摘要：本文從環(huán)境和能源兩個(gè)重要的方面簡要的敘述了建筑節(jié)能的必要性。概述了被動冷卻技術(shù)在建筑物種的應(yīng)用方式。被動冷卻在建筑物中的應(yīng)用方式可按照作用對象的不同分為四類：第一類主要是對建筑物屋頂進(jìn)行冷卻（設(shè)置蓄水屋頂、含濕材料、加蓋隔熱板、設(shè)置空氣層等）；第二類主要是對建筑物墻體進(jìn)行冷卻（在墻體中間設(shè)置空間層）；第三類主要是對建筑物的窗、玻璃幕、陽臺等透光部分進(jìn)行冷卻（設(shè)置遮陽、水簾等）；第四類主要是對建筑物室內(nèi)地板進(jìn)行冷卻（建地下室等）。由于建筑物得熱的50％來源于建筑物的屋頂，所以重點(diǎn)對應(yīng)用于建筑物屋頂?shù)谋粍永鋮s技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的描述。同時(shí)結(jié)合中國國情特點(diǎn)，描繪了被動冷卻技術(shù)在我國建筑節(jié)能中的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞：被動技術(shù) 建筑節(jié)能 太陽能
1. 引言
在人口不斷膨脹，地球環(huán)境被破壞，資源枯竭等問題困擾人類的今天，能源和環(huán)境這一課題引起全世界范圍的關(guān)注。能源和環(huán)境之間有著密不可分的聯(lián)系，能源的消耗會對周圍環(huán)境產(chǎn)生一定程度的污染并且能源的有限性也使得人們越來越重視能源問題。早在70年代能源危機(jī)之后，人們對“節(jié)能”產(chǎn)生了一種新的道德觀，這種道德觀認(rèn)為，節(jié)能假如不是一種生活方式，那么一定是一種生活的必需。[13]如今，節(jié)能已經(jīng)成為國家政策，它已經(jīng)被賦予了新的含義——能量的有效利用。但是在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中，人們往往較為注重建筑物的幾何外觀，使用了許多玻璃幕墻等外表美觀的建筑形式，因而大大增加了建筑能耗。建筑能耗在總能耗中所占比例較大，并且隨著現(xiàn)代化生活水平的提高而逐步增長。能源的消耗不僅加劇了地球礦物燃料的日益緊缺和枯竭，而且嚴(yán)重污染了地球環(huán)境。由表1[2、10]中可以看出，工業(yè)發(fā)達(dá)國家建筑能耗占總能耗的30％～40％，我國建筑能耗業(yè)占總能耗的10％以上。因此建筑節(jié)能潛力很大。在全面深入貫徹21世紀(jì)議程和實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的今天，建筑節(jié)能已成為未來建筑的發(fā)展方向和人類社會共識。
國家美國英國瑞典丹麥荷蘭意大利加拿大比利時(shí)日本
建筑能耗占總能耗的比例（％）31.934.333.942.433.927.431.831.820.3
建筑能耗中空調(diào)能耗占主要部分，隨著人們對生活標(biāo)準(zhǔn)、工作環(huán)境要求的提高和空調(diào)技術(shù)的迅猛發(fā)展，空調(diào)能耗業(yè)已驚人的速度增加，于是人們開始不斷的尋求空調(diào)節(jié)能的途徑。在幫助創(chuàng)造建筑物內(nèi)舒適的熱力學(xué)環(huán)境方面，古建筑學(xué)就包含了許多被動特色。但是在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中，人們漸漸忽略了被動方式而用機(jī)械系統(tǒng)來給建筑物供熱、供冷。然而，在能源危機(jī)之后，人們開始重新對利用被動方式給建筑物供熱、供冷產(chǎn)生興趣。被動冷卻可以被定義為利用自然的方法從建筑物中移走熱量，通過對流、蒸發(fā)和輻射或者是通過相鄰部分傳導(dǎo)和對流的方式防止從大氣中吸熱。[3]被動技術(shù)與機(jī)械系統(tǒng)相比具有節(jié)能、對環(huán)境無污染等優(yōu)點(diǎn)。被動技術(shù)利用自然的太陽能、風(fēng)、水等無污染的能源對建筑物進(jìn)行冷卻或加溫，避免了機(jī)械系統(tǒng)使用氟利昂等制冷劑對臭氧層的破壞，有利于環(huán)境保護(hù)。
建筑物能耗中的空調(diào)能耗在夏季或是在氣候炎熱的地區(qū)日間出現(xiàn)峰值，給地區(qū)及國家的電力能源等系統(tǒng)帶來了強(qiáng)大的負(fù)擔(dān)。在我國，1999～2000年興建住宅約55億㎡，此外，隨著人們對室內(nèi)舒適性要求的不斷提高，過去一些非采暖地區(qū)越來越廣泛的使用采暖設(shè)施，制冷空調(diào)設(shè)備也在全國范圍內(nèi)得到普及。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國2000年空調(diào)年產(chǎn)量已超過1340萬臺。[4]由此可見，今后我國空調(diào)能耗必將急劇增加。另外，生活熱水的提供也將大大增加建筑能耗，這都將給能源、電力、和環(huán)境造成巨大的壓力。在我國，部分地區(qū)有著豐富的太陽能資源，太陽能是一種巨大的、可再生的、無污染的能源，如果能將豐富的太陽能充分的收集利用不僅能減少空調(diào)能耗中用來抵消太陽輻射熱的負(fù)荷，還可以利用太陽能加熱水以提供生活熱水，這樣就大大的緩解了社會各個(gè)部門的壓力，有利于社會的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
2. 我國的太陽能資源
我國地處18°～54°之間，幅員遼闊，擁有極其豐富的太陽能資源，全國約由三分之二以上的地區(qū)太陽能利用條件良好，年日照時(shí)間大于2000h左右，尤其是西北地區(qū)和青藏高原，年平均日照時(shí)間在3000h左右。西藏拉薩素有“陽光城”之美稱；華北和內(nèi)蒙古一帶日照條件也較優(yōu)越；東南海域許多島嶼也有足夠的太陽能資源。據(jù)估計(jì)，我國陸地表面每年接受的太陽輻射能約為50×1018KJ全國各地太陽年輻射總量達(dá)335～837KJ/㎝2。若按各地太陽年輻射總量來劃分，我國大致可分為五個(gè)太陽能資源帶，如表2所示。
表2 中國太陽能資源的劃分
地區(qū)分類 年日照時(shí)數(shù)
（h） 年輻射總量
（KJ/㎝2） 相當(dāng)于燃燒標(biāo)煤（Kg) 包括地區(qū) 與國外相當(dāng)?shù)牡貐^(qū)
一 2800～3300 670～837 230～280 寧夏北部、甘肅北部、新疆東南部、青海西部與西藏西部 印度和巴基斯坦北部
二 3000～3200 586～670 200～230 河北北部、山西北部、內(nèi)蒙古和寧夏南部、甘肅中部、青海東部、西藏東南部和新疆南部 印度尼西亞的雅加達(dá)一帶
三 2200～3000 502～586 170～200 北京、山東、河南、河北東部、山西南部、新疆北部、云南、陜西、甘肅東南部、廣東和福建南部 美國的華盛頓地區(qū)
四 1400～2200 419～502 140～170 湖北、湖南、江西、浙江、廣西和廣東北部、江蘇和安徽的南部、陜西南部、黑龍江 意大利的米蘭地區(qū)
五 1000～1400 335～419 110～140 四川、貴州 法國的巴黎和俄羅斯的莫斯科地區(qū)
研究結(jié)果表明，在太陽能利用方面具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的地區(qū)是年輻射總量高于2200h的地區(qū)。因此，我國具有在大部分地區(qū)建筑物中推廣應(yīng)用太陽能利用技術(shù)的良好條件，尤其是西北干旱地區(qū)、青藏高原以及常規(guī)能源短缺或電力緊張的地區(qū)更應(yīng)該重視太陽能的開發(fā)和利用。
關(guān)鍵詞：被動技術(shù) 建筑節(jié)能 太陽能
1. 引言
在人口不斷膨脹，地球環(huán)境被破壞，資源枯竭等問題困擾人類的今天，能源和環(huán)境這一課題引起全世界范圍的關(guān)注。能源和環(huán)境之間有著密不可分的聯(lián)系，能源的消耗會對周圍環(huán)境產(chǎn)生一定程度的污染并且能源的有限性也使得人們越來越重視能源問題。早在70年代能源危機(jī)之后，人們對“節(jié)能”產(chǎn)生了一種新的道德觀，這種道德觀認(rèn)為，節(jié)能假如不是一種生活方式，那么一定是一種生活的必需。[13]如今，節(jié)能已經(jīng)成為國家政策，它已經(jīng)被賦予了新的含義——能量的有效利用。但是在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中，人們往往較為注重建筑物的幾何外觀，使用了許多玻璃幕墻等外表美觀的建筑形式，因而大大增加了建筑能耗。建筑能耗在總能耗中所占比例較大，并且隨著現(xiàn)代化生活水平的提高而逐步增長。能源的消耗不僅加劇了地球礦物燃料的日益緊缺和枯竭，而且嚴(yán)重污染了地球環(huán)境。由表1[2、10]中可以看出，工業(yè)發(fā)達(dá)國家建筑能耗占總能耗的30％～40％，我國建筑能耗業(yè)占總能耗的10％以上。因此建筑節(jié)能潛力很大。在全面深入貫徹21世紀(jì)議程和實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的今天，建筑節(jié)能已成為未來建筑的發(fā)展方向和人類社會共識。
國家美國英國瑞典丹麥荷蘭意大利加拿大比利時(shí)日本
建筑能耗占總能耗的比例（％）31.934.333.942.433.927.431.831.820.3
建筑能耗中空調(diào)能耗占主要部分，隨著人們對生活標(biāo)準(zhǔn)、工作環(huán)境要求的提高和空調(diào)技術(shù)的迅猛發(fā)展，空調(diào)能耗業(yè)已驚人的速度增加，于是人們開始不斷的尋求空調(diào)節(jié)能的途徑。在幫助創(chuàng)造建筑物內(nèi)舒適的熱力學(xué)環(huán)境方面，古建筑學(xué)就包含了許多被動特色。但是在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中，人們漸漸忽略了被動方式而用機(jī)械系統(tǒng)來給建筑物供熱、供冷。然而，在能源危機(jī)之后，人們開始重新對利用被動方式給建筑物供熱、供冷產(chǎn)生興趣。被動冷卻可以被定義為利用自然的方法從建筑物中移走熱量，通過對流、蒸發(fā)和輻射或者是通過相鄰部分傳導(dǎo)和對流的方式防止從大氣中吸熱。[3]被動技術(shù)與機(jī)械系統(tǒng)相比具有節(jié)能、對環(huán)境無污染等優(yōu)點(diǎn)。被動技術(shù)利用自然的太陽能、風(fēng)、水等無污染的能源對建筑物進(jìn)行冷卻或加溫，避免了機(jī)械系統(tǒng)使用氟利昂等制冷劑對臭氧層的破壞，有利于環(huán)境保護(hù)。
建筑物能耗中的空調(diào)能耗在夏季或是在氣候炎熱的地區(qū)日間出現(xiàn)峰值，給地區(qū)及國家的電力能源等系統(tǒng)帶來了強(qiáng)大的負(fù)擔(dān)。在我國，1999～2000年興建住宅約55億㎡，此外，隨著人們對室內(nèi)舒適性要求的不斷提高，過去一些非采暖地區(qū)越來越廣泛的使用采暖設(shè)施，制冷空調(diào)設(shè)備也在全國范圍內(nèi)得到普及。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國2000年空調(diào)年產(chǎn)量已超過1340萬臺。[4]由此可見，今后我國空調(diào)能耗必將急劇增加。另外，生活熱水的提供也將大大增加建筑能耗，這都將給能源、電力、和環(huán)境造成巨大的壓力。在我國，部分地區(qū)有著豐富的太陽能資源，太陽能是一種巨大的、可再生的、無污染的能源，如果能將豐富的太陽能充分的收集利用不僅能減少空調(diào)能耗中用來抵消太陽輻射熱的負(fù)荷，還可以利用太陽能加熱水以提供生活熱水，這樣就大大的緩解了社會各個(gè)部門的壓力，有利于社會的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
2. 我國的太陽能資源
我國地處18°～54°之間，幅員遼闊，擁有極其豐富的太陽能資源，全國約由三分之二以上的地區(qū)太陽能利用條件良好，年日照時(shí)間大于2000h左右，尤其是西北地區(qū)和青藏高原，年平均日照時(shí)間在3000h左右。西藏拉薩素有“陽光城”之美稱；華北和內(nèi)蒙古一帶日照條件也較優(yōu)越；東南海域許多島嶼也有足夠的太陽能資源。據(jù)估計(jì)，我國陸地表面每年接受的太陽輻射能約為50×1018KJ全國各地太陽年輻射總量達(dá)335～837KJ/㎝2。若按各地太陽年輻射總量來劃分，我國大致可分為五個(gè)太陽能資源帶，如表2所示。
表2 中國太陽能資源的劃分
地區(qū)分類 年日照時(shí)數(shù)
（h） 年輻射總量
（KJ/㎝2） 相當(dāng)于燃燒標(biāo)煤（Kg) 包括地區(qū) 與國外相當(dāng)?shù)牡貐^(qū)
一 2800～3300 670～837 230～280 寧夏北部、甘肅北部、新疆東南部、青海西部與西藏西部 印度和巴基斯坦北部
二 3000～3200 586～670 200～230 河北北部、山西北部、內(nèi)蒙古和寧夏南部、甘肅中部、青海東部、西藏東南部和新疆南部 印度尼西亞的雅加達(dá)一帶
三 2200～3000 502～586 170～200 北京、山東、河南、河北東部、山西南部、新疆北部、云南、陜西、甘肅東南部、廣東和福建南部 美國的華盛頓地區(qū)
四 1400～2200 419～502 140～170 湖北、湖南、江西、浙江、廣西和廣東北部、江蘇和安徽的南部、陜西南部、黑龍江 意大利的米蘭地區(qū)
五 1000～1400 335～419 110～140 四川、貴州 法國的巴黎和俄羅斯的莫斯科地區(qū)
研究結(jié)果表明，在太陽能利用方面具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的地區(qū)是年輻射總量高于2200h的地區(qū)。因此，我國具有在大部分地區(qū)建筑物中推廣應(yīng)用太陽能利用技術(shù)的良好條件，尤其是西北干旱地區(qū)、青藏高原以及常規(guī)能源短缺或電力緊張的地區(qū)更應(yīng)該重視太陽能的開發(fā)和利用。