摘要：本文從環(huán)境和能源兩個(gè)重要的方面簡(jiǎn)要的敘述了建筑節(jié)能的必要性。概述了被動(dòng)冷卻技術(shù)在建筑物種的應(yīng)用方式。被動(dòng)冷卻在建筑物中的應(yīng)用方式可按照作用對(duì)象的不同分為四類：第一類主要是對(duì)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(duì)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(duì)建筑物的窗、玻璃幕、陽(yáng)臺(tái)等透光部分進(jìn)行冷卻（設(shè)置遮陽(yáng)、水簾等）；第四類主要是對(duì)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(lái)源于建筑物的屋頂，所以重點(diǎn)對(duì)應(yīng)用于建筑物屋頂?shù)谋粍?dòng)冷卻技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的描述。同時(shí)結(jié)合中國(guó)國(guó)情特點(diǎn)，描繪了被動(dòng)冷卻技術(shù)在我國(guó)建筑節(jié)能中的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞：被動(dòng)技術(shù) 建筑節(jié)能 太陽(yáng)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(wèn)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(huì)對(duì)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?cè)絹?lái)越重視能源問(wèn)題。早在70年代能源危機(jī)之后，人們對(duì)“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(guó)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(zhǎng)。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(guó)家建筑能耗占總能耗的30％～40％，我國(guó)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(lái)建筑的發(fā)展方向和人類社會(huì)共識(shí)。
國(guó)家美國(guó)英國(guó)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(duì)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(kāi)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(dòng)特色。但是在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中，人們漸漸忽略了被動(dòng)方式而用機(jī)械系統(tǒng)來(lái)給建筑物供熱、供冷。然而，在能源危機(jī)之后，人們開(kāi)始重新對(duì)利用被動(dòng)方式給建筑物供熱、供冷產(chǎn)生興趣。被動(dòng)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(guò)對(duì)流、蒸發(fā)和輻射或者是通過(guò)相鄰部分傳導(dǎo)和對(duì)流的方式防止從大氣中吸熱。[3]被動(dòng)技術(shù)與機(jī)械系統(tǒng)相比具有節(jié)能、對(duì)環(huán)境無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。被動(dòng)技術(shù)利用自然的太陽(yáng)能、風(fēng)、水等無(wú)污染的能源對(duì)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(duì)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(guó)家的電力能源等系統(tǒng)帶來(lái)了強(qiáng)大的負(fù)擔(dān)。在我國(guó)，1999～2000年興建住宅約55億㎡，此外，隨著人們對(duì)室內(nèi)舒適性要求的不斷提高，過(guò)去一些非采暖地區(qū)越來(lái)越廣泛的使用采暖設(shè)施，制冷空調(diào)設(shè)備也在全國(guó)范圍內(nèi)得到普及。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)2000年空調(diào)年產(chǎn)量已超過(guò)1340萬(wàn)臺(tái)。[4]由此可見(jiàn)，今后我國(guó)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(guó)，部分地區(qū)有著豐富的太陽(yáng)能資源，太陽(yáng)能是一種巨大的、可再生的、無(wú)污染的能源，如果能將豐富的太陽(yáng)能充分的收集利用不僅能減少空調(diào)能耗中用來(lái)抵消太陽(yáng)輻射熱的負(fù)荷，還可以利用太陽(yáng)能加熱水以提供生活熱水，這樣就大大的緩解了社會(huì)各個(gè)部門的壓力，有利于社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
2. 我國(guó)的太陽(yáng)能資源
我國(guó)地處18°～54°之間，幅員遼闊，擁有極其豐富的太陽(yáng)能資源，全國(guó)約由三分之二以上的地區(qū)太陽(yáng)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(yáng)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(yáng)能資源。據(jù)估計(jì)，我國(guó)陸地表面每年接受的太陽(yáng)輻射能約為50×1018KJ全國(guó)各地太陽(yáng)年輻射總量達(dá)335～837KJ/㎝2。若按各地太陽(yáng)年輻射總量來(lái)劃分，我國(guó)大致可分為五個(gè)太陽(yáng)能資源帶，如表2所示。
表2 中國(guó)太陽(yáng)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(guó)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(guó)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(guó)的巴黎和俄羅斯的莫斯科地區(qū)
研究結(jié)果表明，在太陽(yáng)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(guó)具有在大部分地區(qū)建筑物中推廣應(yīng)用太陽(yáng)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(yáng)能的開(kāi)發(fā)和利用。
關(guān)鍵詞：被動(dòng)技術(shù) 建筑節(jié)能 太陽(yáng)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(wèn)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(huì)對(duì)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?cè)絹?lái)越重視能源問(wèn)題。早在70年代能源危機(jī)之后，人們對(duì)“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(guó)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(zhǎng)。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(guó)家建筑能耗占總能耗的30％～40％，我國(guó)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(lái)建筑的發(fā)展方向和人類社會(huì)共識(shí)。
國(guó)家美國(guó)英國(guó)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(duì)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(kāi)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(dòng)特色。但是在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中，人們漸漸忽略了被動(dòng)方式而用機(jī)械系統(tǒng)來(lái)給建筑物供熱、供冷。然而，在能源危機(jī)之后，人們開(kāi)始重新對(duì)利用被動(dòng)方式給建筑物供熱、供冷產(chǎn)生興趣。被動(dòng)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(guò)對(duì)流、蒸發(fā)和輻射或者是通過(guò)相鄰部分傳導(dǎo)和對(duì)流的方式防止從大氣中吸熱。[3]被動(dòng)技術(shù)與機(jī)械系統(tǒng)相比具有節(jié)能、對(duì)環(huán)境無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。被動(dòng)技術(shù)利用自然的太陽(yáng)能、風(fēng)、水等無(wú)污染的能源對(duì)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(duì)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(guó)家的電力能源等系統(tǒng)帶來(lái)了強(qiáng)大的負(fù)擔(dān)。在我國(guó)，1999～2000年興建住宅約55億㎡，此外，隨著人們對(duì)室內(nèi)舒適性要求的不斷提高，過(guò)去一些非采暖地區(qū)越來(lái)越廣泛的使用采暖設(shè)施，制冷空調(diào)設(shè)備也在全國(guó)范圍內(nèi)得到普及。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)2000年空調(diào)年產(chǎn)量已超過(guò)1340萬(wàn)臺(tái)。[4]由此可見(jiàn)，今后我國(guó)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(guó)，部分地區(qū)有著豐富的太陽(yáng)能資源，太陽(yáng)能是一種巨大的、可再生的、無(wú)污染的能源，如果能將豐富的太陽(yáng)能充分的收集利用不僅能減少空調(diào)能耗中用來(lái)抵消太陽(yáng)輻射熱的負(fù)荷，還可以利用太陽(yáng)能加熱水以提供生活熱水，這樣就大大的緩解了社會(huì)各個(gè)部門的壓力，有利于社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
2. 我國(guó)的太陽(yáng)能資源
我國(guó)地處18°～54°之間，幅員遼闊，擁有極其豐富的太陽(yáng)能資源，全國(guó)約由三分之二以上的地區(qū)太陽(yáng)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(yáng)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(yáng)能資源。據(jù)估計(jì)，我國(guó)陸地表面每年接受的太陽(yáng)輻射能約為50×1018KJ全國(guó)各地太陽(yáng)年輻射總量達(dá)335～837KJ/㎝2。若按各地太陽(yáng)年輻射總量來(lái)劃分，我國(guó)大致可分為五個(gè)太陽(yáng)能資源帶，如表2所示。
表2 中國(guó)太陽(yáng)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(guó)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(guó)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(guó)的巴黎和俄羅斯的莫斯科地區(qū)
研究結(jié)果表明，在太陽(yáng)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(guó)具有在大部分地區(qū)建筑物中推廣應(yīng)用太陽(yáng)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(yáng)能的開(kāi)發(fā)和利用。