時間:2023-01-02 03:15:44
序論:在您撰寫建筑研究論文時,參考他人的優秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發您的創作熱情,引導您走向新的創作高度。
(一)學術成果
山西省現存文廟24處,對于文廟專門性的研究甚少,大多都是在古建筑的專著中涉及。《山西文物建筑保護研究文集》中對研究山西建筑的理論作了概述;《山西南部全國重點文物古建筑保護規劃研究》對山西南部古建筑的現狀進行了介紹和分析,提出了文物古建的保護規劃;《中國古建筑名詞圖解辭典》主要對古建筑特別是山西古建筑的結構、法式、裝飾部件等以圖片的形式進行了詳細的介紹;《山西古建筑通覽》以圖片文字想結合的方式介紹了山西古建筑的精粹;《山西古建寫生》用畫筆盡可能多地描繪下了山西的古建筑,尤其是一些不為人知的古建筑,真實的記錄了這些璀璨國寶的現狀。雖然山西古建筑的專著眾多,學術論文更是不勝枚舉,但是關于山西文廟的研究極少。本文主要通過對山西現存的文廟資料的整理,來分析研究理論與方法,試圖探討古建筑研究的理論與方法。
(二)山西文廟的分類
根據表一,我們能看到,山西現存的文廟保存情況并不一樣,多數經過歲月或人為的破壞,都以殘碎不堪,有的文廟只有大成殿殘存。同時也可看出,大成殿的規格也不盡相同。所以,在研究山西文廟時,根據不同的分類標準,有不同的分類方法。以地區為分類標準,可分以下三類:晉北地區:大同府文廟、渾源文廟、代縣文廟、埻陽文廟、靜樂文廟晉中地區:離石文廟、太原府文廟、清源文廟、晉源文廟、平遙文廟、左權文廟、金莊文廟、靜升文廟晉南地區:襄垣文廟、潞城文廟、長子文廟、浮山文廟、永和文廟、聞喜文廟、新絳文廟、絳縣文廟、萬泉文廟、陽城文廟、南召文廟以大成殿的建筑類型(屋頂形制)為分類標準,可分為以下幾類:單檐歇山頂:大同府文廟、渾源文廟、代縣文廟、埻陽文廟、靜樂文廟、離石文廟、太原府文廟、清源文廟、晉源文廟、平遙文廟、潞城文廟、長子文廟、浮山文廟、永和文廟、聞喜文廟、絳縣文廟、萬泉文廟重檐歇山頂:左權文廟、新絳文廟、陽城文廟單檐硬山頂:金莊文廟單檐懸山頂:靜升文廟、襄垣文廟、南召文廟筆者認為,除了以上兩類分類標準之外,還可按照年代、建筑布局、裝飾特點、殘存情況進行分類,在這里不作詳細論述。
(三)山西文廟的橫向及縱向比較研究
本文在前面已經說過,建筑的特點與文廟歷史文化的淵源以及地域建筑藝術的審美取向都有關聯,對其進行討論,既應該考慮針對其文化背景的縱向發掘,也應該考慮對不同地區同類建筑形態差異的不同比較。大成殿是文廟的正殿,也是文廟的核心。以下的比較研究均以大成殿為標準。1、橫向比較研究(以元代為例)根據表一統計,元代,在晉北、晉中、晉南都有文廟的分布,其中以左權文廟大成殿的建筑規格為最高,其次為晉北,最后為晉南。山西地區的文廟作為地方性建筑,文廟的建筑必定要服從中央的安排,不得僭越,但是又由于地方的因素,包括財力因素、人為因素、審美因素等又有不同。2、縱向比較研究(以晉南地區為例)在晉南地區,從金至元、明、清都有文廟的建設,其中以明、清時期最為突出。而明清時期多為“擴建”,即將面闊三間的擴展為五間,五間的擴展為期間,尤其是晚清為盛行。結合當時晚清的政治情況來說,擴建文廟大成殿或許是官員政績的一種表現。所以,文廟的縱向比較研究應與當時的社會情況相結合。
(四)山西文廟的歷史價值
文廟的建設是與儒家文化的傳播密切相關的,山西地區文廟的盛行同樣也是儒家文化滲透的結果。文廟的存在,無論對古代教育還是現代教育都有很深刻的影響。下面就左權文廟來說明這一情況。左權文廟建于大成殿重建于元大德年間,至今已有700多年的歷史。第一,左權文廟大成殿建筑結構簡練,造型優美,做工上使用圓木為梁材,甚至使用彎木,表現出構架設計中的簡單靈活。從現存彩繪上看,用料和工藝都十分講究。建筑氣勢恢宏,做工精細,用料碩大,具有很高的歷史、科學及藝術價值;第二,左權文廟大成殿坐落于左權中學南邊,其教育作用也顯示得尤為重要。(五)山西文廟的修護保存(以埻陽文廟為例)已有近1700年歷史的中原邊陲重鎮——崞陽在《讀史方輿紀要》中這樣記載:“大同有事,以重兵駐此,東可以衛雁門,西可以援偏關,北可以應云朔,蓋地利得也?!痹谶^去漫長的歲月中,崞陽無論在哪個朝代都倍受重視。文廟始建于元代,占地面積近兩萬平方米,殿、祠、坊、閣、亭、臺、樓、榭等百楹建筑星羅棋布,構設精巧,是其歷史上一座極具魅力的儒學圣地,可想而知其昔日的繁華和歷史上的重要地位。但現在,崞陽文廟已經失去了往昔的輝煌。近8米高的崞陽文廟的大成殿地基為磚石結構,由于自然和人為的毀壞,周邊的條石已經脫落,磚面松動。古廟前院養雞后院曬糧,城墻上挖磚種地,城墻邊挖土蓋房,保護不力導致文廟嚴重損壞。而今,文廟的危機并沒有得到很好的解決,一方面面臨資金的問題,另一方面又面臨歷史遺留下來的問題。這也是現在山西大多數文廟面臨的問題。要想文廟面臨的問題得到實際的解決,這就需要有關部門加大關注力度和資金投入,是我們的寶貴文物財富得以保存。
二、古建筑的研究理論及方法
2紅磚簡介
紅磚是以粘土,頁巖,煤矸石等為原料,經粉碎,混合捏練后以人工或機械壓制成型,經干燥后在900攝氏左右的溫度下以氧化焰燒制而成的燒結型建筑磚塊。燒結普通磚的外形為直角六面體,其公稱尺寸為:長240mm、寬115mm、高53mm。我國傳統的青磚制作工藝是在燒成高溫階段后期將全窯封閉從而使窯內供氧不足,磚坯內的鐵離子被從呈紅色的三價鐵還原成青色的低價鐵而成青磚。據有關專家的研究,青磚在抗氧化,水化,大氣侵蝕等方面性能明顯優于紅磚,中國古代的“秦磚漢瓦”,能歷經上千年仍保存完好可見青磚性能優良。但是因為青磚的燒成工藝復雜,能耗高,產量小,成本高,難以實現自動化和機械化生產,所以輪窯及擠磚機械等大規模工業化制磚設備問世后,紅磚得到了突飛猛進的發展,而青磚除個別仿古建筑仍使用外,已基本退出歷史的舞臺,隨著科學技術的發展和人們環保意識的加強,不斷有新的各種免燒磚問世,但是專家們認為,迄今為止紅磚依然是性能最優良,舒適感最好的建筑墻材。在農村和中小城市,由于其經濟性,方便性以及諸如透氣性等建筑性能,在今后相當長的時間紅磚的地位,其他產品仍難以取代。
3粉化原理
紅磚成分主要為硅酸鹽,鐵的氧化物和有機酸鹽和無機酸鹽,其中有機酸鹽是紅磚原料中的有機物經過不完全燃燒和其他物質發生復雜的化學反應生成。有兩個原因導致紅磚的粉化失效,共同的條件是紅磚中要有水分:紅磚中有很多弱酸鹽,可以析出,而有機酸鹽呈弱酸性,容易與發生反應,導致紅磚本身結構成分發生變化,磚體體積發生變化,從而崩碎粉化,這屬于化學腐蝕;溶解在水分中的部分可以結晶的鹽類,如,等,在水分充足的時候,完全以離子的形式存在于溶液中,當水分從紅磚體表蒸發,這些鹽類先生成結晶水合物,如,,,,結晶的過程中,體積會膨脹,將紅磚破壞,這屬于物理腐蝕,其效果比化學腐蝕更為嚴重。這就是紅磚容易被堿性物質腐蝕的原因。講到這里我們就明白了為什么制造紅磚用的泥土要在露天堆放很久了。紅磚原料粘土堆在露天,經由日曬、雨淋,經過長久的時間才能使用,因為粘土中含有水溶性的堿、鹽類或有機物及雜物等,這些成分在紅磚的制造過程和使用過程中所發生的化學反應,不利用紅磚的壽命,因此粘土最好經由日曬、雨淋。雨水可溶解粘土中之堿、鹽類,日曬可風化、分解有機物及其他雜物,經長期之作用才可以供制造紅磚之用。但是由于紅磚制造周期短,生產粗放,量大占地多,故堆放過程只有幾個月到幾年的時間,相對于一些極品陶瓷的原料需要堆放幾十年的時間來說,前者只是很短的時間,所以能起到一定程度上的作用,并不能解決紅磚的弱酸怕堿特點,換一種說法就是,原料堆放過的紅磚,只是比原料沒有堆放過的紅磚,質量好些而已。
4粉化帶現象
這時候有人就說了,紅磚容易粉化失效的原因都弄明白了,大不了在使用過程中注意就是了,給所有的紅磚加上防護措施。這樣認為的話,難免有些魯莽,要想延長紅磚的使用壽命,不僅要明白紅磚本身的性能和缺陷,還要熟悉紅磚的具體使用情況,否則,會造成浪費,因為并非給所有的紅磚加上防護措施,才有最大的經濟價值。
我們不妨在農村做一個觀察,不難發現,年久的紅磚建筑,確實出現了紅磚粉化現象,以堿性土壤為地基的紅磚建筑發生粉化現象相對更早更嚴重。而且,細心觀察會發現一個有趣的現象,紅磚粉化帶既不位于環境最為復雜的地表,也不位于接受日光暴曬,風吹雨打最為嚴重的房檐附近,而是位于距離地表0.5m-1.5m的范圍內(如圖1)。任何一個整體的失效,取決于關鍵部分的最先失效。在紅磚建筑其他部位,甚至木質房梁,檁條等尚且完好的情況下,粉化帶的失效嚴重縮短了整個建筑的使用壽命,造成了建筑材料的浪費,甚至在某些特定條件下,紅磚粉化帶過早形成且粉化嚴重,極易在還未引起人們注意的時候引發事故,造成人員傷亡。所以說,粉化帶的紅磚,要給與特別處理,而其他部位的紅磚若要同等待遇的話,顯然會造成不必要的浪費。因此研究紅磚粉化失效現象,對合理利用建筑材料,提升建筑質量,以及保障人民生命財產安全,有著十分重要的意義。
(圖1)
接下來解釋一下,為什么粉化帶處于一個距離地表0.5m-1.5m左右的范圍內以及其具體的粉化過程。
假如一個紅磚建筑是空中樓閣,因為雨水的沖刷作用,其體內的可以導致粉化的成分只會越來越少,并不會出現明顯的粉化帶,紅磚普遍有較長的使用壽命。出現粉化帶很關鍵的一點就是,紅磚建筑建在了地面上。因為紅磚的毛細作用,水分沿著紅磚的氣孔上升,一直達到毛管力(一種牽引水分在毛細管道內上升的力)與水分本身重力平衡的高度,即毛細上升高度。我們可以通過一些學者研究的成果粗略計算下這個高度。
4.1計算法
H=2σcosθ/rρg
式中:r——毛管半徑,m。
ρ----液體的密度,kg/m
g-----重力加速度m/s
σ----液體的表面張力牛頓/m
θ――為彎月面與毛管之間的夾角
當毛管完全濕潤時,θ=0o,常溫下σ=72.8×10-牛頓/m,ρ=1,g=9.8m/s
則H=15×10-/r(m)
其中,H為毛細上升高度,r為毛細管道半徑,參考粘土顆粒大小為0.5mm-0.005mm,取紅磚毛細管道直徑0.05mm,即半徑r=0.025mm,計算得H=0.6m。
4.2實驗法
砂土的毛細上升高度的測定
(卡明斯基管觀測法)
粒粗(毫米)
毛細上升高度(厘米)
達到最大高度的時間(晝夜)
5—2
3.5
3
2—1
6.5
4
1—0.5
13
6
0.5—0.1
25
8
0.1—0.05
105
72
0.05—0.025
266
300
這兩種方法的計算成果,大體符合0.5m-2.0m的范圍,當然,由于紅磚實際微小結構的復雜性,紅磚建筑周圍環境的復雜性,以及水分的蒸發等原因,現有的計算理論部足以得出一個精確的高度。
通過毛細作用到達粉化帶的水分,有兩個作用,一是溶解了各種可溶性的鹽類,產生了各種離子,發生化學反應,加快化學腐蝕,二是這些水分中本身就有各種可溶性鹽類,其中不乏能發生結晶反應的鹽類,這些外來的鹽類和紅磚磚體本身含有(相對少量)鹽類,被因為水分在紅磚體表的蒸發形成的微小水流運至表面,隨著水分的減少,先發生結晶反應,結晶水合物膨脹,使紅磚體表粉化,此時物理腐蝕完畢。水分繼續蒸發,結晶水和鹽類分離,即風化,當結晶水也風化完畢的時候,紅磚墻體上會留下一層白色的粉末,俗稱“泛堿”,單純的“泛堿”過程對紅磚沒有腐蝕作用。當然,在粉化失效的過程中,水分結冰膨脹,風吹,雨淋等作用,會起到加速紅磚粉化的效果。
5.實驗模擬
下面通過一個簡單的實驗來模擬一下紅磚的粉化過程:
1.取一干凈的礦泉水瓶A,按照一勺堿面兌一碗水的比例,配置溶液,然后倒入礦泉水瓶,溶液深度約為2cm。取兩塊紅磚碎塊,體積約為1cm,洗凈,放入礦泉水瓶中,擰上蓋子,密封,然后使碎塊完全浸濕。此時溶液呈清澈狀(如圖2)。取一干凈的礦泉水瓶B,然后倒入純凈水,深度約為2cm。取兩塊紅磚碎塊,體積約為1cm,洗凈,放入礦泉水瓶中,擰上蓋子,密封,然后使碎塊完全浸濕。此時溶液呈清澈狀。
(圖2)
2將礦泉水瓶A和B平放,蓋子一端稍微向下傾斜,使底部的碎塊完全與溶液分離,置于陽光下,從8:10維持至20:00,這樣做的作用是促進結晶膨脹。將礦泉水瓶A和B正放,使碎塊完全浸濕,置于冰箱中,溫度為零下10攝氏度,從20:10維持至8:00,這樣做的作用是通過結冰膨脹使效果更明顯,迅速。觀察。
3.重復第2步驟,維持20天。如圖3所示,從左到右分別為第5天和第15天的情況。
(圖3)
4.對比礦泉水瓶A和B,得出觀察結論。如圖4所示,為第20天的情況。(其中左邊為礦泉水瓶A,右邊為礦泉水瓶B)
(圖4)
結果很明顯,礦泉水瓶A中紅磚碎塊的粉化情況比礦泉水瓶B中紅磚碎塊的粉化情況嚴重。這說明了化學腐蝕和物理腐蝕導致紅磚粉化的結論,是正確的。當然,粉化現象并不是在浸沒的時候發生的,讓碎塊浸沒在溶液中拍照,是為了讓紅磚粉末懸浮在溶液中,能更清楚的看到兩者粉化程度的對比。
6.總結及防護措施
明白了紅磚粉化現象的原理,要防止這一現象的發生,關鍵是阻止毛細作用和結晶膨脹,可以從材料和建筑結構下手。廣大的農民群眾和土木工程師,在實踐生產的過程中,總結出了幾套比較有效的防護措施。
1.粉化帶以及以下的墻體,使用抗粉化性能好的建材,如石材。石材,本身也具有孔隙,因此也會發生毛細現象,但是其抗粉化性能比紅磚強很多,因此,盡管一系列的腐蝕作用也會發生,但是粉化現象比紅磚墻體輕很多。這一措施沒有徹底解決該問題的原因在于石材等的成本比紅磚高很多,而且石材不能就地取材,尤其影響了其在平原地區的應用。
2.利用水泥,石灰等建材,做紅磚墻體的墻裙,高度至少覆蓋粉化帶,這一措施的優點是可以避免風吹雨淋對紅磚墻體的沖擊,減緩風化作用,進而減緩粉化作用,缺點是不能避免粉化現象,只不過看不到罷了,日積月累,紅磚粉末在夾層中積累,導致紅磚墻體和墻裙之間斷開粘結,墻裙脫落,這個時候觀察紅磚墻體,可以發現仍然會有粉化帶存在,粉化帶的失效依然早于墻體的其他部分。
3.地基注漿法。地基注漿是用液壓,氣壓或者或者電化學原理,通過注漿管把漿液(如凈水泥漿)均勻的注入土層中,填充,滲透和擠密土層,驅走土顆粒間的水分和氣體,硬化后將土顆粒粘結成一個強度大,壓縮性低,抗滲透性高和穩定性良好的整體。這種方法可以在很大程度上阻止毛細現象的發生,還可以使地基得到加固,防止沉降。但是對技術和設備要求較高,成本也較高,目前在農村沒有推廣開。
4.紅磚建筑物開始建造的時候,在墻體與地表之間,鋪一層防水材料,如塑料薄膜,油氈等,可以再一定程度上隔絕水分,但是由于防水材料不可能恰好位于地表與墻體的交界處,因此日久仍會有毛細現象,繼而引發粉化現象。
由此可見,迄今為止并沒有任何一種完全有效的防護措施被廣泛應用,因此,對成本低,易操作,可以普遍采用并且切實有效的紅磚建筑防粉化措施的探索,仍舊任重而道遠。
參考文獻
[1]李泉.水文地質學基礎實驗ppt.2008.7.7
[2]趙柱剛.地基注漿加固.春報./zhaozhuagang/blog/item/d2aec244db84184b500ffe45.html,2008.10.30
[3]佚名./ebook/2007/B10014391/4.html,2009.8.6
[4]佚名.紅磚./view/1312274.htm,2009.8.5
[5]佚名.隨說陶土./blog/static/2568521520071029115220423/.2009.8.7
[6]佚名.毛細水的運動./jpkch/2006/swyszyx/433.html.2008.8.7
(1)石屋建筑符號———石。
長期以來,石是石塘的符號,石是石塘的精神,在石塘,石是可以與海洋相媲美的符號。所以,我們把“石”定義為了第一設計要素,只要石頭還在,似乎一切關于石塘的美都不會消失。它是存在著的,實際上它卻是死的,因為在東海漁村隨處可見的現象是,這些石構建筑不是像歐洲一些國家那樣被作為居住載體而存在,而僅僅是因為石頭的本質,一種幾乎回歸了自然的狀態,把它作為符號的前途是令人擔憂的。對于石材,我們有我們的態度。首先,妥善利用已被開采的,將其還原到場地設計中;其次,在新建項目上還應用新型石材和石構技術來提高建筑的整體性能,使之變得好用。最后,邀請傳統石匠作現場指導,是對傳統技藝傳承最好的辦法之一,并且加以文字和圖像記錄,以便今后利用。當然,我想石材的好處還僅限于此,隨著研究的展開,將有更多的與石有關的詞條可以被納入其中。隨著全球化的到來,石材儼然已超越木材占據我國建筑主流市場。關于如何運用新型石構技術來改造和完善這片原本屬于石頭的世界顯得是那么的必要。以石作為符號,將在沿海漁村被沿襲。
(2)石屋空間特征———外向性。
海洋性氣候,住宅內部空間的封閉性等等原因,使得石塘整體呈現一種外向性的空間特征。我們把“外向性”定義為第二設計要素。游走在山石之間,不難發現,人們喜歡坐在房屋門口的石凳上,或是路邊的矮墻上,有或干脆是石階踏步上。產生這種外向性除卻物理原因,我們認為還應納入心理因素。海洋作業是一種互助型的人際互動,這使得漁民的交往變得密切,這種交往型的社會結構同樣應該被納入設計改造要素中,并且可以給予強化。
(3)時間和空間———時空交疊的多樣性和差異性。
事實上,眼前聚落所呈現的一切都具有時空性,于是,由時間引起的異化是不可避免的。近一、二十年經濟型帶來的無序發展和石匠工藝失傳等因素,使石塘的建筑群呈現出時空交疊作用下的多元現象,一二十年、三五十年、百年以上的建筑被一并編織入同一時空里。在一定程度上應該接受這樣的異化,就如同將來新建的建筑并未一定完全標準化。但,還是要回到第一點上,“石”是永恒不變的主題,但允許有出派生出來的變異。那么設計師應該著力于石構建筑的地域性和創新性結合到場地中。此外,對于時空性引起的異化對整體性產生副作用是設計師值得注意的。
(4)人文精神———一代一代思想變遷。
提到物理意義上的異化時,不得不再去了解精神異化,三十年的變遷,三代人對本土的建筑有著不同的理解,父輩對石構家園是牽伴,他們親手參與建造,并且他們的精神傳播始終依賴于海洋,與山與石與海組成不可或缺的一體;子輩對石構家園是記憶,他們漸漸脫離海洋,也脫離家園,這一切變得可有可無;到孫輩之時,許多都已只有傳說。就如同現今我們面對的石塘,人們一步一步與之脫離,將他變為空殼。我猜想,脫離的原因有許多,但如果是建筑本身使用性上的問題,這是建筑師可以且應該解決的問題,確實,傳統的石構民居在居住上存在缺陷,這也是最終遭淘汰的原因。但實際上,應用現代建筑學和美學手段將石構建筑發揮極致的案例不在少數,所以,石構建筑本身的缺陷將不再是被淘汰的原因。
(5)石屋建筑傳統和美學。
東部沿海地區的石屋群是一種將自然與工藝完美結合的產物,兼具“道法自然”的傳統思想,是海洋漁民智慧的結晶。是在過去長期閉塞的條件下萌動著的人類的原始智慧,石構的民居的出現,與山與海不無關系,而又由于天然石材的自然屬性(堅固性),使其群體整體形態得以流傳至今,并成為我國傳統民居建筑的重要組成部分之一。墻是石頭的,地面是石頭的,階梯是石頭的,遠遠望去,那種延綿不盡之意仿佛把人拉到了遙遠的異域國度。其形態特征表現為對自然的直觀感悟,并且通過材料和工藝的準確應用,顯現著一種極強的生命力,有著極高的美學和應用價值。單從這兩點,就不得不叫人為之傾倒,且付諸全力去解讀和結構它。
2結語
作為城市人工環境的主體——建筑,其內外部的物流、能流、信息流的利用效率和程度關系到城市代謝質量水平。建筑從建設到使用需要不斷與外部進行物質、能量的交換,消耗地球資源,同時又對環境造成不同程度的影響。在歐洲,約有半數的能源消費被用于房屋的建造和維護??梢哉f建筑對資源耗竭,環境惡化等問題有直接的影響。而因勢利導-合理利用生態因素建造房屋。既可以有效的減少建筑運營時所需的能量損耗,節約資源,又可以減少廢棄物的排放量,避免污染環境。下面就從節能、環保兩個方面分析建筑對自然環境造成的影響。
1.1建筑節能:針對不可再生資源
建筑節能是指:建筑全過程(從建設籌劃、建設、維持到建筑拆毀全過程)能量及相關能量鏈的相對減少,它的根本是不可再生能源、資源消耗的減少。
1.2建筑環保:資源可持續性,再生性利用
建筑環保是指:建筑全過程對社會環境及自然環境相對小的影響,它的根本在于自然資源可恢復性和再生性地利用。
環保比起節能的分析要復雜得多。環保更像是平衡,一種對于自然大系統的平衡。我們不能只建立在一個房間、一個房子、一群建筑的范圍來分析是否環保,很多所謂環保房子是對大環境平衡的破壞。比如大面積推廣雨水回用和過度抽取地熱(且不說熱水是否得到100%的回灌),都會使得地表生態環境和地質環發生改變,都是對自然平衡的破壞。一種建材是否環保,也不能進行絕對的判斷,比如木頭、石頭是環保的,塑料是不環保的。同是取自天然的木材,過度砍伐和森林自然代謝,或是可恢復性砍伐,意義和性質將是完全不同的。
請看下例:“石材向來被認為是取之不盡的資源,不可再生性資源的列表里絕對沒有它,因而只要無毒無害無放射性,石頭在建筑中的使用一定是環保的。然而事實并非如此。根據調查得出如此數據;買下一座山,山體上可用礦帶只是一部分,或是極小的一部分,20%以上的算是好礦山了。采礦的普遍辦法先是從山下的石材加工廠修一條簡易公路通到山上。然后炸山暴露礦帶,通過進一步爆破形成作業面,最后可供真正開采的僅僅是礦帶的30%~40%。開采通過火焰切割機進行(燒柴油形成噴射火焰),切割下來的石塊夠得上荒料標準的,由大馬力柴油卡車(多為進口)運下山,這樣的荒料占礦帶的1%~10%?;牧系搅思庸S,要通過大砂輪鋸的切割形成板材,砂鋸片一般2至3公分厚,板材也是2至3公分厚,因此出材只是原有荒料的50%。這些石板還有根據建筑師的風格設計進一步加工,加上運輸和施工的損耗,鋪在地上、掛在墻上的也就60~70%。按照以上的步驟列成山體利用率的算式;20%×40%×5%×50%×70%=0.14%。
對于一座利用率僅為0.14%的山體,開采過程中山體表面植被幾乎是100%地全部破壞:炸山后遺留下的巖床可達幾平方公里,望去蒼涼一片,碎石塊、碎石渣漫山遍野,山體表面寸草不生。這些堅硬的巖石要經過幾百年的風化和沉積泥土,才可能生長小型植被。而山下石材加工廠幾乎成了粉塵加工中心,讓方圓幾里的植被得上了白化病(植物表面覆蓋著厚厚的白色石粉)。在石材廠門前厚厚的石粉幾乎沒過了鞋子,環境破壞的程度觸目驚心、不忍目睹”。
人類生存在地球上所建造的建筑物是一種對物質環境的營建。在大自然生物圈中,人最具有知識和認識的能力。大自然中有著生態的要求,即自然生態的循環。作為人類賴以生存的建筑,一樣要遵循自然法則,否則就會被無情淘汰。生態環境是人類生存最基本的支撐,地區的生態要素就是建筑設計建造運營的基礎。建筑誕生的幾千年以來,生態因素是物質的,同時也是精神的。從單純的關注建筑的外觀形式,轉而重視了建筑環境的生態命題,從單純的強調用建筑學的知識處理狹義的環境,到自覺的利用綜合交叉的學科去處理廣義的人居環境的問題。綠色建筑、生態建筑、自然建筑也為建筑師關注的新的特點。
2從生態要素到建筑設計:對建筑形態與外觀的影響
建筑出現伊始,無論“穴居”或“巢居”,都是與自然環境相對立的人類的庇護所,卻時時刻刻體現著與自然的交流和對話。生態因素對于建筑的產生和發展起著不可估量的作用,甚至可以說是建筑發展的決定性因素之一。當地的太陽輻射、熱、光、陰影、降雨、水文、風、植物、地形等自然條件參與了建筑生命周期的全過程,從方方面面影響著建筑的功能和外觀。
建筑不是大地的“領主”,建筑的造型語匯是自然風景的直接反映,任何建筑最重要的關系是與自然的協調。建筑的形式、布局、室內外空間組合應與不同時(季節、時令)空(場地)充分聯系起來,力求建筑自然采光,自然通風、自然控制溫濕度。
氣候是重要的自然環境要素。設計師在了解建筑所在地區的溫濕度、風力風向、太陽輻射、降水等氣候要素的時空分布變化規律后,因勢利導,通過適當的建筑體量和空間組合,建筑朝向,建筑材料,表面色彩等選擇來滿足人體舒適感。對于炎熱地區,遮陽、通風、隔熱是提高建筑空間舒適程度的重要手段,形成了深檐、騎樓、敞廊、通透、架空等設計語匯。對于寒冷地區則以保溫、納陽為主,形成雙層墻(窗)、日光廊道,圍護結構蓄熱,封閉等設計語匯。而對于溫帶地區,則需建筑空間具有可轉換的靈活性,即空間有開與閉,內與外的雙重性。中東地區傳統的雙院式住宅小而蔭庇的庭院比大的庭院涼快,從而形成空氣壓力差,引起空氣對流。即從小庭院(涼)到大庭院(熱)的穿堂風,而兩院間過道中的水槽又可以冷卻微風。
土地是建筑的載體,建筑適應于土地成為其存在的條件。土地通過地質條件、地形地貌影響著城鄉、建筑的布局和形態。地形地貌從形態上直觀的影響著城市布局與建筑形態。在中國陜西、甘肅、山西等黃土高原地區,窯洞作為一種特有的建筑形式,既符合當地的自然氣候條件,又體現了獨特的地質特點。黃土高原的條條沖溝,塊塊坡地上挖掘而成的黃土窯洞,既不占耕地,還可防止水土流失,冬暖夏涼,適于人們的居住要求。對地形地貌的尊重可以說是對土地“文脈”的一種延續。地下空間的開發是對土地的創造性利用,不僅提高土地利用率,還意味著較低的運營費用和能源消耗。中國古老的“覆土建筑”——窯洞就是早期開發地下空間的居住地設計。
自然界為建筑的營造提供了豐富的材料。一般建筑通常采用當地資源:木材、石材、土等等。北京的紫禁城、雅典衛城、福建的客家土樓分別是由這三種材料建成的建筑中最具有代表性的一例。除此之外還有大量的植物材料可以利用。蘆葦、麥秸以其柔韌的特性與黏土結合在一起制成土坯磚,可砌筑既堅固耐久又保溫隔熱的建筑材料,在許多地區。茅草是很理想的屋面材料。在非洲的有些地方,甚至用牛糞作為屋頂的覆面材料。竹子的應用就更為廣泛了,既可以直接用作建筑的結構材料,也可以加工成各種構件。
1.1地域建筑的定義
在給出地域建筑的定義之前,先理解以下建筑的概念:建筑是指人類創造出來的、為人類自身提供物質和精神庇護的文化景觀。因而可看出建筑與特定的地理空間點產生了不可分割的聯系,地域性是建筑的本質屬性之一。
然而,所有建筑都是地域建筑嗎?答案是否定的,雖然建筑是建造在一定地域,但隨著全球化和現代化的發展,地域建筑不再只是建造在原本地理空間上里,也就是說某一地理空間上的所有建筑也不一定是地域建筑。因次,地域建筑是指人類創造的,與所在地域的自然環境和人文環境相適應的特定文化景觀。
1.2地域建筑的類型
民居是歷史上最早出現、最基本、最大量的建筑類型,也是地域建筑的主體,故可從民居的角度來考察地域建筑的類型。在古書上記載,住宅由門、塾、堂、廂等組成。中國地域遼闊,從北向南,為適應不同的氣候、地形、材料、環境等條件,民居有明顯的差異。
在廣東地區自古受多元文化的影響,其建筑表現出更加復雜而豐富的類型,創造了具有特色是城市風貌地區。其中主要有南方院落民居、南方天井民居、廣東客家集團民居和南方自由式民居四種。
2.建筑平面結構類型
廣東地域建筑雖然從整體上形成了具有鮮明地方特色的建筑形式,但由于其內部廣府、客家及福佬文化的差異,城市與鄉村社會經濟自然條件的差異,也形成具有明顯分異的建筑類型。其主要有以下兩中類型:
2.1無院落建筑
竹筒屋是無院落建筑的代表,也是民居建筑中平面結構最簡單的一種。由于屋內廚房、天井、廳、房按一定順序排列,形似竹筒而得名。
其建筑平面為單開間,面寬較窄,一般為3~4米;進深較大,一般為10~20米,有的甚至達30米以上。也有規模較大的將兩個單開間并聯,"明"字屋就是間竹筒并列組合后的變化形式,廳、房、廚房與天井靈活組合,兩開間大小可不一,進深也可變化,不一定整齊劃一,形如"明"字。其中間的代表建筑是鎖頭屋。
2.2有院落建筑
三間兩廊式建筑即是三合院式建筑,其普遍尋在于我國南北地區,但也存在著明顯的南北差異。其中南方有院落建筑是由三開間主體建筑、前帶兩廊和天井組成三合院。
這種建筑類型在廣東中部和西部村鎮建筑中廣泛采用。從平面上看,前為天井,后為廳堂,廳堂兩側為房,天井兩旁設廊,分別為廚房和雜物房。這種三間兩廊式是廣東地區采用最多的一種建筑平面組合形式。在此基礎上,可以發展多種發展形式:一是縱向發展,發展成四合院形式;二是橫向發展,發展成多開間形式;三是垂直發展,發展成樓房。
3.建筑功能類型
廣東地域建筑除了官府類、宗教類等公共建筑外,大量的是私有民居建筑。在這些眾多的民居建筑中,為適應廣東特殊的自然人文環境,有兩種截然不同的功能,即是用于商業目的和進行防御的功能形態,它們使廣東民居具有典型的地域特征。
3.1騎樓--店屋式開放住宅
店屋式住宅是指商業功能與居住功能融為一體的建筑類型,其在古代就有存在,如宋代的"檐廊式"店鋪。到近代海外文化的涌進,形成中外合壁的騎樓建筑。騎樓是在樓房前跨人行道而建,在街道邊相貫通,形成自由步行的長廊,人們在長廊下進行商貿活動,可不受風雨日曬影響。這既適應了廣東多雨濕熱的氣候條件,又使人與商業空間的接觸更為直接方便,并使城市商業與交通空間相融合,使街道尺度更為宜人,創造了廣東城鎮獨特的商業街區風貌。居住與商業的結合,導致了私密空間的局部開放,創造了較為親和的人文環境,使購物者有"賓至如歸"的感覺。
3.2碉樓和土樓--防御式封閉住宅
在廣東地區存在的防御封閉住宅最為典型的是碉樓,是僑鄉地區的傳統民居。碉樓形式自古就有,但將防御和居住兩種功能結合的碉樓主要出現于近代。
其產生的的原因是,海外僑居者為家鄉帶來了先進的科技文化和大量的資金,一是使僑鄉人民日益富裕,二是民國初年戰亂頻繁,社會動蕩,洪水泛濫,碉樓應運而生。
碉樓的平面多為方形,基本格局由傳統三間兩廊形式發展而來,底層為儲藏室和廚房二樓住人,頂層由年輕人居住兼做守衛。
其次,是土樓,其存在于客家聚落地區。從形式上看,有圓形和方形兩種。由于其形式上的圍合性和獨立性,便產生了很強的排外性和防御性。
4.結語
社會在發展、時代在進步、技術在更新,無可否認的是,現代建筑創作越來越受新材料、新技術的影響,建筑師們對于現代技術的駕馭能力,很大程度上決定了其建筑創作的能力。在現代文明的沖擊下,地域建筑面臨著新的困境。
俗話說"一方水土養一方人",從建筑的角度上看,也是一方水土成就一方建筑。建筑不僅是一種提供給人居住的空間,尤其是在地域建筑中體現的是一方建筑文化傳統。通過它傳承的是一種地域文化,其是與前后(歷史發展)、左右(與社會發展同步)、上下(適應自然條件)相關因素的綜合把握與適宜的應對。因而,我們要挖掘地域建筑的價值,并著實實現地域建筑的傳承和創新。
參考文獻
[1]林琳.港澳與珠三角地域騎樓--廣東騎樓[M].北京:科學出版社,2006.
[2]凌世穗.走向開放的地獄建筑[J].建筑學報,2002.(9).
[3]蔣伯寧.對地域建筑的思與行[J].建筑與環境,2007.(1).
[4]王芳,等.傳承文脈、地域特色與建筑創新[J].華中建筑,2006.(10).
1.形式多樣
絕大部分移民會館在會館的主體建筑——大殿祀奉原籍具有代表性的神靈,并常以宮、廟、寺、觀等作為會館的表現形式。如,兩湖地區因水系發達、水患頻繁,移民多祭祀大禹祈求風調雨順,因此湖廣會館又稱禹王宮;福建民眾常出海捕魚,為祈求出海平安,多祭祀天后,故福建會館常稱天后宮;廣東會館稱南華宮,供奉南華老祖;江西會館稱萬壽宮,祀許真人;陜西、山西會館供奉關帝;等等。學者呂作燮統計了明清時期四川省有4所會館以上的85個府縣(包括成都和重慶),總共有會館727所,其中直稱會館的有174所,只占會館總數的24%,而以宮、祠、廟的名稱命名的會館,占3/4以上。究其原因有二:一是移民對鄉土所尊奉神靈的膜拜之情。凡同鄉人籌建會館,必建立供奉鄉土神的殿堂,故直接命名為“禹王宮”“萬壽宮”等。二是多數移民會館由于財力有限,往往只建祀神的殿堂,并常以殿堂的名稱作會館的名稱。
2.文化融合
移民會館建筑是本地特色和遷出地文化的融合。由于移民原籍的多樣化,移民會館的建筑風格豐富多彩,不僅糅合了南北方的外部建筑形式、木結構樣式,而且在許多細節中我們都能找到文化融合的印記。特別是川東、重慶的許多會館建筑,它們或依地勢層層升高,或依山靠河就勢而建,特色鮮明?!八拇ǖ年兾鲿^建筑多沿襲北方四合院的空間布局并受‘居中為尊’思想的影響,講究中軸對稱?!鼻∧觊g修建的閬中陜西會館就是嚴格按照中軸對稱布局的多重院落建筑結構,但同是陜西人建造的四合院形式建筑——重慶酉陽西秦會館,其建筑風格則相差甚大。酉陽西秦會館利用地形高差順坡而建,其地勢不平之處都用石料填補,其內還有南方建筑中典型的干欄式結構。在木結構上,閬中陜西會館融合了北方建筑多用的抬梁式和四川地區多用的穿斗式,后殿的山墻采用穿斗式結構,而內部采用抬梁式結構,這樣就保證了內部大殿的寬敞性。在建筑形制上,閬中陜西會館在民間建筑的基礎上結合了官式建筑的主體布局方式及形制特征。如,閬中陜西會館前殿垂脊上的石雕仙人、走獸及自貢西秦會館里的輦道,都凸顯了北方宮殿的建筑特色。在屋頂樣式上,陜西當地民居建筑的屋頂多為硬山式,這種樣式多見于北方。其原因是西北地區降水少,冬季常刮西北風,所以建筑更強調防風保暖。而四川的陜西會館因為防雨的需求多采用懸山式屋頂,如閬中陜西會館。這說明早在乾隆時期,陜西會館建筑就已經融合了南方建筑的特點。此外,陜西會館封火墻的建造也體現了北方和南方建筑文化的融合。封火墻多見于南方地區,而陜西會館的建造者受到當地氣候和地理的影響,加之會館建筑多位于城鎮,房屋聚集,出于防火的需要,陜西會館也出現了具有南方特色的封火墻。如,自貢西秦會館的人字形封火墻和關圣宮的水狀封火墻。以上幾方面都體現出由于遷入地和遷出地地理、氣候、文化的差異,移民會館建筑的多元文化融合的特點。
3.建址集中
正如官紳試子會館多集中在京城一樣,移民會館多建于移民聚集的區域。一般來說,移民會館建造的數量和移民的數量是呈正比關系的,定居該地的外籍移民越多,該地的會館數量就越多。據統計,清朝時期四川省的會館多達1400余座,重慶的會館也近千座,其中湖廣會館在數量和規模上較為可觀?!肚宕拇ㄒ泼駮^統計表》中計有湖廣會館477座。2013年重慶市的《重慶會館地圖》標注并介紹了現存較為完好的67座會館,其中湖廣會館(禹王宮)就有29座,幾近半數之多。在清代,重慶也有“湖廣館的臺子多”的說法,這也充分印證了明清時期“湖廣填四川”的移民潮的真實性。
二、結語
關鍵詞:華北地區建筑采暖熱電聯產電熱鍋爐熱水爐直接電熱電蓄熱水源熱泵
調整能源結構,減少燃煤造成的污染,同時滿足電力供大于需的矛盾,是華北地區大中型城市環境治理面臨的一個重大問題。建筑采暖能源約占此地區能源消耗的四分之一以上,重新研究建筑采暖策略是這些地區能源結構的調整重點,對目前飛速發展的住宅建設也有重要的指導意義。本文在分析采暖現狀的基礎上,列出面臨的各種問題,介紹了可能的各種采暖方式,并從一次能源利用、運行成本、初投資、適用性等方面進行評價,最后提出不同現狀下新舊建筑采暖方式的建議。
一.現狀
1.熱電聯產、集中供熱,目前華北各大中型城市均有一個或幾個熱電廠為熱源的熱網,北京市隨著高碑店熱電廠的并網和城區管網的進一步擴建和改造,供熱面積可進一步發展到六千萬平米。其它各城市熱電聯產為熱源的集中供熱系統也陸續建成和投入運行。
2.區域鍋爐房為熱源的集中供熱,這是該地區最主要的供熱方式,燃料主要為煤,目前部分改為天然氣或燃油。
3.家庭燃煤爐,仍占較大比例,是冬季空氣的主要污染源之一。
以上三種方式為此地區85%以上建筑的采暖方式,此外還有利用地熱熱水為熱源的集中供熱系統,新建小區利用電熱膜方式的電采暖、一家一戶燃氣小鍋爐采暖、空氣熱泵和水源熱泵采暖等。
二.目前問題
1.集中供熱系統末端無計量和調節手段。統一按照供熱面積收費。當室內過熱時,用戶開窗散熱而不是關暖氣。由于無調節手段,辦公室、教室夜間和假期照常供熱,住宅有人無人照常供熱。根據測算,末端增加調節手段并通過改變計量方式使此調節手段被真正利用,可使供熱能耗降低35~40%,并可以實實在在地改善需要采暖的用戶的采暖狀況,滿足不同水平的需求。然而采暖收費方式的改革涉及大量技術、資金和政策問題。將是一個長期的任務。
2.家庭小煤爐采暖和大量的小型燃煤鍋爐區域采暖是冬季空氣的主要污染源之一。應作為環保改造的重點。
3.華北電網峰谷差達到1:4.5,盡管總的用電負荷低于供電能力,但峰時供電仍緊張,削峰填谷和發展低負荷時段的電力負荷是能源結構調整所面臨的重要課題。
三.幾種可行的采暖方式及分析評價
1.熱電聯產方式熱電聯產是利用燃料的高品位熱能發電后,將其低品位熱能供熱的綜合利用能源的技術。目前我國大型火力電廠的平均發電效率為33%,而熱電廠供熱時發電效率可達20%,剩下的80%熱量中的70%以上可用于供熱。一萬千焦熱量的燃料,采用熱電聯產方式,可產生2000千焦電力和7000千焦熱量。而采用普通火力發電廠發電,此2000千焦電力需消耗6000千焦燃料。因此,將熱電聯產方式產出的電力按照普通電廠的發電效率扣除其燃料消耗,剩余的4000千焦燃料可產生7000千焦熱量。從這個意義上講,則熱電廠供熱的效率為170%,約為中小型鍋爐房供熱效率的2倍。同時熱電廠可采用先進的脫硫裝置和消煙除塵設備,同樣產熱量造成的空氣污染遠小于中小型鍋爐房。因此在條件允許時,應優先發展熱電聯產的采暖方式。熱電聯產的問題是:①長距離輸送,管網初投資高,輸送水泵電耗為所輸送熱量的2~4%,維護、管理費用也高,②由于末端無計量方式和調節手段,導致30~40%的熱量浪費。按照前蘇聯的大規模實驗結果,供熱末端增加調節手段,并采用按熱量計量收費后,可節省熱量30%以上。[2]
2.中小型區域鍋爐房集中供熱其區域鍋爐房可以是燃煤、燃氣、燃油或電鍋爐方式,但都需要通過區域管網經過熱水循環向建筑物內供熱。于是與熱電聯產方式一樣,由于末端無計量和調節手段,導致30~40%的熱量浪費。熱量輸送距離短,水泵電耗為輸送熱量的1~1.5%,但其熱源效率卻遠低于熱電聯產方式。區域燃煤鍋爐房的設置是以煤為主要燃料的解決分散到各戶設燃煤爐導致的煤和煤渣的運輸與污染,煤爐的管理等一系列問題。為此犧牲了末端調節能力,導致30~40%的末端熱量浪費增加了1~1.5%的輸送電耗,并降低了供熱水平,但如果以電或天然氣為燃料,它們的輸送都比熱量容易,輸送成本也低,電熱或天然氣鍋爐很容易實現自動管理。為什么還要搞燃氣或電的區域鍋爐房呢?按照目前的燃料價格,使用天然氣為燃煤的4倍,電熱為燃煤的11倍,使用這些清潔燃料除換來環境效益外,應盡量利用其便于輸送,便于調節的特點,通過節能盡可能地減少運行費的增加。
3.家用小型燃氣熱水爐一家一戶自成系統,同時解決采暖和熱水供應問題。這一方式在歐、美已有幾十年歷史,目前為這些地區的主要采暖方式,我國之所以沒有廣泛應用,是由于燃煤為主的歷史形成必須集中供熱的傳統觀念,以往居住面積狹小也限制了這種方式的采用。長期依賴住房分配制,集中供熱設備的投資,包含在市政和建筑中,而家庭燃氣鍋爐卻要個人出資則為另一原因。目前隨住房改革和燃料結構改變,這三個原因都不再存在,因此在新建住宅區當不存在熱電聯產集中供熱的條件,準備使用天然氣為采暖燃料時,家用燃氣小鍋爐應為首選方案。近幾年曾出現過幾起燃氣小鍋爐爆炸的事故,這屬于初期試用中的問題。引進國外成熟技術,安全問題應較容易和可靠的解決。小區燃氣鍋爐房集中供熱工程中,鍋爐房、外網和建筑物內主管網的投資至少要30~50元/m2,與家庭燃氣鍋爐房投資相同。而使用家庭燃氣鍋爐時還可省去熱水器投資。采暖是連續負荷,瞬態負荷不高于目前家用熱水器負荷,因此不會給燃氣管網帶來問題。而末端的靈活調節卻能與集中燃氣鍋爐相比,平均節省30~40%的燃氣,從而降低運行成本。因此,與燃氣集中鍋爐房形式相比,這一方式優越性十分明顯。
4.直接電熱在室內采用各種電暖氣、電熱膜等方式,盡管末端裝置熱利用率為100%,并且調節靈活,但使用高品位電能直接轉換為熱,是很大的能源浪費。目前我國大型火力發電廠的平均熱電轉換效率為33%,在加上輸送損失,電熱采暖的效率僅為30%,遠低于熱電聯產的170%,也低于燃煤或燃氣采暖的85~90%。法國、瑞士等國采用部分電熱采暖是由于它們豐富的水利資源,發電以水電和核電為主。我國還是以火電為主,采用電熱方式,實際上要比鍋爐房直接供熱增加2倍的污染物排放量。僅從環境保護的角度看,電熱直接采暖的方式也不可取。
5.電蓄熱方式為了解決電力負荷的峰谷差,減緩大型火電與調峰的困難,設法利用夜間低谷期電力供熱,從電力系統運行的綜合平衡看,尚有一定的道理。目前有這樣幾種電蓄熱方式:①大型常壓熱水箱。每一萬平米采暖面積約需85立方米水箱,占地成本高,蓄熱損失也較大②高壓蓄熱水箱,可使蓄熱溫度提高到19℃,從而可使蓄熱水箱容積減少至三分之一。但所占空間仍大,并且在居住區增加這樣的高壓容器總有一些安全問題。這兩種方式最終還是以集中供熱方式向末端供熱,因此保留了集中供熱調節不靈活,供熱效率低等一系列問題。③采用電熱膜方式,利用建筑物本身熱濕性蓄熱。由于采暖最大負荷發生在晚間而電力負荷低谷發生在后半夜,因此這種蓄熱方式效果很差,并且為了蓄熱導致夜間室內溫度過高,熱損失增加。④相變蓄熱電暖氣[1]。采用硅鋁合金作為相變材料,體積與通常的鑄鐵暖氣相同卻可在五小時內蓄存一天的供熱量,真正實現削峰填谷,其放熱量又可隨時人為控制,不需要采暖時可隨時關閉,應該是末端電蓄熱采暖的最佳解決方案。目前的問題是設備投資高,約150元/m2,電力峰谷價格差別小。只有由電力部門對這種采暖設備適當補貼,并且使谷間電價降至0.20元/度以下,這種方式才能與個人燃氣鍋爐競爭。
6.電動空氣熱泵使用電采暖的最好方式是熱泵方式??諝鉄岜檬鞘箍諝鈧葴囟冉档?,將其熱量轉送至另一側的空氣或水中,使其溫度升至采暖所要求的溫度。由于此時電用來實現熱量從低溫向高溫的提升,因此當外溫為0℃時,一度電可產生約3.5度的熱量,效率為350%,考慮發電的熱電效率為33%,空氣熱泵的總體效率約為110%,高于直接燃煤或燃氣的效率。實際上現在的窗式和分體式空調器中相當一部分都已具有熱泵功能,因此屬很成熟的技術。具有熱泵功能的房間空調器與單冷型房間空調器價格差異并不大,因此考慮到空調器的普及,采用熱泵并不增加投資。這種方式的問題是:①熱泵性能隨室外溫度降低而降低,當外溫降至-5℃以下時,一般就需要輔助采暖設備。此時用電熱作為輔助手段,也遠比整個冬季全部電熱效率高,模擬分析的結果表明使用輔助電采暖后,北京地區熱泵采暖電耗約為直接電熱方式的一半。②房間空調器的末端是熱風而不是一般的采暖散熱器,許多人感覺不舒適,這可以通過一些措施來改進。例如采用戶式中央空調與地板采暖結合等,但初投資要增加。
7.電動水源熱泵解決空氣熱泵外溫低時效率下降的最好方案就是采用深井回灌方式的水源熱泵。冬季將地下水從深井抽出,經換熱器降溫后,再回灌到另一口深井中。換熱器得到的熱量經熱泵提升溫度后成為采暖熱源。夏季則將地下水從深井中取出經換熱器升溫后再回灌到另一口深井中,換熱器另一側則為空調冷卻水。這種方式實際上是在夏天將建筑物中產生的熱量存入地下,供冬季采暖使用。冬季將建筑物產生的冷量存于地下,供夏天空調用。華北地區民用建筑冬夏冷熱負荷大致相當,因此采用此方式可保持地下的熱平衡。由于地下水抽出后經過換熱器后又回灌至地下,屬全封閉方式,因此不使用任何水資源也不會污染地下水源。這一方式在西歐各國廣泛使用,屬環保方式。我國在70年代就有多處采用冬季深井回灌,以在夏季提供空調冷水的工程經驗,因此屬成熟技術;水??水熱泵的投資及技術復雜性都低于風??水熱泵或風??風熱泵,應無技術難度。由于地下水溫常年穩定,采用這種方式整個冬季氣候條件都可實現一度電產生3.5度以上的熱量,運行成本低于燃煤鍋爐房供熱,夏季還可使空調效率提高,降低30~40%的制冷電耗。同時此方式冬季可產生45℃熱水,因此仍可使用目前的采暖散熱器。采用這種方式需要的深井和泵房投資折合約60元/m2,可以每座建筑安裝集中的熱泵站,向各室提供冷水或熱水,但更好的方式是在各戶自行安裝小型水冷熱泵,解決冬季采暖和夏季空調的要求,增加的投資約為150元/m2,如果考慮空調設備投資的話,這種方式與小區燃煤鍋爐房+各戶房間空調器投資相同,但全部為電驅動,小區無污染。夏季空調熱量全部排入地下,小區無熱污染,一次能源效率還高于直接燃煤,因此應該是解決華北地區城市建筑采暖空調的最佳方案。
*電費按0.39元/度計算
**低谷電按0.20元/度計算
***已包括夏季空調初投資
****熱電聯產初投資僅為外網及換熱站,不包括電廠,運行費按16元/GJ,燃煤從電廠購熱價計算
注:1.運行能源包括輸送管網水泵電耗,管理費為運行管理人工費
2.燃氣價格按1.4元/m3,36MJ/m3燃值計算
從表中折合一次能源消耗量和燃料種類可看出各種方式COx排放量及對大氣的污染程度??梢钥闯觯绻娋鶠槿济弘姀S供給的話,熱電聯產方式對大氣污染最低而電熱鍋爐排放量最高。運行費也是熱電聯產方式最低,因此只要條件具備,就應大力發展熱電聯產集中供熱方式,同時改革供熱計量收費方式,增加末端調節手段,從而進一步降低集中供熱單位能耗,增大現有的熱電聯產熱源可能供熱的面積。
四.結論
1.大力發展熱電聯產集中供熱方式,這是寫入我國二十一世紀白皮書中的基本國策,應從各方面支持和保證。只要有可能接入熱電聯產集中供熱網的,就應要求接入,而不允許采用其它方式。
2.不同的燃料對應于不同的最佳供熱方式。燃煤對應的最佳方式為熱電聯產和集中供熱,燃氣、直接用電時集中供熱方式就不再適宜,而應發展與新的燃料對應的新方式。
3.對小區鍋爐煤改天然氣工程一定要慎重。有條件接入熱電聯產集中供熱網的應盡可能接入。有條件取消集中供熱,改為家庭獨立的燃氣鍋爐的應盡可能爭取。對于住戶經濟條件普遍較好,空調安裝率較高的小區,甚至還可打深井,安裝集中換熱器利用原有供暖管網實現水的循環,在各家各戶安裝分散式水源熱泵。
4.遠離熱電聯產熱網的新建小區不應該再建集中供熱系統,而應采用家庭小型燃氣鍋爐或建深井回灌系統統一提供循環水,各家各戶安裝小型水源熱泵。
5.應從政策上支持深井回灌式水源熱泵系統。有條件地區的新建小區和商業建筑應盡可能優先考慮此種方式,這對保護大氣環境,保護小區環境,擴大用電負荷都非常適宜。將空調設備投資一同考慮的話,這種方式初投資并不高,而運行費用最低。
6.對于城區燃煤爐采暖的用戶,可以推廣帶有輔助熱源的空氣熱泵方式和蓄熱式電暖氣方式。由于蓄熱式電暖氣方式具有最佳的對電力負荷削峰填谷效果。因此除電價上的優惠政策外,電力部門還應對蓄熱式電暖氣設備給予補貼。
7.嚴格禁止各種電熱鍋爐集中供熱方式。對電熱膜、電暖氣等方式也應盡量控制使用。絕不能為了目前擴大用電負荷就推廣直接電采暖。我國電力系統最大問題是峰谷差,直接電采暖不會為減緩峰谷差有何幫助。大力發展熱泵技術,實現高效率供熱或發展相變蓄熱電暖氣解決峰谷差問題,才應是擴大用電負荷的合理途徑。各種熱泵系統雖然初投資略高,但都已包括了空調設備。幾種熱泵系統的投資都低于單獨的采暖系統加上單獨的空調系統,近年來我國房間空調器的擁有量一直以20%的速度遞增,目前北京市每百戶擁有空調器超過60臺。從這一背景出發全面考慮采暖和空調的要求,熱泵系統反而成為更經濟的了。
參考文獻: