土木工程走可持续发展之路--毕业论文.doc

土木工程走可持续发展之路摘 要可持续发展在现代人力生活中十分重要，已经是人类未来发展不可分割的一部分，可持续发展的含义十分广阔，关系到生活中的方方面面。其中，建筑节能技术的应用 、可再生资料的利用，原生态建筑的发展都将是造福子孙后代的重要技术革命。 下面我所阐述的就是以上这些先进技术在国内外的发展及应用。关键词： 可持续发展，“绿色建筑”，“人性化生态建筑设计”，建筑节能技术的应用目 录第一章引言1第二章 对土木工程的历史、现状和未来发展的认识22.1 古代土木工程22.2 近代土木工程22.3 现代土木工程22.4 对土木工程的现状的认识32.5对土木工程未来发展的认识32.6我的感受和认识：中国的土木工程要走可持续发展之路4第三章 节能建筑技术的应用53.1发展高新技术，应用结构健康监测，实现可持续发展53.2合理利用自然资源，实现可持续发展53.3开发利用再生资源和绿色资源，实现可持续发展63.4人性化的生态建筑设计103.4.1“原生的”与“适宜技术的”生态建筑设计103.4.1.1“原生的”生态建筑设计103.4.1.2“适宜技术”的生态建筑设计113.4.2生态建筑设计从“原生的”向“适宜技术”转变的必要性113.4.2.1生态技术与经济性的互动113.4.2.2生态建筑设计与社会需求的互动123.4.2.3人性化的生态建筑设计123.4.2.4生态建筑设计从“原生的”向“适宜技术”转变的可行性133.4.3对“原生的”技术手段加以改造利用133.4.3.1从天井到中庭133.4.3.2从老虎窗到烟囱效应143.4.3.3从坡屋顶到双层屋顶143.4.4将先进的技术改革、调整以满足适宜技术的需要153.4.4.1太阳能热利用153.4.4.2高效健康空调153.4.4.2建筑节能是指153.4.5实验新技术、新材料直接效力于“适宜技术”的生态建筑153.5建筑节能是指163.6自然通风与采光的利用183.7可再生绿色能源的利用203.7.1太阳能203.7.2浅层土壤热能203.7.3地表水体热能213.7.4风能213.7.5生物能221高舒适度，低能耗的室内环境控制系统222辐射制冷供暖系统加置换式通风系统223变风量(VAV)系统224变频技术23 5冷热联电产 23 3.7.6蓄能系统23 3.7.6.1冰蓄冷系统 23 3.7.6.2PCM相位变化蓄热材料技术 243.8水资源循环利用系统253.9智能楼宇白控系统253.10提供高舒适度的其他技术系统26第四章 结论28参考文献30谢辞31 附录 3231第一章 绪论土木工程是人类历史上年代最久远的“技术科学”，作为一种系统的产业活动，土木工程的实质是生产的过程，是一种技术过程。 土木工程也是建造各类工程设施的科学技术的统称，它既指工程建设的对象，即建在地上、地下、水中的各种工程设施，也指所应用的材料、设备和所进行的勘测设计、施工、保养、维修等技术。 作为一个重要的基础学科，土木工程有其重要的属性：综合性，社会性，实践性，技术经济与艺术统一性。随着人类社会的进步而发展，土木工程至今已经演变成为大型综合性的学科，并已经出许多分支，如：建筑工程，铁路工程，道路工程，桥梁工程，特种工程结构，给水排水工程，港口工程，水利工程，环境工程等学科。土木工程共有六个专业：建筑学，城市规划，土木工程，建筑环境与设备工程，给水排水工程和道路桥梁工程。 随着人类社会的进步而发展，土木工程至今已经演变成为大型综合性的学科，并已经出许多分支，通过三个学年土木工程各科课程的学习，我已经深深地感受到土木工程涵盖的广泛，体味了前人取得的成就，当然，我们不能沉浸于现已取得的辉煌成就，止步不前。我们还应当与时俱进，去挖掘，去发现，去思考，去想象，去创新。在此，我想结合我国的国情和世界形势，谈一谈土木工程的可持续发展之路。 第二章对土木工程的历史、现状和未来发展的认识2古代土木工程古代土木工程具有很长的时间跨度，它大致从公元前5000年的新石器时代到17世纪中叶，前后约7000年。在房屋建筑、桥梁工程、水利工程、高塔工程等方面都取得了辉煌的成就。一些文明古国的不少传世杰作，至今巍然屹立。譬如我国的长城，埃及的金字塔等。公元6世纪建成的赵州桥，是世界上最早的敞肩式拱桥，于1991年被美国土木工程学会选为世界上第12个土木工程里程碑。2.2近代土木工程 近代土木工程的时间跨度从17世纪中叶到20世纪中叶，前后约300年时间。在此期间，建筑材料从以天然材料为主转向以人造材料为主，建造理论也从主要以总结长期建造经验向重视科学兼顾经验转变。建造技术方面，一些性能优异的大型机械伴随着各种极为有效的施工方法的出现，使得人们开始能建造结构复杂或所处环境恶劣的土木工程。期间建成的埃菲尔铁塔、帝国大厦和金门悬索桥，至今仍不失为伟大的土木工程。2. 3现代土木工程 现代土木工程起始于20世纪中叶。发展至今，土木工程在建筑材料、结构理论和建造技术方面都取得了极其巨大的进步。 建筑材料方面，高强度混凝土、高强低合金钢、高分子材料、钢化玻璃越来越多地出现在建筑上。结构理论方面，利用电子计算机强大的运算和绘图能力，力学分析和计算的结果更加符合结果的实际情况，使得在结构设计上更为可靠。对于建筑技术，已经发展到机电计算机的一体化，施工过程中，不论是上天、入地还是翻山、下海，都已不是施工的障碍了；而焊接技术的普遍使用，也使得钢结构的发展进入了一个新的阶段。 现代土木工程造就的举世瞩目的建筑有：我国台北的国际金融中心，上海金茂大厦，马来西亚吉隆坡的石油大厦双塔楼，法国的诺曼底斜拉桥等。2.4对土木工程的现状的认识 现今的土木工程，正日益同它的使用功能或生产工艺紧密结合。公共和住宅建筑物要求的建筑、结构、给水排水、采暖、通风、供燃气、供电等现代技术设备日益结合成为整体。 工业建筑物则要求恒温、恒湿、防微振、防腐蚀、防辐射、防火、防爆、防磁、防尘、防高（低）温、耐高（低）湿，并向大跨度、超重型、灵活空间方向发展。另外，高层建筑大量兴起，地下工程高速发展，城市高架公路、立交桥大量出现，并逐步实现交通运输高速化、水利工程大型化。 值得一提的是我国实行改革开放以后，综合国力有了很大提高，已具备更大规模开发和利用水资源的条件，如三峡水利枢纽，南水北调工程等都是世界一流的大型水利工程。2.5对土木工程未来发展的认识 随着我国改革开放的不断深入和经济的迅速发展，中国将面临一个更大规模的建设高潮。可以说，我们正面临着一个伴随着国民经济飞跃的土木工程大发展的大好时期。而且这样一个优良的发展环境已经受到并将继续受到西方国家的急切关注。 作为跨世纪的一代，这一大好形势为我们提供了空前难得的施展才干、向国际水平冲击的良好机遇。同时，我们也深深感到，这是一个“机遇”与“挑战”并存、“合作”与“竞争”交织、“创新”与“循旧”相争的时代，如何把握世纪之交时土木工程学科的发展趋势，开创具有中国特色、具有国际一流水平的土木工程学科的新纪元，是对我们跨世纪一代人的严峻挑战。2.6我的感受和认识：中国的土木工程要走可持续发展之路我国的土木工程有自己的特殊性：“中国是世界上人口最多的国家，一项大资源被13亿一除即变得微不足道，而一个小问题乘以13亿就成了大问题。”刘西拉教授此语切实道出了我国的困难之所在。我国的煤、石油、天然气、水、森林总量均居于世界前列，而人均占有量却全部低于世界平均水平。人口、能源、教育、污染问题已经成为我国所面临的四大严酷问题。走可持续发展迫在眉睫。而土木工程，也必当立足长远，走出一条可持续发展之路。 放眼世界，美国的现代化进程可谓先进，而现今资料表明：未来美国要投入16000亿美元来解决已建工程的不安全状态，譬如，氯离子所引发的建筑锈蚀等等。作为当代土木工程师，在传承前人辉煌成就的同时，也必须多多吸取已出事故的教训，在今后的工作中进行创新改良，实现可持续发展。第三章 节能建筑技术的应用3.1发展高新技术，应用结构健康监测，实现可持续发展 土木工程在实际使用过程中，会出现不同程度的损伤或性能退化，这将影响起承载能力和耐久性，甚至引发严重的工程事故，带来重大的人员伤亡和经济损失，产生严重的社会影响。因此，从建筑建成的一刻起，就要做好健康监测、修复和加固的准备。 随着现代传感技术、计算机与通讯技术、信号分析与处理技术及结构动力分析理论的迅速发展，人们提出了结构健康监测的概念，给土木工程的发展带来革命性的变化。 结构健康监测系统通过在结构上安装各种传感器，自动、实时地测量结构的环境、荷载、响应等，对结构的健康状况进行评估，科学有效地提供结构养护管理的决策依据，确保结构安全运营，延长结构使用寿命。 近年来，大型土木工程特别是大跨度桥梁结构的健康监测技术成为国内外工程界和学术界关注的热点，通过科研和工程技术人员的努力取得了卓有成效的研究成果。国内外近年新建的许多大型桥梁都安装了结构健康监测系统，如我国的上海徐浦大桥、江阴长江公路大桥、东海大桥、香港地区的青马大桥，韩国Seohae桥和Youngjong桥、美国Commodore Barry桥和加拿大Confedration桥等。 像这样，通过发展结构健康监测与安全预警，在第一时间发现建筑可能出现的问题，及时进行修复与加固，既避免了可能出现的建筑事故，也基本解决了建筑过快老化损坏，不得不拆去重修的尴尬局面，及由此造成的大量经济、资源、时间上的浪费，实现建筑使用的可持续发展。3.2合理利用自然资源，实现可持续发展 “可持续发展是在不牺牲后代并满足其需要能力的条件下，满足当前的需要”。合理利用自然资源，则要在土木工程的建设、使用和维护过程中，土木工程师主动做到节能节地，并最大限度地发挥既有土木工程设施的作用。 比如，我们可以充分利用建筑绿化，在夏季有效降低灰砖墙表面温度，从而减少空调的使用量；可以使用节能保温型的多孔砖或复合墙体作为墙体材料，达到冬季保温隔热的作用；还可以太阳能、地下热能等新能源，减少不可再生资源用量的减少。 另外，对既有建筑的再利用也是可持续发展的重要手段之一。这方面，上海已经取得不少成功的经验：大量不用的厂房，很多已经转变为展览厅、办公楼、艺术家工作室等。这样的改造再利用，既符合现代使用的要求，又节约了能源，避免了浪费，不失为一种有效的办法。3.3开发利用再生资源和绿色资源，实现可持续发展 世界上每年拆除的废旧混凝土，工程建设产生的废旧混凝土等均会产生巨量的建筑垃圾。我国每年的施工建设产生的建筑垃圾达4000万吨，产生的废混凝土就有1360万吨，清运处理工作量大，环境污染严重。此外，我国是20年来世界水泥生产的第一大国，而这本身是一项高耗资源、高耗能、污染环境的行业。与其他材料相比，钢材和再生混凝土较为符合绿色建材的标准，应当大力发展这样的绿色建材。对此，日本的爱知世博会，给我们上了生动的一课：材料方面，世博会的各种建筑材料表面上看很高档，但是很多都是废物利用。许多木版都是由建筑用木材废料加工而成，到处摆放的坐椅，是电视机壳粉碎后制成。丰田展馆内壁由回收的废纸加工而成，长久会场日本馆，既追求了人与自然和谐，也节约了经济开支，所使用的大部分钢材和木料，都可以回收利用。同时，竹壁的优越性在3到9月爱知的酷暑也显现无遗。竹子本身的性能大大降低了室内温度，空调的使用也明显减少。这一点给了我众多的思考：在建筑选材方面，在合适之处应用自然的可再生资源，节约开支的同时，也实现了生态与建筑的和谐可持续发展，何乐而不为呢？同时，“绿色建筑”的概念也已经逐渐被广泛应用于各个领域：“绿色建筑”也称为生态建筑、可持续建筑，最早是在1992年联合国环境与发展大会上明确地提出来的。用建设部仇保兴副部长的总结“绿色建筑”就是指为人们提供健康、舒适、安全的居住、工作和活动的空间，同时在建筑全生命周期(物料生产、建筑规划、设计、施工、运营维护及拆除、回用过程)中实现高效率地利用资源(能源、土地、水资源、材料)、最低限度地影响环境的建筑物。可见，绿色建筑理念的提出，就是为了使得建筑在满足人类不断提高的健康、舒适、安全的需要基础上。对环境、资源影响最小，最终做到可持续发展前提都是为了人类的永久利益。社会上有一些观点把绿色建筑看得很片面、绝对化，要不就是极端限制人的合理需求，以保护环境为唯一目的；而另一些观点就是把绿色建筑当成是仅仅是为人类的眼前利益、健康或舒适(像绿色建材、绿色蔬菜一样看待)而不怎么从整体上、长期上考虑对环境的影响。这两种观点可能都不利于“绿色建筑”的健康发展和推广。绿色建筑最终的目标是以“绿色建筑”为基础，进而扩展至“绿色社区”、“绿色城市”层面。达到促进建筑永续发展的目标。这意味着建筑不仅被作为非生命元素来对待，更被视为自然生态循环系统的一个有机组成部分。 中国的国情 中国作为最大的发展中国家，二氧化碳排放居第二位，根据京都议定书的要求，中国要采取一系列减少温室气体排放的政策和措施，包括努力提高能源利用效率，改善能源结构，促进新能源和可再生能源的利用等。 就能源消费而言，在我国化石能源资源探明储量中，90以上是煤炭，人均储量也仅为世界平均水平的二分之一；人均石油储量仅为世界平均水平的11；天然气仅为45；而目前我国单位建筑面积能耗水平是发达国家的23倍以上。就土地的情况而言，我国人均耕地只有世界人均耕地的13，水资源仅是世界人均占有量的14；实心黏土砖每年毁田12万亩；物耗水平与发达国家相比，钢材消耗高出1025，每拌和1立方米混凝土要多消耗水泥80公斤；卫生洁具的耗水量高出30以上，而污水回用率仅为发达国家的25。严峻的事实表明，中国不仅要走可持续发展道路，发展节能与绿色建筑也刻不容缓。 我们应该认识到我国不仅经济上“穷”，在资源和环境上更“穷”，但要想做到可持续发展的目标就要摆脱狭隘的“唯经济穷论”，全面在“四节一环保”上提高标准，用强有力的税收、金融、土地政策鼓励有条件的地区或开发绿色建筑项目，走在地区、国内甚至国际的前列。同时，强制要求经济发达地区和大型城市的节约标准，提到一个和自身地区资源相符合的程度。 成本问题 ： 从全国范围里来讲。绝大多数普通的民用建筑在节能等方面存在巨大的缺陷和不足，因此需要我们进行综合的设计来增加建筑这些方面的品质和性能，每一方面的改善基本上都需要增加一定的成本，比如成本增加10以上，是必然的。 就住宅而言，一说到因为“节能要增加成本”，就有许多人说会增加购房人的负担，好像以后使用过程中的使用成本对老百姓无关紧要一样。因此，我们不仅要关注建造的经济成本，更要关注今后使用中的经济成本以及生态成本和社会成本。就生态成本来讲，今天对环境的污染今后需要花费更大的代价去治理；就社会成本来说，绿色建筑由于改善了室内的环境，使人的疾病发生率大幅度下降，因为人有80的时间是在室内活动，这样疾病发生率将会大幅度下降寿命将会延长，生存质量也大大提高，这就是另一方面的节约；同时，在建筑数十年的使用过程中使用成本将高于建造成本数倍以上。，因此，我们应该把注意力放在生态成本、社会成本和全寿命周期的经济成本上，况且现在的房价即使没有技术含量和“四节”，性能的提高也在不断的增加，这种价格的增加加大了房地产泡沫的可能性，因此房地产价格的理性回归应该是建立在价值的增加基础上的。我认为可以鼓励各个地方的高档住宅或其他民用建筑通过适当的高投入，带来项目的内外环境质量、提升“绿色”性能，从而提高房子的品质，以品质来支撑高于其他普通房子的价格，让这些高价房成为“绿色建筑”的榜样，以此带动地方住宅技术及产业化的发展，最终让更多的普通房子更容易实现“绿色”梦想。 绿色建筑需要什么样的技术? 在探索绿色建筑的技术路线时经常会听到一些专家主张应该采用“低技术”，有些认为应该采用“适宜技术”，还有些认为应该采用“适宜技术结合高技术”等等不同的观点，我个人认为这种争论没有意义。技术是用来解决我们所面临的具体问题的，应该根据具体项目的具体情况和实际需求来选择。更多技术选择的可能性一方面能够满足建筑师的创造需要，另一方面能够满足市场的需求。在我们国家目前普遍技术非常落后的今天，如果不是大力去发展高新技术而一味强调低技术，只能是更落后，离我们自己的标准也会越来越远。 在技术选择上，我们应该从所需要的建筑性能和全寿命周期的观点去分析、判断、计算、选择。汪光焘部长说过，要充分认识资源环境问题已成为国民经济和社会发展的重大制约因素。，我们当前在经济增长方式方面主要还存在“高投入、高消耗、高排放、不协调、难循环、低效率”的问题。这些问题如果低技术能够解决还需要拖到今天吗?高低是相对的，适宜不适宜也是相对的，如果站在国际的水平上看，我们国内有些专家认为的“高技术”早已经是“低技术”和“适宜技术”了。所以根据我们的国情，恰恰需要去大力鼓励开发绿色高新技术甚至是自主知识产权的高新技术，同时去大力鼓励使用高新技术，工程实践能促使技术的发展，使之变成适宜技术。只有这样到2020年我们的住宅和公共建筑的能源资源消耗水平才有可能接近或达到现阶段中等发达国家的水平，这是我们国家建筑发展的总目标。 在日本爱知世博会长久手会场，茧状日本馆为减少热负荷，利用墙面绿化、生物降解塑料材料和间伐木材(森林中被砍掉的细木材)实现了环保功能。以“自然的智慧”为主题的爱知世博会，展馆建设大量应用现代科技成果，突出环保性和功能性，反映出人类对自然美的孜孜追求。而这，也应当是未来土木工程师要学习和发展的方向。 总之，绿色建筑的发展建设需要正确看待卫生、安全、健康、舒适的问题和当地资源情况，目前各地的节能标准里面所假定的舒适度，前提是小康标准的，是最基本的，不能完全体现今后的发展方向。随着生活水平的提高，舒适度的标准也会提高，能源等资源的消耗也将会大幅提高。因此应该根据当地气候和生活习惯、经济水平分级，适应不同收入阶层和满足不同的需求，要有一定的前瞻性。同时，绿色建筑的设计需要将有关今后使用费用(如采暖制冷等)或能耗等定量化，要具体到单位使用者，这样有利于老百姓的选择权、知情权和监督。有了老百姓的参与，绿色建筑才会更加迅速和健康地发展 我国建筑中，李国豪教授设计的扬浦大桥也堪称经典。引桥部分的螺旋式上升结构，节约人民币数亿元，是土木工程实现经济性可持续发展的典范。当然，可持续发展，绝不是一味地追求节省，而是要寻求一种最合理的中间状态，既要保证建筑有足够的创意，也要追求完美的技术经济指标，以最少的投入获得最大的效益。我们依旧还是要创造经典，但是绝不能建立在挥霍金钱，建立在耗费更多的资源、能源的基础之上。现今，建筑世界已经进入到生态美学的时代，注重文化、生态、工程与环境之间的关系，注重人性化、节能与可持续发展，才是当代工程师的着眼方向。3.4人性化的生态建筑设计：“生态”一词源于希腊文Oikos，原意为“家”和“住所”，后来衍生成生态学(Ecology)。到20世纪60年代建筑师保罗.索勒瑞提出“生态建筑”这一概念至今，其内涵在不断扩展和延伸。现在，普遍认为，生态建筑的基本原则就是运用生态学原理和方法,有节制地利用和改造自然。寻求最适合人类生存和发展的可持续支撑环境；把建筑环境作为一个有机的，具有结构和功能的整体系统来维护。3.4.1“原生的”与“适宜技术的”生态建筑设计3.4.1.1“原生的”生态建筑设计在形成之初,建筑就是人类活动的内在机制同自然环境相互联系、相互作用的逻辑结果，因此，其本身就包含了内在的“生态精神”。这些建筑通过直接的、单纯的与自然的接触，有着朴素生态概念。人们通常不自觉地运用着当地的材料、技术，并考虑当地的气候、风向等，建筑的创造出于人类征服自然、适于自身的需要，同时也受制于自然。在“人是短暂的，而自然是永恒的”这样的中国传统思想下，中国的传统建筑不论从材料的使用上还是选址和布局上都体现着现代所谓的生态精神。这样的建筑从建设、使用和毁灭三个阶段都不会对生态环境有所破坏，值得现代建筑学习。当然原生的生态建筑也有局限性，它们通常内部功能组织简单，难以适应现代生活。尤其在我国，目前生产力水平和经济水平还处于发展阶段的大背景下，除了个别实验性质的生态建筑之外，大部分对生态建筑的摸索也处于“原生的”状态。简单说，原生的生态建筑设计是在节约经济和低技术的条件下，不用或者很少用现代的技术手段来达到生态化的目的。然而,此类建筑的节能效率和可持续性都不甚理想，缺乏普适性。同时，停滞不前的生态技术并不是可持续的生态观。因此，考虑将现代的生态技术运用到普通的建筑设计中去，即本文提到的“适宜技术”生态建筑。3.4.1.2“适宜技术”的生态建筑设计适宜技术(Appropriate Technology)最早由诺贝尔经济学奖获得者Atkinson和Stiglitz在1969年提出，其原意是“Localized lea rning by doing”，也就是地方性的边干边学。从建筑设计的角度它提出发展中国家和地区不能一味照搬和模仿发达国家已经用过的技术，从而满足自身发展的需要。同样的，“适宜技术”的生态建筑，主要指的是根据当地实际情况侧重建筑技术的适宜性、高效性，通过普遍的建筑设计手法，精心设计建筑细部，提高对能源和资源的利用效率，减少不可再生资源的耗费，保护生态环境；同时有选择地借鉴当地建筑文化传统和技术，使建筑具有一定的地方特色,实现技术的人文提升。具有一定适宜性、普遍性的技术，又能根据环境的不同而有一定地域特色的生态建筑应该成为研究的重点。也就是说，从满足基本的人居环境的要求出发，通过渐进的方式通过“适宜技术”这个设计手段，运用当地的资源，结合适宜的经济的技术，进行生态建筑设计来达到可持续发展的目的。3.4.2生态建筑设计从“原生的”向“适宜技术”转变的必要性3.4.2.1生态技术与经济性的互动建筑技术随着时代与科技的进步而进步，同时也根据经济的发展而发展。到如今，我们所面对的是资源环境问题的全球性和地区经济发展的不平衡性之间的矛盾。“中国作为发展中国家的代表，以整体上低水平的、快速的发展，拥有低素质的庞大的人口群体，以及对西方生活方式的迷恋和追求。正在形成一种高度浪费和污染型的生产和生活方式。”目前中国建筑业物质消耗占全部消耗总量的15左右，建筑能耗约占全部能耗的28，建材生产、建筑活动造成的污染约占全部污染的34。意识到这种可怕的现象的危害，不得不提倡可持续发展的建筑方式经济的落后导致技术的落后建筑设计在某种程度上也反映着当地的经济状况。“原生的”生态建筑在经济上是足够节省的，却不足以体现当代的发展。在现代化、城市化的进程和全球化的浪潮中很难广泛展开：而在中国真正有着较高技术含量的生态建筑凤毛麟角，经济上的因素也是很大一方面要追求可持续发展。盲目建设大量的高技术的生态建筑也是不合国情的。因此。提倡“适宜技术的”生态建筑设计迫在眉睫。3.4.2.2生态建筑设计与社会需求的互动 在历史的长河中，我们可以看到，建筑反映着人类的需求，同时它反作用于社会，通过对生活方式和环境的对比与分析，唤起人们的行为。早在古希腊，神庙的建设加强并支持了当时社会民主化的思想巴洛克建筑以其丰富的三维空间唤醒了社会对自由的意念日本住宅的小尺度也是对日本社会的模仿与反映等等。这些实例说明建筑有助于人们适应日常生活的需求和环境的改善，同时，建筑也能对社会的可适应性要求做出形式的反映。在当今“可持续发展”的全球大主题下。建筑的回应就是进行生态建筑设计。原生的生态建筑设计显然落后于人们的社会的需求而适宜技术的生态建筑设计的提出更加恰当。3.4.2.3人性化的生态建筑设计 众所周知，现代建筑产生的思想根源在于“以人为本”。如果偏颇地来看，如今对自然的破坏归结为“以人为本”这种自私的理念。于是有人提出生态建筑的出发点是“以自然为本”。这样看来生态建筑与现代建筑成了对立的概念，其实不然。建筑的产生以来就是为人服务的。 “人一建筑一自然”是构成建筑世界的三个要素其中人是第一位的。生态建筑将三者融合，重视人与自然的和谐关系，是人们征服自然、改造自然过程的一部分。它尽可能利用建筑物当地的环境特色与相关自然因素(比如阳光、空气等)。使之符合人类居住，并且降低各种不利于人类身心的任何环境因素作用，同时，尽可能不破坏当地环境因子循环，并尽可能确保当地生态体系健全运作，目的还是为了人类拥有更好的生存环境。 “原生的”建筑设计由于技术的落后性，有时也会有违背生态设计的问题。例如在对当地材料的使用上，就如同我们过去常用的粘土砖，粘土砖一直以来都是传统的、使用广泛的建筑材料，与混凝土比起来它的人工性能要好得多。然而，烧制粘土砖破坏的大量的良田原本肥沃的土地变成荒凉。这样看来，对地方材料的使用也许正在破坏着当地的环境。这一点使我们不得不反思，并且要去探寻新的手段、新的技术来把这些朴素的、原生的生态建筑思想加以进化。适宜技术的生态建筑设计强调技术和社会、经济、艺术的整体平衡，在关注建筑设计和施工的同时，去关心社会、考虑当地社会发展的本土性和当代性，体察大多数人的需求，为普通大众构筑可持续的生态环境。3.4.2.4生态建筑设计从“原生的”向“适宜技术”转变的可行性 实现适宜技术的生态建筑通常有三种手法：一是将传统技术进行改造；二是将先进的技术改革、调整以满足适宜技术的需要；三是进行实验研究，直接效力于适宜技术。，在此以上海生态建筑示范楼为例，分析适宜技术的生态建筑在上海的可行性和发展。 上海生态建筑示范楼位于上海市建筑科学研究院莘庄科技发展园区内，建筑面积1 900平方米。钢混主体结构，南面两层、北面三层。一楼东半部约350平方米大斤用于生态建筑集成技术展示，并成为生态建筑关键技术和产品研发的实验平台。从经济性的角度来看，该示范楼每平方米的建筑造价(不含土地费)4000多元，远低于普通写字楼的造价；从能源的角度来看，该楼的综合能耗为普通建筑的14；再生能源利用率占建筑使用能耗的20；室内综合环境达到健康、舒适指标；再生资源利用率达到60。3.4.3对“原生的”技术手段加以改造利用3.4.3.1从天井到中庭1)原生的技术手段 上海地区传统民居最典型的平面布局是以内院为中心，这当然是和中国人的生活方式一脉相承的。由于用地的有限，住宅的由原来的三开间退化为一开间，内院也随之越来越小，形成了天井。合院的形制已经不复存在了，天井却因为能有效改善整个住宅的小气候而延用下来。房屋的进深过大时，利用天井，既有了适当的采光面，又能减少夏日的日照；通过天井能将建筑底部的风拔上来，有利于建筑内部的空气流动。2)改造后的适宜技术手段 从狭小的天井到宽敞明亮的中庭，顶上盖有透明的玻璃天窗。不仅保留了其通风的效果，而且改善了原来天井阴暗的状况，使这幢办公楼能达到天然采光。为了让南北两楼共享阳光设计布局上，整座楼南低北高，冬天，阳光从中庭的天窗射入，能够照到北面办公室。通过玻璃天窗开启角度的随意调整，只要天气晴好白天几乎用不着开灯，有效地节省了能耗。3.4.3.2从老虎窗到烟囱效应1)原生的技术手段 人们很早就发现门窗对开的形式能够造成“穿堂风”。一套住房内不同方位的房屋之间有流畅的气流就能形成穿堂风。穿堂风对于夏季散热是比较有效的。另有一个比较有特色的就是“老虎窗”了。 “老虎窗”是英语roof window的音译，顾名思义。是开在屋顶上的窗，其目的是为了增加阁楼的采光和通风。充分利用天然采光；其通风的效果类似于“烟囱效应”。)改造后的适宜技术手段 从室内热压拔风分析图中可以看出，该生态楼从南面楼前的水面导风到背面“烟囱”的拔风都是对传统技术的改造。有所突破的地方在于，在建筑的地下2m左右深处，间隔埋设着若干根数十米长的小管道，管道出口一头在中庭，另一头在数十米外的旷地。一方面，热空气从下往上，从屋顶通风口散逸而出并形成烟囱效应，从地面管道中拔风；另一方面从地面抽取的热风经过数十米长的地下管道时，管道外湿冷的泥土和恒温的地下水会给风不断降温再经过滤处理，进入办公楼是清新空气。每小时换气可多达20次。3.4.3.3从坡屋顶到双层屋顶1)原生的技术手段 坡屋顶较普通的平屋顶能更有效地保温隔热。对于雨水较多的上海，坡屋顶还能有效组织雨水的排放。因此，在这里，理想的建筑布局形式往往是：有一个长行的平面和带坡顶的剖面，所有房间都有直接的通风采光；建筑四周都有阳台、百叶遮阳板或外廊。2)改造后的适宜技术手段 该生态楼使用了双层屋顶。第一层是太阳能储热板，它将利用太阳能为大楼供冷；第二层是敷在屋顶的高密度泡沫板保温层，能有效阻挡紫外线的入侵。3.4.4将先进的技术改革、调整以满足适宜技术的需要3.4.4.1太阳能热利用 根据上海地区利用太阳能存在的问题该楼创新地实验了与建筑结构集成的一体化太阳能集热器件和新的太阳能能量利用系统。办公楼设置了150平方米。太阳能集热器，可供充足热水，并部分用于冬季约300平方米地板采暖，以及夏季15kW的干盘管空调制冷。制冷通过太阳能热水型吸附制冷机组实现，其需要8085热水驱动。在示范办公楼应用中，吸附制冷机和干盘管技术结合用于处理空气显热负荷，制冷机组完全由太阳能集热器加热。除湿热泵的低温端可以在夏天做制冷用。空调、采暖、热水供应及地热的应用在该太阳能系统内都能和建筑结构很好地结合实现了一体化。3.4.4.2高效健康空调 由于上文提到的遮阳板和利用“烟囱效应”使办公楼凉爽，该楼全年空调使用期将比普通办公楼少两至三个月。当然，其空调系统也是经过新的研究开发的，能把夏季空调的除湿与降温相分离实现系统高效空调效果。空调系统利用办公楼楼散热循环制冷，降低能耗约20；而新型制冷剂的加入，更不会破坏人类共有的臭氧层。空调还具备除湿功能采用液体除湿处理空气潜热负荷，除湿液体的再生通过高温热泵(8085)来实现，这一创新的结构使楼内杜绝了一般中央空调常患的霉菌等细菌。全年温度将保持在1825，湿度在5560。屋顶上的太阳能电池板，将作为空调主要能源。3.4.5实验新技术、新材料直接效力于“适宜技术”的生态建筑 该生态楼使用的是3R材料，最大限度地实现废物利用和资源循环(所谓3 R，是指节约资源Reduce、可再生利用Reuse和可循环Recycle)。用废骨料、矿渣粉、粉煤灰甚至栽培花草的小陶粒来代替水泥。单是混凝土就用了3种，有的是用老房子拆除后的混凝土为主的新老混合型，有的是用七成替代成分掺入的低成分水泥，还有大量旧木地板的回用，全楼的再生资源利用率达60。 在围护结构墙面的构筑上，在加厚的内外墙之间是一道58cm厚的空气层，里面装有保温防水材料，这样一层复合墙体可节能25。窗玻璃的使用上，该生态楼采用的是低辐射玻璃，可有效阻断红外光。经过特殊处理的窗玻璃能把阳光折射到室内需要的角度。此外，窗外还将悬挂自动遮阳的电子百叶窗，不仅开合随意。其遮板上的细孔能让微风和光线畅通无阻。4结语 “适宜技术”是当代建筑技术发展的成果和传统地域适应性技术的结合，它“不是一种修补性的折衷态度，它是辨证和智慧的抉择。适宜技术将当代的先进技术有选择地与地域条件的特殊性相结合；同时提倡改进和完善现有技术充分发掘传统技术的潜力实现建筑技术的本质。”由于个人水平有限，目前仅能对适宜技术的生态建筑做一些定性分析，还不足对其进行定量的分析只能说是个人的希望。在经济条件允许的情况下，将生态建筑设计从“原生的”状态转向“适宜技术的”，使生态建筑能普及到普通人的生活，使大部分的人都能享受到高质量的可持续的生活环境。3.5建筑节能是指在建筑物的规划、设计、新建、改建和使用过程中，执行建筑节能标准，采用新型建筑材料和建筑节能新技术、新工艺等提高建筑围护结构的保温隔热性能和建筑物用能系统效率，在保证建筑物室内热环境质量的前提下，减少供热采暖、照明、热水供应的能耗，并与可再生能源利用、保护生态平衡和改善人居环境紧密结合。我国北方地区冬季寒冷，集中供热面积大，采暖能耗是建筑能耗的最大组成部分，建筑物的防寒保温问题是关系能源消耗的关键问题，注意节约能源消耗已成为北方建筑设计时的一个重要问题。 一、建筑节约能耗的几点措施 1.使用纳米透明隔热涂料。纳米透明隔热涂料是新近问世的一种可以让玻璃既保持高透光性同时又有较好的隔热效果的高科技产品。纳米透明隔热涂料可采用喷涂或刷涂技术涂与各类建筑物的玻璃上。在夏季,能抑制65%太阳能辐射不进入室内,并能保证透光率达到70%,能使室内温度低于室外温度达到47,测试表明，夏天开空调时,空调的耗电量可从原来303度降低到208度,可节电20%30%左右;在冬季,隔热涂膜的特殊金属膜呈透明型、引进可视光,长波长的暖气能在室内反射,使室内的暖气(远红外线）约90%不外流。 2.建筑节能中太阳能的利用。太阳能是绿色能源中最重要的能源，是取之不尽、用之不竭、广泛存在的天然能源，其优点是极为丰富、洁净、安全、价廉，对生态平衡没有任何影响。 有关资料表明,我国陆地面积每年接收的太阳辐射总量在3.31038.4106kJ/(m2年)之间，相当于2.4104亿t标煤。全国总面积三分之二以上地区年日照时数大于2200h，日照能量在5106kJ/(m2年)以上。我国西藏、青海、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古高原的总辐射量和日照时数均为全国最高，属太阳能资源丰富地区；除四川盆地、贵州省资源稍差外，东部、南部及东北等其他地区为资源较富和中等区。 在建筑中加强太阳能的利用是实现可持续发展的重要环节，太阳能可以为建筑供暖、供热水、供电，甚至能够提供建筑物的全部能量。我国北方被动太阳房采暖节能6070，平均每平方米建筑面积每年可节约20kg40kg标准煤，有着良好的经济和社会效益。 3.注重墙体节能。多年以来，我国建筑墙体一般采用单一材