建筑科学倡导与教育：一项全球性的当务之急

建筑科学是研究建筑物性能表现的学科。它涵盖了物理学、化学、工程学和建筑学等广泛的学科领域，专注于理解建筑围护结构、机械系统、居住者和环境之间的相互作用。有效的建筑科学对于建造不仅舒适高效，而且健康、耐用和有韧性的结构至关重要。

在一个面临气候变化、资源稀缺和公共卫生等前所未有挑战的世界里，建筑科学的倡导和教育变得比以往任何时候都更加关键。这篇博文探讨了这些努力在全球范围内的重要性，重点介绍了关键概念、挑战和积极变革的机遇。

为什么建筑科学的倡导与教育在全球范围内至关重要

建筑环境对我们的地球和福祉有着深远的影响。建筑物占全球能源消耗和温室气体排放的很大一部分。设计和建造不佳的建筑会导致室内空气污染、潮湿问题和其他健康危害。此外，建筑物必须设计成能够抵御日益恶劣的天气事件和其他与气候相关的风险。

建筑科学的倡导和教育对于通过以下方式应对这些挑战至关重要：

• 推广可持续建筑实践：通过向建筑商、设计师和政策制定者传授节能设计、可再生能源系统和可持续材料的知识，我们可以减少建筑对环境的影响。
• 改善室内环境质量：理解建筑科学原理使我们能够通过控制湿度、通风和污染物来创造更健康的室内环境。
• 增强建筑的耐久性和韧性：建筑科学可以为设计和建造能够更好地抵御飓风、洪水和野火等极端天气事件的建筑提供信息。
• 推动建筑行业的创新：建筑科学的研究和教育可以促进新技术和新方法的发展，从而提高建筑性能和可持续性。
• 为有效的政策和法规提供信息：坚实的建筑科学基础对于制定促进可持续和健康建筑的建筑规范、标准和政策至关重要。

建筑科学中的关键概念

对于任何参与建筑物设计、施工或运营的人来说，理解以下关键概念至关重要：

1. 建筑围护结构

建筑围护结构是建筑物内部和外部之间的物理屏障。它包括墙壁、屋顶、窗户和地基。建筑围护结构的性能对能源效率、湿度控制和室内空气质量有显著影响。关键考虑因素包括：

• 隔热保温：适当的隔热保温可以减少通过建筑围护结构的热传递，从而最大限度地减少供暖和制冷的能耗。
• 气密性：空气泄漏会显著增加能源账单并导致潮湿问题。有效的气密处理可以最大限度地减少不受控制的空气渗透和渗出。
• 湿度管理：湿气会损坏建筑材料，促进霉菌生长，并损害室内空气质量。适当的湿度管理策略，如防潮层和排水层，是必不可少的。
• 门窗性能：门窗的能源效率和气密性对整体建筑性能有显著影响。

例如：在斯堪的纳维亚等寒冷气候地区，高度隔热和气密的建筑围护结构对于最大限度地减少供暖需求至关重要。源于德国的被动房标准就是这种方法的典范。

2. 通风

通风是室内空气与室外空气交换的过程。充足的通风对于通过清除污染物和提供新鲜空气来维持健康的室内空气质量至关重要。关键考虑因素包括：

• 自然通风：利用风和浮力等自然力量为建筑物通风。
• 机械通风：使用风扇和管道系统提供可控的通风。
• 热回收通风 (HRV) 和能量回收通风 (ERV)：这些系统从排出的空气中回收热量或能量，以预热或预冷进入的新鲜空气，从而提高能源效率。

例如：在日本东京等人口稠密的城市，室外空气质量可能受到影响，带有过滤功能的机械通风系统对于提供洁净的室内空气至关重要。

3. 暖通空调 (HVAC) 系统

供暖、通风和空调 (HVAC) 系统提供热舒适性并控制室内空气质量。选择和正确操作暖通空调系统对于能源效率和居住者舒适度至关重要。关键考虑因素包括：

• 系统选型：正确选择暖通空调系统的大小，以满足建筑物的供暖和制冷负荷。
• 系统效率：选择高效的暖通空调设备。
• 系统维护：定期维护暖通空调系统，以确保最佳性能。
• 控制系统：实施智能控制系统，根据占用情况和天气条件优化暖通空调的运行。

例如：在新加坡等炎热潮湿的地区，节能空调系统对于维持舒适的室内环境同时最大限度地减少能源消耗至关重要。楼宇自动化系统通常用于优化暖通空调的运行。

4. 建筑调试

建筑调试是一个系统化的过程，旨在确保建筑物及其系统按预期性能运行。调试包括验证建筑设计是否满足业主的要求，设备是否正确安装和配置，以及建筑操作人员是否经过培训以高效地操作建筑。调试可以显著提高建筑性能，减少能源消耗，并增强居住者的舒适度。

例如：在全球广泛使用的 LEED（能源与环境设计先锋）认证计划强调将建筑调试作为实现可持续建筑性能的关键策略。

建筑科学倡导与教育的全球挑战

尽管人们对建筑科学重要性的认识日益提高，但仍有几个挑战阻碍了其广泛采用和有效实施：

1. 缺乏意识和理解

许多建筑商、设计师和政策制定者对建筑科学原理缺乏基本了解。这可能导致不良的设计决策、不当的施工实践和无效的政策。提高认识和提供教育对于应对这一挑战至关重要。

2. 建筑行业的分散性

建筑行业通常是分散的，不同的利益相关者在各自的领域独立工作。这可能使得协调工作和实施建筑科学最佳实践变得困难。改善沟通和协作对于克服这一挑战至关重要。

3. 成本障碍

实施建筑科学的最佳实践有时会涉及更高的前期成本。这可能成为一些建筑商和开发商的障碍，尤其是在发展中国家。然而，生命周期成本分析通常表明，可持续建筑的长期效益超过了初始成本。

4. 教育和培训机会有限

在世界许多地区，获得高质量的建筑科学教育和培训的机会有限。扩大教育和培训项目的覆盖面对于建立一支能够设计和建造可持续健康建筑的熟练劳动力队伍至关重要。

5. 建筑规范和标准各不相同

不同国家和地区的建筑规范和标准差异很大。这可能会造成混淆，并使得在全球范围内实施一致的建筑科学实践变得困难。在可能的情况下，协调建筑规范和标准有助于在全球推广可持续的建筑实践。

建筑科学倡导与教育的机遇

尽管存在挑战，但在全球范围内推进建筑科学倡导和教育仍有许多机遇：

1. 开发教育项目

为建筑商、设计师、政策制定者和公众创建全面的建筑科学教育项目。这些项目应涵盖基本的建筑科学原理、可持续建筑实践和新兴技术。

例如：大学和技术学院可以提供建筑科学的学位项目、证书项目和继续教育课程。

2. 推广专业认证

鼓励建筑专业人士获得建筑科学和可持续建筑实践的认证。认证证明了专业知识和对质量的承诺。

例如：LEED 认证专家 (LEED AP)、认证被动房顾问/设计师 (CPHC/CPHD) 和建筑性能研究所 (BPI) 的认证广受认可和尊重。

3. 支持研发

投资于研发以推进建筑科学知识和开发新技术。这包括对能源效率、室内空气质量、建筑耐久性和韧性的研究。

例如：政府机构、研究机构和私营公司可以合作开展研究项目，以应对关键的建筑科学挑战。

4. 倡导政策变革

与政策制定者合作，制定和实施促进可持续和健康建筑的建筑规范、标准和政策。这包括倡导节能建筑规范、绿色建筑激励措施以及保护室内空气质量的法规。

例如：建筑科学专业人士可以参与规范制定过程，并向政策制定者提供技术专长。

5. 促进协作与沟通

促进建筑行业不同利益相关者之间的协作与沟通。这包括建筑师、工程师、建筑商、承包商、制造商和政策制定者。

例如：建筑科学会议、研讨会和在线论坛可以为专业人士提供交流和分享知识的机会。

6. 利用技术与创新

采用新技术和创新方法来提高建筑性能。这包括使用建筑信息模型 (BIM)、先进传感器和数据分析来优化建筑设计和运营。

例如：智能建筑技术可以根据占用情况和环境条件自动调整照明、暖通空调和其他系统，从而提高能源效率和居住者舒适度。

案例研究：全球范围内的建筑科学实践

以下是建筑科学如何在世界不同地区应用于创建可持续和健康建筑的一些例子：

1. 欧洲的被动房建筑

被动房建筑旨在通过高隔热、气密性结构和热回收通风的组合，最大限度地减少供暖和制冷的能耗。这种方法在欧洲，尤其是在德国和奥地利，得到了广泛采用，从而显著节约了能源并改善了室内舒适度。

2. 新加坡的绿色建筑倡议

新加坡实施了一项名为“绿色标志”(Green Mark) 的综合性绿色建筑计划，以推广可持续的建筑实践。“绿色标志”鼓励采用节能技术、节水措施和改善室内环境质量。这使得新加坡的绿色建筑数量大幅增加。

3. 美国的“大地之舟”生态建筑

“大地之舟”(Earthships) 是自给自足的离网住宅，由轮胎和瓶子等回收材料建造而成。它们利用被动式太阳能供暖、雨水收集和堆肥厕所来最大限度地减少对环境的影响。“大地之舟”是可持续建筑设计的一个独特例子，强调资源节约和自给自足。这种方法在美国的干旱地区，尤其是在新墨西哥州，已获得关注。

4. 发展中国家的传统建筑技术

在许多发展中国家，传统建筑技术正在被改造以融入建筑科学原理。例如，使用本地采购的可持续材料和结合自然通风策略可以提高建筑性能并减少环境影响。这些方法通常比进口技术更经济实惠且更符合文化背景。

给全球专业人士的可行性见解

无论您是建筑师、工程师、建筑商、政策制定者，还是仅仅是一个感兴趣的公民，您都可以采取以下几个步骤来促进建筑科学的倡导和教育：

• 自我教育：学习建筑科学原理和可持续建筑实践。有许多在线资源、书籍和课程可供选择。
• 寻求专业认证：获得建筑科学或可持续建筑实践的认证，以展示您的专业知识。
• 倡导政策变革：支持促进可持续和健康建筑的政策。
• 分享您的知识：与他人分享您的知识和专长。
• 支持研发：为推进建筑科学知识的研究和开发工作做出贡献。
• 与他人合作：与建筑行业的其他利益相关者合作，推广可持续的建筑实践。
• 选择可持续的建筑材料和实践：在建造或翻新时，优先考虑可持续的材料和施工实践。

结论

建筑科学的倡导和教育对于创造一个可持续、健康和有韧性的建筑环境至关重要。通过提高认识、提供教育以及支持研发，我们可以改变建筑行业，为所有人创造一个更美好的未来。挑战是巨大的，但机遇甚至更大。让我们共同努力，建设一个所有建筑在设计和建造上都对环境负责、经济可行、对社会有益的世界。

通过接受建筑科学原理并倡导其更广泛的应用，我们可以为子孙后代创造一个更可持续、健康和有韧性的未来。现在就是行动的时刻。