什麼材料能讓建物室內更涼爽? 這4類建築設計考量一定要有

   日期:2020-08-06     瀏覽:268    
核心提示:在建築設計中,使用一些能夠自然冷卻的材料就能減少人們對空調的依賴,從而減少環境的負面影響。以下,我們列出了一些能夠有效地調節建築溫度,提升能源效率的材料與結構形式。

使用空調不僅是高成本,還會影響環境。過去光是2016年全年,空間製冷就排放了1045噸的二氧化碳,占全球能源消耗總量的10%,這個數字仍在逐步增加中,國際能源機構預估,到了2050年,空間製冷所佔用的能源消耗,會達到全球總量的37%。



Image Courtesy of the International Energy Agency

▲ Image Courtesy of the International Energy Agency



但使用空調其實是藉由冷媒加以降溫,但卻會排放一種名為四氟乙烷(HFC)的有害物質。雖然在排放的二氧化碳之中,四氟乙烷只占總量的1%,其影響卻是二氧化碳的數千倍。

 




▲ Image Courtesy of the Climate and Clean Air Coalition



因此,在建築設計中,使用一些能夠自然冷卻的材料就能減少人們對空調的依賴,從而減少環境的負面影響。以下,我們列出了一些能夠有效地調節建築溫度,提升能源效率的材料與結構形式。



|高隔熱性質材料


諸如石頭、混凝土、生土等高密度材料之所以都能有效隔熱,是因為它們擁有較好的導熱性質、緩慢的傳熱速度、較低的反射率、較高的熱量存儲能力。



如果在建築中大量使用這些材料,建築的隔熱特徵就會增加,例如以下Kapsimalis Architects事務所設計的聖托裡尼夏日洞穴住宅,以及A-cero的混凝土二號住宅等都是應用混凝土牆體來達到類似的效果。



▲ Image © Vangelis Paterakis



由於,傳統住宅很少運用到這些厚重的材料,一般大多仰賴高效的隔熱系統。一般來說,隔熱能力是以「R值」來評估,R值越高,材料的隔熱能力就越強,諸如聚苯乙烯、聚氨酯泡沫和酚醛泡沫等材料的R值就較高,因此隔熱效益也較好。




▲ Image © Luis H. Segovia


 

|自然材料


在A-cero的混凝土二號住宅中,除了厚重的混凝土牆體,還應用了許多自然元素,其中包括綠色屋面和綠植牆體。綠色屋面不僅看起來美觀,還具有遮陽的作用,隔絕一定的熱量,降低屋面的溫度。



另外,由倫佐•皮亞諾設計的加州科學院、CPG的南洋藝術學院,以及Enric Ruiz-Geli設計的Bio別墅等著名的建物都是採用以上這些方式。




▲ Image © Tim Griffith



當然,隔熱材料也要考量當地的氣候來選擇,有的建築師會在建築中結合水系統,透過水蒸發和空氣的流通讓建物降溫。這種方法在早期就為羅馬人所應用,他們常常在建築中設計中央水池。




▲ Image © Luis Gordoa


 

|窗戶的材料與位置


但是,對於一般人來說,在家中設計水池或是綠色屋面有些不切實際,因此最簡單的選擇,就是使用被動式冷卻技術,例如玻璃的太陽熱增益係數(SHGC)越低,其傳遞的熱量也越低,建築就會更涼爽。



這可以透過外部的百葉窗而得以實現,百葉能夠有效地遮擋照射到窗戶上的陽光,從而減少進入室內的光線與熱量。
 


而窗戶的設置,建築師可以儘量滿足交叉通風,促進室內的空氣流通,以達到降溫的目的。此類案例有Louisiana獵槍住宅,這座建築就將室內空間中不必要的牆體減少,儘量滿足自然通風的需求。




▲ Image Courtesy of the Efficient Windows Collaborative



|屋面


最後,淺色的反射屋面也能夠通過改變陽光的方向來減少室內空間的熱量吸收。例如,有覆蓋物的屋面、反射瓷磚、反射塗料都能夠有類似的效果。



一般的標準屋面或是深色屋面在陽光直射下的溫度能夠達到150華氏度,而這種淺色的屋面在同等的照射條件下卻能減少到50華氏度。




▲ Image © John Wilson



另外,較高的屋面和穹頂也能夠讓溫度升高,而灰空間門廊和雨棚則可以為室內空間遮擋太陽。總而言之,材料和結構的綜合考量才能夠減少使用者對於空調的依賴,同時減少有害氣體的排放。



【本文授權轉載自專築網,原文刊登日期 2020-08-06】


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