第一章：建筑节能发展简史

广义建筑节能————太阳能与建筑一体化设计主讲：鲁红光江西太阳能科技职业学院建筑节能概述所谓建筑节能，今天它的含义比字面上的意义要丰富、深刻得多。自从1973年发生世界性的石油危机以后的20年来，在发达国家，它的说法已经经历了三个发展阶段：最初就叫“建筑节能”（Energyefficiencyinbuildings）；但不久即改为“在建筑中保持能源”（Energyconservationinbuildings），意思是减少建筑中能源的散失；近来则普遍称为“提高建筑中的能源利用效率”（Energysavinginbuildings），也就是说，并不是消极意义上的节省，而是从积极意义上提高利用效率。第一章：建筑节能发展简史在我们中国，现在仍然通称为建筑节能，但其含义应该进到第三层意思，即在建筑中合理使用和有效利用能源，不断提高能源利用效率。那么建筑用能的范围界定在哪里？国内过去较多的说法是，包括建筑材料生产、建筑施工和建筑物使用几个方面的能耗，这种说法，将建筑用能跨越了工业生产和民用生活的不同领域，从而与国际上通行的统计口径不符。近来，经过认真研究，大家认为，我国建筑用能的范围，应该与各发达国家取得一致，即建筑能耗应指建筑使用能耗，其中包括采暖、空调、热水供应、炊事、照明、家用电器等方面的能耗。在国际上，它是与工业、农业、交通运输能耗并列，属于民生能耗，一般占全国总能耗的30％～40％。由于建筑用能关系国计民生，量大面广，节约建筑用能，是个牵涉到国家全局和人类前途，影响深远的大事情。要想了解建筑节能，首先要了解我们为什么要搞建筑节能。目前，我国正处于工业化和城镇化快速发展阶段，工业的增长、城镇化进程的加快、居民消费结构的升级，使得我们对能源、经济资源的需求更加迫切。而在建筑领域，我国建筑能耗占全社会商品能耗的比例已经由1978年的10％上升到目前的30％，单位建筑面积能耗是发达国家的2-3倍以上，超过所有发达国家的总和，已成为世界第二大能源消耗国。由此可见，建筑节能已经到了非抓不可的地步了。目前，建筑节能已作为一项重要工作在开展，建设部也相继出台和修订了建筑节能的一系列法规和标准，比如《民用建筑节能管理规定》、《民用建筑节能设计标准》、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》、《公共建筑节能设计标准》等，这都将对我国建筑节能事业产生积极而深远的影响。第一节：中国建筑节能的发展中国的建筑体系经历了从巢居穴到高度成熟的木构建筑的演变古人的营造活动受同一时期的生产力发展的制约，又受当时哲学思想的影响。西方人讲究建筑的纪念性，希望通过建筑寄托永恒的思想，显示征服自然的能力，石头建筑便成为了主流，在空间上，讲究大体量和复杂的立体构成。中国人注重建筑的实用性，讲究天人合一与环境和谐共处，采用模数化的木构体系，在空间上讲究平面展开，门堂之制。一、上古时期洞穴（一）旧石器时代巢居原始半穴居建筑复原图向地面发展干栏式建筑：在木(竹)柱底架上建筑的高出地面的房屋。（二）新石器时代具有通风、防潮、防盗、防兽等优点，对于气候炎热、潮湿多雨的地区非常适用。二、古代建筑中的节能设计与理论中国古代建筑以木构为主体，讲究围合与门堂之制，追求材料节约与形态柔美，建筑与自然环境和谐共处的特征。研究建筑与人居环境的风水学（一）中国古代的生态建筑特点第一，中国古代建筑与周围环境总是有机结合的。南方湿润多雨，气候温和，建筑往往高耸，通透，便于通风排水；北方建筑出檐深远，敦实厚重，便于保温。见下图苏州留园第二、建筑在空间布局上以“间”为单位，单体建筑采用奇数的开间；间前置院，由四壁的建筑围合形成中心的负空间，院落的单位为“进”，院中种植花草树木，奇石假山山西五台山佛光寺东大殿第三、中式建筑在取材与建造过程中具有可持续性木结构，榫卯形式的连接。（二）中国传统民居的节能设计就传统民居来看，各地民居因地制宜，采用不同的形制，既做到与环境有机结合，又合理利用了资源。四合院：在我国北方城市中具有典型性，院落宽敞，冬季日照充分，具有防止风沙侵袭、适合栽种植物的特点北京四合院纵向连接布局，向南北方向延伸，东西向狭窄。北京一所四合院的垂花门北京梅兰芳故居山西、陕西四合院是横向连接布局，向东西方向延伸，南北向狭窄。窑洞四合院（摄于山西-碛口-李家山）乔家大院山西祁县清代民居乔家大院中的一个狭长的封闭型小院东北民居：中庭特别宽敞，能够得到充分的日照江、浙、皖民居：以天井式中庭最为流行中庭具有组织风向、通风降温的功能微派民居微派民居小天井天井具有采光、通风功能，由于院落小，所进光线多为二次或者二次以上折射光，很光产生眩光。泉州蔡氏古民居多选择南向布局，对获得夏季为主导的东南风向起到了良好的作用。第二节：西方建筑节能发展历史一、希腊与罗马（一）希腊亚里士多得曾经论证如何在城镇布局中使之面向东方或在北方加以遮蔽的方法。赞若芬曾经提出设置柱廊以及遮挡角度较高的夏季阳光而又使角度较低的冬季阳光能深射入室的建议（二）维特鲁威与（建筑十书）欧洲最早的建筑典籍。于公元前27年由古罗马建筑师维脱鲁维著，约于公元前14年出版。全书分十卷，内容包括建筑教育、城市规划和建筑设计原理、建筑材料、建筑构造作法、施工工艺、施工机械和设备等。书中记载了大量建筑实践经验，阐述了建筑科学的基本理论。在文艺复兴时期颇有影响，对18、19世纪中的古典复兴主义亦有所启发，至今仍是一部具有参考价值的建筑科学全书。它提出选择墓地与城市规划的原则在选址的部分乃至全章中都谈到避免南向风，南向辐射热以及避免过于潮湿的问题。二、中世纪和文艺复兴（一）阿尔伯蒂与（论建筑）意大利文艺复兴时期的建筑师和建筑理论家。他的名著《建筑论》（又名：阿尔伯蒂建筑十书）完成于1452年，全文直到1485年才出版。这是文艺复兴时期第一部完整的建筑理论著作，也是对当时流行的古典建筑的比例、柱式以及城市规划理论和经验的总结。它的出版，推动了文艺复兴建筑的发展。他的著作用大量篇幅阐述了为了使房间保持温暖或者凉爽，或防止风吹日晒应如何选择建筑用地，微气候及材料问题，（二）其他文艺复兴时期理论帕拉迪奥（建筑四书）指出由于湿度、风及日光反射容易造成过热，所以不宜在山谷中修建房屋。帕拉迪奥圆厅别墅（三）拉斯金和莫里斯按照英国的习惯阐述了房屋的简单性及材料与装饰顺乎自然的优点，并阐明了根据自然的影响（最重要的是气候影响）而不是靠模仿进行建筑设计的重要性。三、近代建筑节能理论与实践（一）理论的停滞当时带有少量窗户的大体量建筑物，在热质量方面，在限制通过窗户所取得的热量与热损失方面以及墙体和屋面热阻作用等诸多方面所取得的成就已被广泛应用。（二）建筑热工学工业革命后，特别是随着能量守恒定律的发现以及热力学的发展，工程师们尝试采用量化的科学方法研究建筑的热工性能。（三）太阳几何学这种学科涉及图解法，可以将影子投射并画在建筑平面，立面及剖面上，或最好画在直观性强的透视图上。四、现代建筑大师的节能设计（一）莱特的斯特奇斯住宅在其设计的许多住宅中利用了太阳几何学各个方向的立面上不同进深的挑檐都与太阳角度有关（二）包豪斯学派以格罗皮乌斯为首对住宅的日照、层高、间距等都作了研究，建立了建筑应用声、光、热的物理环境学科，他的许多住宅设计和规划方案都是以太阳照射角度的选择作为设计准则的。现代主义建筑的典范—包豪斯校舍（三）柯布西耶的阳光城市柯布西耶在其设计创作中非常关心风和太阳对城市规划的影响。强调“阳光城市”，考虑“日光、空气和绿地”对于建筑节能与城市生态的作用。柯布西耶的经典：漫步萨伏伊别墅（四）卡拉特拉瓦的“生命博物馆”密尔沃基艺术博物馆（五）让。努维尔的世界之限阿拉伯世界协会玻璃的外部被金属的屏覆盖，这些屏又由单个可移动的孔径所组成，这些孔径像眼睛的虹膜一样张合，控制阳光的进入量，既能在温度升高时保证内部的凉爽，又能在晴天为房间注入充足的阳光。第三节：现代建筑节能意识与全球能源文明的崛起一、节能意识与能源文明能源发展转换的规律就是从高碳到低碳，最后走向无碳，实现无碳。未来能源发展的方向是清洁、高效、多元、可持续。二、现代建筑节能意识的崛起被动式太阳房：是指通过建筑方位的合理布置，通过窗、墙、屋顶等建筑物本身构件的相互配合，以自然热交换的方式、使房屋取得冬暖夏凉效果的建筑，其基本工作机理是“温室效应”。