十大建筑能前沿技术.docx

1、十大建筑能前沿技术2013 年十大建筑节能前沿技术-建筑论文2013 年十大建筑节能前沿技术 文/ 梦莎 全球居住环境日新月异，建筑风格百花齐放。建筑节能技术与绿色建筑也如雨后春笋冒出，不断颠覆着经典。让我们一起盘点一下2013 年的十大建筑节能技术，探秘这智慧之光。 德国汉堡建全球首座藻类发电建筑 据国外媒体报道，德国汉堡正在建造世界上第一座藻类发电建筑。这座建筑由西班牙工程公司Arup 设计，正面的镶嵌玻璃装有生物反应器，内有微藻类。这些藻类能够产生生物量和热量，是一种可再生能源。此外，这一系统还能为整座建筑隔热保温，隔离噪音。 目前，这座建筑的西南面和东南面已安装了129 台生物反应器，

2、尺寸为2.5 M0.7 M。这些反应器由一个能量管理中心控制。能量管理中心负责收集太阳的热量而后存储起来，用于产生热水。Arup 公司欧洲研发部门负责人加恩? 乌尔姆表示：“利用建筑正面内的生物化学过程形成荫蔽和能量是一个真正意义上富有革新性的想法。这是一种具有可持续性的解决方案，可用于城市的能量生产。能够在现实生活中验证这种想法让人感到欣慰。” 根据他们的设想，未来的摩天楼将是“活建筑”，由藻类提供能量，能够对天气和居民需求的变化自动做出响应。根据他们的预测，喷气动力机器人维修工、摩天农场和光电油漆都将用于未来的建筑。 Arup 公司报告指出：“在这个新兴时代，建筑、预制和模块系统的研究将取

3、得大幅进步，可以由机器人运输和组装。从组件的安装、检测、维护到升级，整个建筑系统可以实现天衣无缝。” Arup 公司设计的这座建筑正面可利用阳光发电、可以施以纳M粒子涂层，用于中和空气中的污染物和捕获二氧化碳。巨大的有机LED 等元件允许建筑的所有表面在夜间提供照明，打造一种全新的街道照明方式。 新加坡的再生混凝土建筑材料 三和环保大楼位于新加坡北部一个工业区。这栋三层楼高的办公室在工业区内乍看并不起眼，但走进楼里，给人不一样的感觉：环保，却也不失注重绿色的现代风格。这栋大楼2010 年竣工，同年即获得新加坡建设局颁发的绿色建筑标志白金奖，迄今已接待数千慕名而来的参观者。 三和环保大楼最大的特

4、色是大量采用混凝土建筑废料循环生成的混凝土骨料，也就是大小不一的回收石子和碎块。大楼的第一层在建设时也并非是用百分之百的再生混凝土碎块，而是在建设完第一层经过测试发现效果很好，于是提高比例，到第三层的时候最终决定尝试采用100的再生混凝土骨料。 为了监测使用再生石子的混凝土能否保证建筑物的性能，研究团队在大楼的支柱等结构性部位安装了光导纤维感应器，以监测混凝土的各种性能，如耐压性。据介绍，从建成以来的监测数据来看，使用再生石子的混凝土性能已趋于稳定。 据悉，新加坡的混凝土废料再生利用在近几年迅速取得进展，这有许多原因，其中也包括公众的环保意识提高。新加坡也不再允许混凝土废料全都拿去填埋，而且2

5、007 年印度尼西亚一度停止对外出口沙石，一段时间之后迫使许多建筑工地停工，这也迫使新加坡想办法自给自足。新加坡政府也有自己的绿色建筑发展规划，新加坡希望在2030 年让当地八成的建筑成为绿色建筑。 纳M涂层“智能窗”问世可控制光和热的通过率 劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员们已经开发出了一种新材料，竟能够改变阳光在玻璃上的通过率。与当前技术不同的是，这个嵌在玻璃上、薄薄的纳M晶体涂层，能够对光通量进行有选择的控制。而这种新型的智能窗户，使得用户能够控制并选择多少的可见光、以及产生热量的近红外光线通过，除了能增加使用者的舒适感，还能最大限度地节约能源。 智能窗户可控制光通量和热通率，因此有着很

6、宽的气候适用范围。使用者可以自行选择、动态调节透过窗户的光和热。同时，“智能窗”同样可切换至同时阻止光和热的黑暗模式，或者切换到完全透明的模式。 “在美国，我们要花总能源的四分之一来照明、加热、以及冷却我们的建筑物”实验室主要研究人员Delia Milliron 表示，“对近红外光的独立控制，意味着居住者在室内拥有自然光的同时，感受不到光照带来的热量，这将减少空调和人工照明的需要。而这种新材料，将会对建筑节能产生重大影响。” 瑞典公司设计“吸管摩天大楼”可发电夜晚能变色 据英国媒体报道，这座摩天大楼设计与众不同，从外观上看非常像戴着巨大的假发。然而，专家指出，它将成为未来高层建筑设计新宠儿，不

7、仅具有景观性，还是一座环保建筑，可以产生电能，甚至夜晚整个大楼能够发光。 事实上，这种建筑的“毛发”是纤细的纤维，在风中吹动时能够将动能转变为电能，充分利用高层建筑的风力资源。它是由瑞典设计公司Belatchew Arkitekter 设计的，这个工程称为“吸管摩天大楼”，将建造在城市中心地带。 公司指出，吸管摩天大楼未来将成为城市风力发电厂，通过使用压电技术，大量纤细吸管通过风流轻微飘动产生电能。这将形成一种新型风力发电站，开启建筑体产生能量的巨大潜力。这种奇特的建筑覆盖物甚至可作为一个旅游景点。持续飘动的吸管从外观上形成一种波浪状景观，被认为处于静态的摩天大楼突然间变得生动起来，甚至整个建

8、筑体能够“呼吸”。吸管结构在风中飘动使摩天大楼的外观处于变化之中，在夜晚这些吸管会发光，使整个建筑大楼不断变换色彩。 零能耗建筑：利用电子技术及传感器节能减排30%在日本，建筑业界正在致力于实现“零能耗建筑”（ZEB）。零能耗建筑是指全年能源使用量为零的建筑。其中存在大量电子企业可作出贡献的领域。户田建设公司力争在2020 年之前实现建筑零能耗化。 “充分利用能量采集技术，应用无电池开关”，这是户田建设公司力争实现“零能耗建筑”（ZEB）所采取的三大举措之中的首项举措。 作为无电池开关， 户田建设公司则看中了德国易能森公司（EnOcean）开发的产品。其工作原理是，借助人用手指按压开关按钮产生

9、的作用力，启动内部磁铁，利用电磁感应发电。使用所发电力发送无线信号，打开或者关闭开关。而且，作为第2 款无电池开关，还开发出利用村田制作所压电元件的产品，扩充了产品阵容。 无电池开关采用了将人按压无线开关的压力通过电磁感应转变为电力的技术。通过利用易能森的技术，无需进行布线。虽然无电池开关的价格非常高，但却具备可大幅缩短工期的特点。 第二项举措，是利用低功耗无线ZigBee 的传感技术及照明控制。在这方面，能量采集也掌握着关键。公司计划使能量采集与零能耗建筑相结合，实现“工作照明及周围照明系统”。 在工作照明和周围照明系统（Task-Ambient）中，公司采用了利用ZigBee 网关的无线通

10、信技术，以及基于能量采集技术的无电池开关（无线通信采用EnOcean），目前正在验证这种系统在实际空间中是否耐用。 关于第三项举措“利用二氧化碳传感器等，使空调换气系统实现节能化”，户田建设目前正与村田制作所合作，在户田建设的技术研究所共同进行着相关实证实验。一定面积以上的建筑必须对换气量进行控制，使房间中央的二氧化碳浓度低于1000ppm。通过利用二氧化碳传感器进行控制，可削减约30的换气量。如果是1 万平方M左右的办公楼，年用电量有望削减约1 万千瓦时。 神奇的建筑“绷带”从“应急措施”变为“根本治疗” 东日本大地震发生4 天之后，在地震烈度达6 弱的宫城县仙台车站前，当地的樱野百货商店已

11、经迅速地在相邻一栋建成40 年的办公楼一角设置临时店铺，开始了营业。实际上，其大厦是车站周边地区最老的建筑之一，却在猛烈的地震之后很快恢复了使用。 仙台车站周边的许多建筑在地震后都出现了裂缝等，有可能倒塌，因此不得不暂时停止使用，需进行大规模维修，在这种情况下，樱野百货商店大厦和上文提到的办公楼却几乎毫发无伤，其原因何在？其实，这主要得益于两栋大厦都在2010 年采用了五十岚开发的抗震加固技术。其名为“绷带加固施工法”。 绷带加固施工法是在钢筋混凝土支柱表面涂覆粘合剂，然后像绷带一样在柱子上一圈圈缠绕聚酯纤维“加固带”。名称是“SRF（Super ReinforcementwithFlexib

12、ility）施工法”。 绷带加固使用的材料仅有加固带和粘合剂2 种，非常简单。施工时仅需将加固带螺旋状地缠绕在柱子上即可，因此无需特殊的技术及施工器材。作为加固带材料的聚酯纤维本身也一种常见材料，已经被应用于汽车安全带、游艇帆及登山绳等。加固带的强度是汽车安全带的5 倍，拉长约10也绝不会断裂。 另一方面，粘合剂是使用聚氨酯制造的单组份无溶剂产品，由于没有使用有毒的甲醛及溶剂，因此不会散发出粘合剂特有的刺鼻气味，不会对身体健康及环境等产生不良影响。由于该粘合剂凝固速度较慢，因此施工人员可仔细进行加固施工，凝固后的强度也比较高。 大和房建上市2 代节能住宅， 停电也能正常生活一天 日本大和房建工

13、业公司于2013 年4 月1 日上市配套使用太阳能发电系统、蓄电池及家庭能源管理系统（HEMS）的独户住宅“SMA Eco OriginalII”。这是该公司继2011 年10 月上市的“SMA Eco Original”之后，推出的第2 代节能住宅商品。比较第1 代产品，新产品增加了蓄电池容量，并对家庭能源管理系统的功能进行了扩充。 新产品采用的蓄电池是日本ELIIY Power 公司制造的、使用锂离子充电电池单元的“POWERiE6”。容量为6.2 千瓦时（KWh），输出功率为3.0 千瓦（KW）。其容量很大，为第1 代产品采用的蓄电池的2 倍以上。关于太阳能发电系统，推荐使用夏普产品。平

14、时，将单价较低的深夜系统电力以及太阳能发电系统所发的电力储存在蓄电池中，在向家庭供给电力的同时，将剩余电力出售给电力公司。 大和房建工业估算，停电时将蓄电池作为紧急电源，可满足最长24 小时左右的做菜及看电视之类日常生活需要。该公司还表示，在可以利用太阳能发电系统进行发电的情况下，甚至可以满足停电数日时的用电需求。 自动控温节能又低碳的未来房子 从前，我们曾经希望生活在这样一套智能住宅当中：当你出门上班时，不用像以往那样检查电器是否关闭、门窗是否锁好，系统就会自动切断电源，将门窗自动锁死；而在下班前，你也可以通过远程控制，让空调提前启动，调节家中的室内温度；热水器启动，准备好温度适宜的洗澡水。

15、现在，日本一家公司已经推出了智能房子。 从事电气工程教案研究的天津大学电气与自动化工程学院王继东副教授表示：“智能家居是一种利用了先进的计算机、网络通信和自动控制技术而形成的家庭自动化系统，它将各类家用电器、传感器以及相关控制设备有机地结合到一起，为用户提供各种智能化的服务，营造一个经济、舒适、安全、可靠、便利、互动、环保、节能的居住环境。一般来说，智能家居的主要功能包括家电控制、环境监控、安全防范、影音控制、家庭网络和能量管理。”这样看来，智能家居同传统家居相比，主要的特点在于实现了家庭主要电器设备的网络连接与监控，也就是家庭范围内的物联网。用户可以通过终端设备在现场或者远程控制各类家用电器

16、，并通过网络内连接的各类传感器，监测家庭的温湿度、照明亮度等环境参数，进而智能地控制相应的空调、灯光、门禁等设备，保证室内环境的舒适和安全。 华工学生造出负能耗手智能化控制小屋 绿色凹宅（E-CONCAVE），一种适宜中国发展的太阳能住宅原型， 2013 中国国际太阳能十项全能竞赛亚军。面对中国飞速发展带来的城市环境恶化和巨大的能源消耗问题，华南理工大学团队在中国国际太阳能十项全能竞赛上，向社会提出了一个太阳能住宅原型：“绿色凹宅”一个生态的、可持续的居住空间，旨在向个人和社区提倡一种极大地减少房屋对能源的消耗，并且一种更加健康，更加自然的生活方式。 节能、环保，是这座占地仅88 平方M的太阳

17、能小屋最大特点。它通过利用被动式的节能技术，强调了建筑的能源和资源节约。如墙体使用了甘蔗渣回收制成的聚氨酯保温材料，同时结合性能极高的真空绝热板，达到了很高的保温系数，如同一件厚厚的外衣，抵御寒冬的北风和低温，保证了房屋的保温性能。此外绿色凹宅的室内外都采用环保可回收利用的材料，包括竹木材料、木材、钢材等等。通过竹木材料的运用，创造出自然舒适的居住空间。 绿色凹宅虽小，但科技含量却很高。屋顶铺设了光伏板，每天能发电超过60 度。据测算，一年下来可产生自身消耗两倍多的电量，即使是在阴雨和大雪天气，也能保证房屋用电的正常运行，真正实现房屋的“负能耗”。此外，房屋采用光伏光热一体化的光热板，产生电量

18、的同时能加热热水，满足房屋正常的热水所需，达到了太阳能电能300% 的利用率。绿色凹宅大部分家用电器及设备能实现智能控制。通过手机、平板电脑，就能看到房屋的能耗使用情况、室内的温湿度情况，同时控制房屋的灯光、电视、投影仪、窗帘、天窗开启。结合kinect 系统，房屋能通过识别人体的手势实现房屋灯光不同模式的控制。 竹中工务店开创利用室内环境振动发电节能新技术 日本竹中工务店公司日前开发出了一种新技术，可将人的步行及设备机器的运转、建筑物内日常产生的环境振动的能量转换成电力，用作传感器电源。现已将该技术应用于监控建筑物内环境的无线传感器网络系统。竹中工务店力争使这种监控系统实现实用化，从而在翻修时无需进行布线施工，实现节能，提高环境舒适性和用户满意度。 竹中务工店在其技术研究所内，实施了利用空调管道微振动的办公空间温湿度监控实证实验，通过半年时间，确认了电源自立型系统的运转情况。今后，将根据应用对象及用途，讨论与各领域元件厂商开展业务合作，推广利用振动发电的技术及系统。 利用振动发电的能量采集元件和无线传感器元件是在三美电机公司的协助下开发的，二者现已集成为一体。发电时使用“调谐质量阻尼器”（Tuned Mass Damper，TMD）元件，该元件可将环境振动中较多的12-41 赫兹振动高效转换成电力。如果设备机器和管道产生振动，无需使用电池即可连续供电。