微型建筑节能环保论文范文

1小型建筑自维持的技术背景及目标

“自维持建筑”的技术是以建筑节能技术为基础的，以其“完全独立运转”的特点区别于一般的“可持续发展建筑”“绿色建筑”或“低碳建筑”等概念。在研究节能环保建筑发展历史的过程中不难发现，可自维持建筑的理念比可持续发展建筑理念先行。这种雏形的建筑可持续理论的先行性也正突显了最初建筑师对于节能的理想化和绝对化设想。所以，当“自维持技术”在微型建筑上使用时，要求其达到的首要目标即为实现脱离市政管网下的建筑运转。首先是根据微型建筑的具体用途计算耗能（E1），通过获得太阳能、风能等能源（E2）以保证获得大于或等于微型建筑的耗能，即E2≥E1。使得微型建筑在完全脱离市政管网的能源支持下，亦能独立完成正常生活运转。其次是在设计过程中尽可能地减少建筑耗能（E1），增大建筑自维持的可行性。具体而言，自维持的技术策略分为三方面：a)用电和采暖制冷自维持；b)用水自维持；c)排污自维持，主要包括生活污水处理和生活垃圾处理两方面。

2小型建筑自维持的技术策略

2.1用电及采暖制冷自维持技术建筑供给使用需满足人对于基本用电、供暖的要求，不同建筑根据功能和使用环境产生的能耗也有所不同。由于自维持建筑强调能源可持续性，要求使用清洁能源，目前较成熟的清洁能源一般采用太阳能、风能或生物能（如沼气等）等。太阳能作为一种最为普遍且最为成熟的清洁能源一直被优先利用，中国也是太阳能资源十分丰富的国家，2/3国土面积年日照在2200h以上，年辐射总量大约在每年3340MJ/m2～8360MJ/m2，相当于110kg标准煤/m2～250kg标准煤/m2[2]，所以太阳能利用具有广阔前景。对于微型建筑来说，采用太阳能供能的技术也较为普遍且成熟。从能源利用角度来说，太阳能集热板和太阳能电池板具有储能率高、利用率高、可行性强等特性。微型建筑据利用太阳能的方式可分为两类：主动式太阳能建筑和被动式太阳能建筑。a)主动式太阳能建筑是通过集热设备将热量传入建筑物内分配使用，对太阳能的利用高，功率大，便于控制，但需要设备投入并占用室外空间。其中利用太阳能主要分为发电和集热两方面。目前中国国内性价比较高的太阳能发电技术主要为光伏技术，主要依靠太阳能光伏发电方阵来实现。太阳能发电技术与微建筑结合时一般有两种方式，见表1；b)被动式太阳能建筑被定义为不通过传统采暖方式和主动空调形式来实现舒适的冬季和夏季室内环境的建筑[3]。被动式太阳能技术是一个抽象概念，可以被许多具体技术策略与技术手段来实现。比如被动式自然调节可以分为被动式太阳能采暖、被动式降温、天然采光与自然通风这四方面[4]，而后每一个方面下又有更为细致具体的技术手段支撑。被动式太阳能建筑的采暖方式主要有直接受益方式、新型集热墙的使用和应用多种供暖或降温措施，如以水为媒介的蓄热器，或采用对流式散热等[5]。对于微型建筑来说，完全依赖主动式太阳能来供给采暖、制冷是不经济的，这不仅要耗费过多的设备费用，也不符合生产过程中的可持续生态要求。故要实现建筑采暖制冷自维持应一方面在设计上尽可能利用被动式太阳能，微型建筑可通过调整建筑朝向，选择适当建筑材料（最好是在当地产出的材料），巧妙处理建筑的空间和形体，进行合理建筑构造设计使建筑物自然地应用太阳能供暖、采光并维持建筑能耗。综上可知，主动式和被动式太阳能利用方式应在自维持微型建筑中综合运用，利用先进技术手段和绿色设计理念，合理利用每一束可利用的太阳光，必将创造出更加节能、环保的建筑空间[6]。

2.2用水自维持技术微型建筑用水自维持的水源主要来自雨水或附近水源（如江、河、湖、海等，具体情况适建筑周边环境而定）。雨水净化是目前微型建筑自维持用水最常用也是最容易的措施。微型建筑可以采用坡屋面集水或独立装置储水方式，独立雨水收集系统根据初期弃流后的雨水水质情况和实验结果，采取雨水-雨落管-初期弃流装置-贮水池-泵-加药装置-滤池-中水-消毒装置-中水的处理流程，其出水可满足CJ25.1-89生活杂用水水质标准[7]，该水可用作灌溉、冲厕、拖地等杂用。生活杂用水经过特殊专业处理后才能供给生活用水，以煮饭、洗澡、饮用。

2.3排污自维持一般排污包括生活污水处理、生活废料处理两方面。一般生活污水包括厨房炊事用水、沐浴、洗涤用水和冲厕用水，其特点有三：a)冲厕水中含粪便，是多种疾病的传播源；b)生活污水浓度低；c)生活污水可降解性较好，适用于厌氧硝化制取沼气。根据以上特点，生活污水一般处理方法有：生活污水净化池技术、无动力多级厌氧复合生态处理系统、土壤渗滤生态处理系统。其中，生活污水净化池技术由于净化池后期维护成本较高，需要每年精心管理、清洁。另外，土壤渗滤生态处理系统针对土地较少情况提出，对土地特性有一定要求。因此微型建筑中应首先考虑无动力多级厌氧复合生态处理系统。即针对独户或联户生活污水的处理，基本形成一套成熟的厌氧处理与生态床相结合的处理方法。生活废料生活中产生的可降解和不可降解的垃圾，可降解一般采取回收利用，不可降解垃圾则一般归置到城市不可降解垃圾进行统一处理。

2.4具体小型自维持案例分析近年来，国内外建筑师将自维持理论和技术运用于构思或实践，有了诸多微型自维持建筑的概念模型或实践案例。如JoseManuelPequeno设计的“可搬运的游客塔”、伦佐•皮亚诺设计的“第欧根尼”小屋，及东南大学设计的铝合金太阳能小住宅“未来屋111”等，均在不同程度上实现了建筑在供水、用电、排污等多方面的自维持。现具体就一个实际建造案例介绍如下。“第欧根尼”小屋[8]由著名建筑设计师伦佐•皮亚诺（意大利）设计（见图1）。造价约1.72×104英镑（约合2.64×104美元）。主体为木结构，外墙是一层铝板。长3m，宽2.5m，屋顶是三角形，最高处是3.7m。室内面积为6m2，空间包含了起居室、厨房和卫生间。囊括食宿、办公、排泄、沐浴、储物等功能，空间设置合理，环保节能。房屋可以依靠太阳能和雨水实现自维持，屋顶一侧铺设太阳能板，利用太阳能转化为的电能可足以维持厨房和起居室的用电；生活用水由雨水供给，屋子地板下铺设雨水采集系统和净化系统，以此解决生活用水问题，且造价相对低廉，故此案例对于一般意义的微型自维持建筑具有一定参考价值。

3结语

可持续建筑是建筑发展的共同趋势，而微型自维持建筑正是顺应未来建筑绿色环保、轻盈便捷且极限可适应能力强的发展方向的。在未来，人类活动会触发的极限环境多种多样，如何设计快速适应这类环境的建筑显得十分重要。节能环保型自维持微型建筑可以通过用电、采暖、制冷、用水及排污等自维持技术实现完全独立运转，可被广泛利用于多种缺乏基础设施的临时居住场景[9]。故对于自维持技术在微型建筑中的应用研究可为更多的设计实践提供资料，具有广泛意义。

作者：颜思敏赵偲圻凌雯倩单位：重庆大学建筑城规学院