减少对电的依赖-生态建筑学解析

以前没有电的时候，照明、储藏食物和干燥衣服的方法跟现在不同。其中某些方法现在还是可行的，可以结合节能技术创造出高技术和低技术结合的综合方法（图2-158）。

1）避免用电

由于电是一种高品质和昂贵的能源，所以要尽可能地使用替代方式，使用燃料（如天然气）、热能（如太阳能集热器）或传统的储藏方法（如地窖）。

2）天然采光

充分利用天然采光可以降低电力照明的需要，而且，充分接触日光和感知昼夜节律有益于人体健康。带有斜槽的窗格条和白色斜角窗洞口的窗有利于采集日光。高窗和天窗比低窗可以采集更多的阳光。在建筑中，日光最好从至少两个方向照射进房间，这样可以创造更容易调节的照明。使日光照进房间深处的一种方法是使用反光板（图2-159至图2-161）。

（1）高级天然采光。近几十年来，人们正在研究使日光照射到房间深处的更先进的方法。反射镜、棱镜和扩散镜是常用的几种方法。对光导纤维和导光管的研究也正在进行中。光导纤维采光是一种新发明。帕朗斯日光（Parans Daylight）是瑞典帕朗斯日光公司2002年参加的环境创新竞赛中进入决赛的产品之一。瑞典哥德堡的这家公司已经开发出了新技术，利用光导纤维将日光传递到室内。帕朗斯阳光板是放置在建筑屋顶或外表面上的1 m2的单元，在阳光板内部有64个菲涅尔透镜绕轴转动，聚焦太阳光。帕朗斯阳光板2代利用主动追踪的导向性菲涅尔透镜，可以一直朝向太阳的方向。这种跟踪运动需要3个电机驱动，平均功率低于2 W。帕朗斯L3:s是聚光灯，给了使用者很大的自由来设计光的体验。帕朗斯 L3:s的焦点有一个可调范围，而且光线方向很容易调到不同的角度。每个阳光板连接四条光缆，直径6 mm，可以传导20 m，最大的弯曲半径可以达到50 mm，以方便光线改变方向。光线的传导率是每米95.6%。使用特殊的纤维，有可能将光的传输距离增加到70 m（图2-162至图2-166）。

表2-7　四种不同情况下独户住宅的用电量比较

注：第一列显示了正常的用电量。第二列显示了使用市场上最节能的泵和风扇时的用电量。第三列显示了经过周密计划的节能家庭需要多少电力。第四列表明家庭中可使用自然通风和自然循环加热。

图2-157　公寓楼公共用电统计分析

资料源于2000年年鉴，Huge Bostäder，Huddinge

图2-158　各种节约时间和消磨时间的电器设备

此类电器设备减少了家庭中的集体活动。资料源于克劳斯 德鲁让（Claus Deleuran）

图2-159　不同照明角度的光线效率比较

从照明的角度来看，高位置比低位置进入的光线更有效。对于一个正常的窗户，从最上边进入的光线比从最下边进入的光线的效率高4倍。资料源于《太阳能形式》，海德马克 阿达姆松（Hidemark Adamson），BFR T2：1986

（2）日光与建筑学。利用天然采光，建筑物可以拥有良好的室内光环境，节省电力，而且为创造出令人兴奋的建筑设计提供了机会。有许多不同的方式可以引入天光：例如通过窗户、天窗、百叶以及玻璃围合的空间。日光可以沿着墙壁、通过管道和中庭进入建筑内部（图2-167至图2-172）。

图2-160　使用反光板与不使用时的光照比对

为使日光照入房间更深处，可以在窗户内安装反光板。反光板把光线反射到天花板，再使光线进一步反射进房间深处。与此同时，反光板还可以为窗户附近的区域提供遮阳

图2-161　日照的不同影响因素

良好的日照条件减少了电力消耗。日光的进入受窗户和天窗的位置、窗洞口侧壁的设计、洞口侧壁的颜色和材料、窗框和窗格的凹入以及房间设计的影响

图2-162　瑞典乌默奥（Umeå）的“绿色区域”项目

该项目使用了先进的日光系统。这是一个生态建筑，建筑师是安德斯 尼奎斯特（Anders Nyquist）。建筑内包括一个汽车经销部、加油站和汉堡包餐厅。屋顶的天窗上装有圆锥形反射材料。光线在圆锥体的引导下通过布满反光材料的通道进入一个不透明的装置，然后漫射出来。光线从室内看起来像普通照明，但其实是来自太阳光。同时，还配备了荧光灯管来辅助天然采光系统

图2-163　通过光导纤维传递的天然采光

这是瑞典帕朗斯日光公司注册的专利

图2-164　帕朗斯阳光板单元

尺寸为980 mm 980 mm 180 mm，重量为30 kg，菲涅尔透镜的数量为64个，光缆数量为4条，电源为AC 220 250 V，平均功率为2 W，外壳材料为铝合金，玻璃表面为钢化玻璃。资料源于帕朗斯日光公司

图2-165　椭圆体光发散器

日光通过光纤导入后由椭圆体光发散器照亮室内

图2-166　天然采光装置

日光通过“导光管”可以照亮建筑内部的房间

图2-167　斯德哥尔摩提瑞斯塔（Tyresta）国家公园建筑

日光透过天窗的百叶进入斯德哥尔摩提瑞斯塔（Tyresta）国家公园的建筑内。资料源于佩尔 列德纳（Per Liedner），Formverkstan建筑事务所

图2-168　斯德哥尔摩郊外的伦宁厄（Rönninge）学校

该学校有良好的自然光设计，日光可透过屋顶天窗的百叶进入室内。资料源于Tallius-Myhrman建筑事务所

图2-169　斯托克松德（Stocksund）的临水住宅

建筑师　拉尔夫厄斯金（Ralph Erskine）利用潜望镜将外部的日光和景色引入室内。进入黑暗的大厅时，通过潜望镜的镜头可以看到整个群岛(www.xing528.com)

图2-170　全息日光反射装置

该装置被斯德哥尔摩哈默比湖城（Hammarby Sjöstad）一个多户家庭建筑所采用，其可以将日光传导到楼梯间，改善照明状况。资料源于Deltalux公司

图2-171　充分利用日光的不同方式

资料源于“绿色维特鲁威——可持续建筑设计原则与实践，”欧洲建筑师理事会（ACE）、都柏林大学能源研 究小组（ERG），SAFA和SOFTECH，2001

3）风干箱

衣服等可以不使用电动干燥箱或烘干机烘干。过去通常都是把衣服挂在室外晾干。现在，盗窃和空气污染的原因使情况有所改变。风干箱是一种安装在窗户外面的百叶箱。衣服等可挂在里面进行干燥，风能够自由通过，同时又可以防水、防尘和防盗（图2-173）。

4）燃气

燃气设备可用于烹调（炉和烤箱）、食物储存（冷藏和冷冻冰箱）、热水和照明。使用煤气能从根本上减少对电力的依赖。最常见的是使用煤气烹饪，因为炉子需要瞬时的高热量输出。但人们经常在有燃气炉的情况下选择使用电炉，因为燃气炉使用比较麻烦。如果一所房子利用太阳能电池用于照明，那么它也会使用瓶装液化气烧炉子和运行冰箱。瓶装液化气是矿物燃料，但也许是对环境有害性最低的一种（图2-174）。此外还可以使用环保的沼气。

5）食品储藏柜

过去，食物通常储存在食品储藏柜中。食品柜在冬季使用良好，但在夏季有时温度会偏高。储藏柜最好布置在房屋北侧靠近外墙的地方，可以通过气孔来调节温度。储藏柜正在生态房屋中得到复兴。现代化的储藏柜有良好的隔热性能，并且配有可以紧闭的隔热门。如果安装地下通风管和排气管，它们将能够利用地冷资源，在夏天达到更好的储藏效果（图2-175）。这样的储藏柜可以放在房子的任何地方而不再依赖外墙。通风系统中可以设置风机来促进管道中空气的流动。

6）食物储藏

现在，人们通常通过冷藏或者冷冻来储存食物防止变质。事实上，食物可以通过干燥或发酵来保存，然后可以储存在室温或阴凉的地方。保存在金属罐里的食物可以保留10%的维生素。但是，干燥过的食物可以保存80%的维生素。而发酵过程甚至能释放某些维生素，而在正常情况下这些维生素无法由我们的身体所合成（图2-176至图2-178）。

图2-172　百叶工作原理示意图

百叶在引入日光的同时，也可以作为自然通风系统中排出废气的通道

图2-173　风干箱

该风干箱位于瑞典卡尔斯塔德市（Karlstad），其在当地非常流行

图2-174　天然气动力厨房示意图

煤气炉可以在断电时正常使用，许多人认为它们更适合烹饪。为安全起见，液化气瓶应放在室外

图2-175　带通风管的食品储藏柜

储藏柜在夏季常常变得温度过高，地下管通风可以避免这个问题，同时也便于自由布置储藏柜（并不一定要放在建筑北侧靠近外墙处）

图2-176　陶瓷壶

该陶瓷壶用于发酵，顶层用水作为密封

图2-177　隔热箱

图2-178　冷凝干燥器

冷凝干燥器干燥食物迅速且能很好地保持食物的味道

小贴士2-12　地窖

地窖目前可以预制混凝土或塑料模块的形式购买，然后按照相关的说明建造。传统地窖的入口朝北，防止阳光照入，并有一个小门厅来保持冷气不外逸。地窖不应过于潮湿，因此必须注意排水和防雨措施，需要在顶部设置小屋顶或者黏土防水层。但也不能太干燥，例如在沙漠地区，这样冷气可以进入。地窖必须与大地保持良好的热接触以免温度过高，同时对外界有良好的保温性，以免太冷。因此，它们一般有泥土地板和石材或混凝土墙壁。地窖通常埋在地下，有一个厚厚的土顶，但是如果有足够的土覆盖，地窖也可以建在地上。地窖必须保持通风，通过调节通风可以使地窖维持适当的相对湿度。进气口可以设置在门口，而排气口可设在屋顶。有些食品不能被储藏在同一个空间。水果和块根类蔬菜应当分开储藏，例如苹果会释放某种气体加速其他水果和蔬菜的腐败过程（图2-179至图2-182）。

图2-179　厄兰岛（Öland）的地窖

瑞典由于地表有坚硬的岩层而通常将储藏室建在地上

图2-180　地窖剖面图

地窖最好能入口朝北且带有一个小过厅。储藏区应分为两部分，一个放块根类蔬菜；另一个放水果、果酱和果汁等。资料源于《地窖建造》。乌米波 奴米斯托（Urpo Nurmisto）

图2-181　地窖

地窖是一种传统的储藏方式，例如储藏块根类蔬菜和水果。近年来，公寓楼和其他城市住区附近也建造了地窖

图2-182　可以呼吸的地窖

建造时应防止水直接从地面进入地窖，但是需要使足够的潮气进入，从而使地窖维持适宜的湿度。多余的水汽被通风带走。根据室外温度的季节变化，地窖应保持夏季隔热、冬季保温。资料源于《建造地窖》，乌尔波 奴米斯托（Urpo Nurmisto）