10.22 什么材料能让建筑凉爽？

© Valentin Jeck

编译：专筑网小R，王雪纯

空调的使用不仅是高成本，同时还会影响环境。在2016年，空间制冷就排放了1045吨的二氧化碳，占全球能源消耗总量的10%，这个数字仍然会逐步增加，国际能源机构预计，到了2050年，空间制冷所占用的能源消耗，会达到全球总量的37%。

Image Courtesy of the International Energy Agency

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而真正使空调排放有害的是一种名为氟烷（HFC）的制冷剂，空调需要它才能进行制冷降温。虽然在排放的二氧化碳之中，氟烷只占总量的1%，但是其影响却是二氧化碳的数千倍。

Image Courtesy of the Climate and Clean Air Coalition

因此，在建筑设计中，使用一些能够自然冷却的材料可以减少使用者对于空调的依赖，从而减少对于环境的负面影响。下文中，我们列出了一些材料与结构形式，它们能够有效地调节建筑温度，提升能源效率。

热质量与隔热

诸如石头、混凝土、生土等高密度材料都能够有效地起到隔热的作用。这些特性包含有较好的导热性质、缓慢的传热速度、较低的反射率、较高的热量存储能力。如果在建筑中大量使用这些材料，建筑的隔热特征就会增加，相关的案例有Kapsimalis Architects事务所设计的圣托里尼夏日洞穴住宅，而诸如A-cero的混凝土二号住宅等其他项目也同样是应用混凝土墙体来达到类似的效果。

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传统住宅中很少应用到这些厚重的材料，它们一般依赖于高效的隔热系统。一般来说，隔热能力通过“R值”来进行评估，R值越高，那么材料的隔热能力就越强，诸如聚苯乙烯、聚氨酯泡沫和酚醛泡沫等材料的R值就较高，因此隔热效益也较好。

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自然材料

在A-cero的混凝土二号住宅项目中，除了厚重的混凝土墙体，还应用了许多自然元素，其中包括绿色屋面和绿植墙体。绿色屋面不仅看起来美观，还具有遮阳的作用，隔绝一定的热量，降低屋面的温度。另外的著名案例则有由伦佐·皮亚诺设计的加州科学院、CPG的南洋艺术学院，以及Enric Ruiz-Geli设计的Bio别墅。

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根据当地的气候，建筑师还可以在建筑中结合水系统，通过水的蒸发和空气的流通让建筑降温。这种方法在早期就为罗马人所应用，他们常常在建筑中设计中央水池。

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窗户的材料与位置

但是对于普通人来说，在家里设计水池或是绿色屋面有些不切实际，更简单的选择是使用被动式冷却技术，玻璃的太阳热增益系数（SHGC）越低，其传递的热量也越低，建筑就会更凉爽。这可以通过外部的百叶窗而得以实现，百叶能够有效地遮挡照射到窗户上的阳光，从而减少进入室内的光线与热量。而对于窗户的位置来说，建筑师可以尽量地满足交叉通风，促进室内的空气流通，从而达到降温的目的。此类案例有Louisiana猎枪住宅，这座建筑就将室内空间中不必要的墙体减少，尽量满足自然通风的需求。

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屋面

最后，浅色的反射屋面也能够通过改变阳光的方向来减少室内空间对于热量的吸收。举例来说，有覆盖物的屋面、反射瓷砖、反射涂料都能够起到类似的效果。一般的标准屋面或是深色屋面在阳光直射下的温度能够达到150华氏度，而这种浅色的屋面在同等的照射条件下可以减少到50华氏度。

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另外，较高的屋面和穹顶也能够让温度升高，而灰空间门廊和雨棚则可以为室内空间遮挡太阳。总的来说，材料和结构结合考虑能够减少使用者对于空调的依赖，同时减少有害气体的排放。