主要是保溫曾經(jīng)，還有粘貼的腳層。目前我們國家使用不少問題，主要問題在哪呢？是開膠脫落，很多地方使用了后，一個是施工技術(shù)，一個是材料問題。從施工首先從材料上來講，因為保溫墻里面有好多層，再加上有些地方的質(zhì)量很差。再加上的雨水進去了以后，就透過了。這個問題還很普遍。
從技術(shù)本身來講，如果使用材料是對口的，應(yīng)該說像這樣的保溫隔熱墻有相當(dāng)長的使用壽命。我們看了好多地方，這個問題比較普通，這不是技術(shù)問題，而是施工的時候于是注意的。像這樣看，做的比較好的就是加一個空氣層，這個保溫隔熱性能和厚度有很大的關(guān)系。北京的樓盤節(jié)能的非常好，其中最主要是強體的保溫。我們清華測試過，他的綜合傳熱性大概是1.36，按照這個傳熱性，遠遠高于我們國家的標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在這個傳熱性達到歐盟的普通水平，采取石工工藝，這個翻了一倍。另外施工比較嚴(yán)。如果用石材的話，那些問題都是可以解決的。
【袁鑌】：國外用稻草磚做的也比較好，他的放火性也非常好。空氣擠壓出去以后，下面的放火標(biāo)準(zhǔn)完全達到了甲級墻的標(biāo)準(zhǔn)。在東北也在推廣，也用稻草的。在資源比較豐富的地方，特別是一些農(nóng)村地區(qū)，如果生產(chǎn)稻草加工出來的話，這個也是可以使用的。
我再講一下門窗，門窗的玻璃是最重要的，從目前國家的節(jié)能要求來看，加入歐盟等，可以看看這樣表，過去我們北京都是用的但層的玻璃窗，但是大量的熱都從玻璃中散出去了。標(biāo)準(zhǔn)的真空玻璃代價比較高，技術(shù)要求也比較高。我們普通住戶3.1是一般的。如果現(xiàn)在住的比較好的，可以做到2.4，一般中等的可以做到2.7，并不是說做到中空玻璃就可以達到國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，還是根據(jù)性能來選擇。在國外的一些代表性，要求更高一些的，像北歐國家的，我們現(xiàn)在是雙玻璃，性能達到1.5，1.4，但是但是代價太高，我們整個節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)并沒有這樣一個要求，這個可能是逐步提高的。
實際上非常分散了，像我們看到這個圖片，他用的就是加固性氣體。當(dāng)然現(xiàn)在的玻璃技術(shù)也在不斷的發(fā)展，我就不多說了。
關(guān)于清潔能源方面，關(guān)于機種集熱，在我們國家使用量很大。另外太陽能光電板，在歐洲，特別是德國，西班牙也是大面積用。在德國新蓋了很多住宅區(qū)，能產(chǎn)生的能源不光可以共自己用，還有多余的，可以向城市供電。所有供電基本都是光電板。當(dāng)然這個代價還是比較高的，實際上我們國家已經(jīng)有好多的廠家了，最主要還是成本。太陽能光電板生產(chǎn)一度電的價格是3.5元和3.8元，是我們國家是10倍。這樣的話如果有兩個問題不解決，太陽發(fā)電就很能繼續(xù)。
美國一些洲，他們從政府的角度，太陽能光電的價格是，白天是向電網(wǎng)供電，晚上再從國家電網(wǎng)上用電，一進一出，用光電板發(fā)電增加了收入，生產(chǎn)是3.8元，國家收購可能是4塊錢，晚上用電3.5元。從政府來講一個是政策支持，咱們用電，實際上國家把大量治理環(huán)境問題投入支持發(fā)電，減少了二氧化硫。
氧化氮污染氣體的排放，保護了環(huán)境，是這樣一個政策的支持。從我們國家來講，規(guī)定清潔能源發(fā)的點，國家應(yīng)該按照他的成本價合理的應(yīng)用。上萬瓦都不到，這對國家是一個技術(shù)問題，如果這個不解決的話，政策上不支持，還是不行。如果靠太陽能發(fā)電，這也是不太可行。所以我們國家目前太陽能發(fā)電不能保證。還有太陽照明，他是把太陽能的的光線，把它儲存起來，這個在國外已經(jīng)有很多從技術(shù)上解決了。當(dāng)然用的還不是特別廣泛。像太陽光的機器，一個是比較簡單的，是解決照明的。白天要靠人工照明，通過一個反射鏡到地下去，通過一個分配器，分配到各房間去，解決地下室白天的照明。做到不用電，用太陽能它一種是投射式采光機激光導(dǎo)纖維傳輸，把太陽能手機以后，往下傳，可以看他就像下面去一樣，這是太陽能使用的一個，這是光線燈。這個圖片可以看的更清楚了。
【袁鑌】：像咱們的臺燈一樣燈口就亮了。在有一些大建筑中，白天晚上基本上靠能耗照明，照明是非常大，這也是節(jié)能的一種辦法。像這個就是集廣器來照明的。這些東西從外觀上來看，和普通燈沒有什么差異，做得還是很漂亮的。還有光電反應(yīng)器，白天能發(fā)電，10平方米有一千瓦的電力，到晚上也像一個藝術(shù)品一樣。這也是一種做法。
還有德國的一個太陽能光電墻，就是太陽能光電屋頂。所以太陽能的使用范圍，利用辦法也在不斷突破。
我先介紹一個這兩年我們安抵建筑設(shè)計顧問有限公司，獲得了今年國家教委的設(shè)計一等獎。現(xiàn)在正在申報藝術(shù)創(chuàng)新獎。這是朝西的路口，他大概是六層，主要是玉蘭室及還有500人的報告廳。因為他需要準(zhǔn)備發(fā)展24小時開放，讓同學(xué)們24小時可以不出去，可以在里面讀書。在這個設(shè)計當(dāng)中，我們也是為當(dāng)?shù)貧夂钸M行了細致的調(diào)查研究，大概有這幾條措施。這個地址在濟南，冬天它要朝南，相當(dāng)于一個盆地。所以第一個就是遮陽設(shè)計非常重要。
我們同時要注重采暖與空調(diào)的節(jié)能，把空氣予以處理，降低空調(diào)的消耗。下面是空調(diào)的采暖，正好這個有一個大水塘，原來是一個臭水池，后來被改造了。原來是一個垃圾場，全部是回填的垃圾，現(xiàn)在重新建起了植被系統(tǒng)。當(dāng)時節(jié)能推廣不起來，所以把外圍的設(shè)計保溫，外床的設(shè)計保溫重新做了，還有自然通風(fēng)，自然采光都是有關(guān)系的，按照技術(shù)措施來解決。因為我們想這個學(xué)校還是沒有錢，這個造價的話，使用一年多了，投資每平米占2100塊錢，包括所有的加在一起，它的節(jié)效果只有原來能耗的1/2。
下來是節(jié)約土地的問題，因為當(dāng)時究竟蓋在哪，還是在這里。因為垃圾清理以后，把土地重新處理了以后，差不多10來畝地就可以清理了，把臭水塘改造，改造成一個水池，重新填，重新做，把這塊地做了。夏天的時候最熱平均氣溫36度，最冷的氣溫零下1.4度。我們第一個比較注重遮陽。他朝西主路口，所以我們覺得朝西從遮陽起，這個比較簡單，花不了什么錢，而且還可以不通風(fēng)結(jié)合起來。我們就用遮陽墻的辦法。
這是下午3、4點照的照片，這個遮陽墻的效果就非常好。東面是采用立體花架，我們拍照的時候，花還沒有長起來，其葉子爬滿了墻壁上。這個屋頂上，屋頂上是做綠色的，現(xiàn)在種的植物還沒有爬起來。這是朝南，用的水平，這是水平遮陽板。這是中午的時候，基本上可以連起來，應(yīng)該再加一點效果會更好?，F(xiàn)在是有效果，但是太陽島下午的時候，還要照進去。我們也考慮到了，因為這里住的比較新，所以在這個玻璃頂部上，住了一個遮陽的。原來我們想遮陽植物的，因為這個需要27萬多，學(xué)校覺得這個代價太多了，后來買了一些玻璃廢管組合起來，起到一個遮陽的作用。這花的代價都很少，大家可以看一下。
這個水平遮陽水平我們算過，因為冬天有太陽照射，到冬天大部分的時間體樣都能透過。原來是水平遮陽板，到冬天的時候，這個水平遮陽板全部都能照進來。這個遮陽的設(shè)計，代價比較小，花錢都比較少，測試下來的效果非常好。
對圖書館來講，不開燈的話，就可以節(jié)約很多的能源。其中有一塊頂光，既不希望照成懸光，又希望太陽比較均勻一點。這個閱覽室照射下來的效果還是非常好的。這是需要做好的，開展的大多數(shù)時間基本上不需要。
推風(fēng)設(shè)計是其中非常重要的。這個通風(fēng)設(shè)計如果設(shè)計得比較好，他可以夏天空調(diào)啟動時候很晚。別的地方需要開空調(diào)，他不需要，室內(nèi)很舒適。實際上綜合利用起來，用空氣往上，熱空氣上升的過程中，有地方出去，造成一個副壓，冷空氣就可以壓出去。我們特意造了一個大煙囪，里面用的像活動的百業(yè)一樣，到冬天的時候全部都封閉起來了。夏天開啟了以后，熱空氣往上跑，這個代價也比較少，如果全自動控制，那比較高，是電動的，一個是30度，一個是45度，一個是90度?，F(xiàn)在一半能動，一半不能動?，F(xiàn)在的通風(fēng)效果非常好。新書搬進去就沒有氣味，這個房間不用空調(diào)還是非常舒服。他們自己測量下來，做的差不多兩年了，從來沒有低于過13度。最冷的那一年大概是13度，就不用供暖。
我們現(xiàn)在不能采用自動控制，所以就需要管理。晚上的時候把窗戶打開，到早晨把窗戶關(guān)起來。我們今年測試了，晚上的進風(fēng)量很大，這樣長時間可以維持晚上比較涼的空氣。它的用量可以大大的減少，不光通風(fēng)，節(jié)能也做得好。到冬天的可以要把它封閉起來。要是投資多一點，做一個自動控制軟件，用軟件控制一下，現(xiàn)在因為投資問題，我們還是用人工的辦法。如果管理的好，效果就非常好。有時候沒有及時關(guān)窗、開窗，效果就會差一點。
當(dāng)時國家對建筑還明確要求外磚，就是使土磚膨脹。當(dāng)時窗戶設(shè)計還是比較好。實際上現(xiàn)在窗戶的高度還達不到3米，就大概2.9米的樣子。最后是因為經(jīng)濟問題，買了塑鋼窗。即便是這樣，現(xiàn)在綜合下來節(jié)能效果還是好一點。
還有綠化，這有高大的遮陽喬木，到了冬天也擋不了多少，這兩年效果就出來了。
室內(nèi)綠色也做了很多，室內(nèi)綠色就是生物調(diào)節(jié)氣，可以調(diào)節(jié)氣侯，由于通風(fēng)比較好，里面全部都長的很好，因為它這方向是朝東的。
另外一個就是要利用好有效資源。這里更好有一個大水塘，所以就把這個利用起來了，原來是想把它作為空調(diào)里冷卻水，后來發(fā)現(xiàn)這個水質(zhì)還是有問題，如果這個水質(zhì)用時間長了，會把慣導(dǎo)堵塞。但是跟廠家一聯(lián)系，投資比較貴，學(xué)校出不了這么多錢。后來在地下打東西，直接引到水里。當(dāng)時預(yù)計這個項目是可以的，但是時間久了，從施工到現(xiàn)在三年了，主要是上面落了很多的灰塵，下面的管道像穿了一個棉襖。現(xiàn)在主要問題是灰塵問題，大概明天就準(zhǔn)備清理。這個也是節(jié)約投資的一個辦法。
因為濟南的夏天很熱，所以玻璃通風(fēng)也是很重要的。除了通風(fēng)，在這里我們做的一個水管，水管上面全部扎上眼，水面還挺均勻的，讓它噴水幕。這個地方是一個大水槽，這樣水也浪費，他又可以增加水體蒸發(fā)。本身水幕就是遮陽，再加上大大蒸發(fā)，可以降低大大的輻射。施工完以后，又聽說水幕循環(huán)水勢用下來都很正常。
再一個就是地道風(fēng)。
這也是一個投資比較低的辦法。我們大概用了30－40米長的地道，這樣就夠了。今年測試下來，7月份的時候，室外大概31、32度的時候，經(jīng)過地下的水道，氣溫非常穩(wěn)定，大概在21到22度。連續(xù)測了一個禮拜，基本上都是這個溫度。我們當(dāng)時想就用這個辦法，把自然風(fēng)吹進來，送到室內(nèi)去。當(dāng)時一共做了三條。這個花的錢比較少，但是節(jié)能效果非常顯著。這是我們一個建筑實踐。
下面再介紹一個歐洲的綠色建筑工程案例。
我先介紹一個西班牙維利亞博覽會英國館，綠色建筑的技術(shù)絕對不僅僅是玻璃窗，實際上技術(shù)策略是非常好的。包括辦公樓，餐館，商業(yè)建筑，對不同類型的建筑都有當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件，自然資源，都有很多又便宜又適用的技術(shù)。1992年有100多個國家參加這個博覽會，其中很多都是以文化為主題，其中做的最有特點的是英國館，當(dāng)時是撒切爾夫人做的指示，要向全世界展覽英國的技術(shù)，要支持可持續(xù)發(fā)展。按照撒切爾夫人的指示，進行了一次競賽。這是英國館的外形，它非常有特點，因為是處于地中海氣侯，他有什么特點呢？他展覽會大概從4月中開始，大概到10月中這一段時間，這個維利亞非常熱，白天也非常熱，熱到40多度，極端溫度到45度，可是到晚上一下能降到20度左右，所以白天的溫差非常大。
如果用現(xiàn)代的技術(shù)是很容易的，白天就送冷風(fēng)，晚上再送暖風(fēng)，這樣能耗消耗非常大，這樣就沒有熱河特點了。所以專門調(diào)查的這個自然氣侯，而且他專門到維利亞調(diào)查，這個院里也是民居一個院里。非常陰涼，一般都有水體，結(jié)合這樣的氣侯，英國館還有一個特點，正好是南北長，東西短。這樣的話，怎么來設(shè)計，怎么解決照明，怎么舒服，他想的很多辦法。他就在東南西北這個墻里面用不同的辦法。因為它的入口在東面，所以在墻里采用了一般水幕墻，他整個是上面是不銹鋼的玻璃噴頭，它淋水，白天就用水兩動一樣，就淋下來了，也不擋光。它這是高技術(shù)了，他玻璃上有一種陶瓷，這個反射厲害，除了水幕，這個陶瓷把大部分輻射都能反射掉。噴下來的水收集起來，再調(diào)換下去，再淋，這樣就蒸發(fā)掉了一些水量。這樣進去以后，一看到水，本身就有陰涼感，再加上他蒸發(fā)，再加上的隔熱，就解決了東面的。最主要的是西墻，中午就照到了，中午大量的太陽直接熱輻射。所以他采用西邊采取集裝箱，把集裝箱的東西拿出來以后，把它落起來，里面用一個啟程，然后通輸，白天把水通進去，裝滿水，太陽一照，他把太陽的輻射都吸收了。再往房間里輻射，到晚上水溫以后，他成了暖氣片了。溫度一下降到20度的時候，他正好采暖，所以晚上空調(diào)不送冷風(fēng)了，就集裝箱解決了，就利用了這樣的特點。
這個南墻也是很厲害的。南墻可以看，他做了一個遮陽板，他為了解決照明，他全用了，是透光的。但是這么薄，太陽一照就不得了了，基本太陽照不到里面，而且效果非常好。所以整個上午都是用不同的辦法處理，太陽直接輻射就解決了。還有屋頂，夏天屋頂?shù)妮椛湟彩欠浅柡Φ模蓓斚穹粯?，一個是光電板，實際上他做的雙重屋頂，這樣把太陽的光電板落起來，這個和藝術(shù)造型結(jié)合在一起，又有水，又有帆。再加上地下遮陽的造型，整個英國像航海國家的一樣。本來英國就是用輕鋼，他把這套技術(shù)引進進來。
為什么能耗少呢？因為一天24小時量是非常大的，他外光點板循環(huán)供電解決了。這么一處理以后，基本上最主要的空調(diào)能源解決的。再加上墻體是玻璃了，南墻和北墻，白天光線也不錯。只有在屋頂部分做了一些空調(diào)，但是溫度要在高于26度以后他才開啟，達到26度他就關(guān)閉，所以能耗非常少。他是一個臨時建筑，好多國家拆了就當(dāng)垃圾了，就處理掉了。他在波浪管設(shè)計的時候，他面對英國的工業(yè)建筑。他這個模數(shù)正好是一個小時間，其他所有的部件都是在英國加工運回來的，完了后拆，拆了以后打包回去。而且展覽館期間，耗能極低，基本上沒有材料的浪費。設(shè)計很巧妙，造型也很有特點，材料也是很先進的。