摘要：在能耗中，建筑的能耗所占的比重是很大的，中國建筑能耗大約占全國的11.7％，其中北方地區(qū)的供暖能耗就占其中的89％，節(jié)能必然是中國建筑的方向。而節(jié)能建筑的設(shè)計(jì)是需要根據(jù)當(dāng)?shù)厣鐣�，�?jīng)濟(jì)，環(huán)境狀況做出的綜合判斷。不拘泥于固有的傳統(tǒng)，不斷創(chuàng)新，發(fā)展可以不斷拓寬節(jié)能建筑之路。本文主要對節(jié)能設(shè)計(jì)的創(chuàng)新思維進(jìn)行了探討，供同行參考借鑒。
　　關(guān)鍵詞：節(jié)能設(shè)計(jì)；創(chuàng)新能力；應(yīng)用
　　一、概述
　　創(chuàng)新能力和節(jié)能環(huán)保已提為國策，對于普通人來說——節(jié)能——除了僅僅是口號或是一種節(jié)儉習(xí)慣以外，是否還可以發(fā)揮主觀能動性。運(yùn)用創(chuàng)新思維將其轉(zhuǎn)化為一種發(fā)明產(chǎn)品?或許很多人認(rèn)為節(jié)能產(chǎn)品都是科學(xué)家的事，是高不可攀的，然而許多事實(shí)證明，通過細(xì)心留心生活周圍的事情，利用初中高中的基本的物理化學(xué)知識。并結(jié)合發(fā)明創(chuàng)造的思維方法，普通人也能夠創(chuàng)造“奇跡”。本文從節(jié)能產(chǎn)品和節(jié)能建筑兩方面的出發(fā)，試探討在節(jié)能設(shè)計(jì)中主要運(yùn)用的思維方式，提出換元一逆反法則，對應(yīng)一還原法則，強(qiáng)化一綜合法則等方式所起的作用，啟示人們在各種節(jié)能設(shè)計(jì)中注重運(yùn)用創(chuàng)造性思維。
　　二．換元一逆反法則
　　換元一逆反法則：即根據(jù)化學(xué)，物理原理，或物質(zhì)本身的某種特質(zhì)，利用同一種性質(zhì)在不同事物中價值不同的理論，將變無用(對事物A)轉(zhuǎn)變?yōu)?mdash;—有用(對事物B)，用一事物代替另一事物，通過代替事物研究被代替事物的矛盾，使問題獲得解決，或是發(fā)現(xiàn)新的辦法，或是進(jìn)一步完善被代替的事物。往往順理成章的“水平思考”是很難想出好方案的，而換元一逆反法則會帶領(lǐng)人們找到解決問題的新的途徑(圖1)。
　　
　　圖1還原一逆反法則示意
　　1．節(jié)能發(fā)明中的應(yīng)用——變廢為寶
　　在節(jié)能發(fā)明中，這種方法往往是用可循環(huán)能源代替不可循環(huán)能源，環(huán)保生態(tài)材料代替非環(huán)保材料。此方法在節(jié)能發(fā)明中應(yīng)用非常廣，如將廢棄的材料如沼氣能，人體熱能等替換原始的石油，煤等能源，等等。
　　2．換元——逆反法則在節(jié)能建筑設(shè)計(jì)創(chuàng)新中的應(yīng)用：
　　老子日“反者道之動”。文丘里也曾說過“反常和不定在建筑上是行之有效的。”換元一逆反法則不僅在節(jié)能產(chǎn)品創(chuàng)新上行之有效，在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)也一直倡導(dǎo)著這種理念。
　　(1)使用可再生能源和清潔能源是其中的重要內(nèi)容。中國幅員遼闊，各地區(qū)可以根據(jù)自身環(huán)境氣候的特點(diǎn)開發(fā)新能源。
　　(2)除了在能源利用方面可以借鑒這種思維方式，建筑學(xué)家們也試圖從建筑本體出發(fā)，將廢舊的物品轉(zhuǎn)化成節(jié)能建筑，例如瑞典建筑師本特•瓦內(nèi)用自己家做了試驗(yàn)，他們親自一步步把畜棚轉(zhuǎn)變成復(fù)合型住宅和辦公建筑，并且把它變成了試驗(yàn)室。史蒂文•拜爾在新墨司州成功的創(chuàng)造了一種能量自給自足的殼體，而作為貯存太陽箭部件是裝了水的舊油桶。這種將廢舊材料轉(zhuǎn)變成獲取能量的方法起到了一箭雙雕的作用。
　　(3)同時從優(yōu)化新建筑的能量平衡來講，對一棟舊建每更新也是節(jié)能的一種，對舊房合理改造是最好的節(jié)能措施，因?yàn)樾陆ㄒ粭澖ㄖ�將會消耗更大的能源。在國�?nèi)比較好的例子如上海的八號橋等。
　　三．對應(yīng)一還原法則
　　對應(yīng)一還原法則：從現(xiàn)有合理的事物中提取其基本原理，規(guī)律，或某一功能，技術(shù)等，以此為原形并加以改造移植到另一相似事物中。
　　任何發(fā)明和革新都有創(chuàng)造的起點(diǎn)和創(chuàng)造的源點(diǎn)，創(chuàng)造的源點(diǎn)是唯一的，創(chuàng)造的起點(diǎn)有無窮多。研究已有事物的創(chuàng)新起點(diǎn)。并深入到它的創(chuàng)新源點(diǎn)，再從創(chuàng)新源點(diǎn)另辟門路，用新的思想。新的技術(shù)重新創(chuàng)造該事物。
　　1．節(jié)能產(chǎn)品——空氣加濕花
　　看似普通的假花，實(shí)際卻有空氣加濕的功能。秘本例中加濕花就是合理運(yùn)用創(chuàng)新法則創(chuàng)造的。“加濕器”的發(fā)明是創(chuàng)造的起點(diǎn)，而創(chuàng)造的源點(diǎn)是“水蒸發(fā)”，然后研究讓水蒸發(fā)的條件——增大水與空氣接觸面積，之后結(jié)合造型法則，聯(lián)想到植物生長過程的供水機(jī)理，當(dāng)花莖插入水中，由于毛細(xì)作用，水分會自動沿花莖外層的輸水層逐漸上升濕潤各層吸水花瓣，并向房間空氣中自然蒸發(fā)。同時根據(jù)物理學(xué)中的蒸發(fā)原理，最后創(chuàng)造出無能耗，節(jié)能的新產(chǎn)品——空氣加濕花。這一系列的思維過程就是一個新產(chǎn)品誕生的過程，這對節(jié)能產(chǎn)品的開發(fā)有著很大的意義。
　　2對應(yīng)一還原法則在建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用：
　　建筑師在做建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的時候，對應(yīng)一還原法則是方便實(shí)用的方法。建筑設(shè)計(jì)中的對應(yīng)一還原法則往往體現(xiàn)在對傳統(tǒng)建筑中的原理，技術(shù)等方法的改進(jìn)。
　　傳統(tǒng)建筑中的節(jié)能原理在當(dāng)代依然有其利用價值。研究傳統(tǒng)建筑節(jié)能的特點(diǎn)，找到其原理的本質(zhì)，將其合理改進(jìn)，并運(yùn)用到現(xiàn)代建筑中，是節(jié)能建筑設(shè)計(jì)創(chuàng)新的有效途徑。其方式主要體現(xiàn)在對傳統(tǒng)建筑形式的研究。對傳統(tǒng)建筑技術(shù)的研究及對傳統(tǒng)建筑材料的研究三方面。
　　(1)對傳統(tǒng)建筑形式(構(gòu)造)的研究
　　傳統(tǒng)建筑的形式強(qiáng)調(diào)人與自然的關(guān)系，充分利用陽光，空氣，水，土或者植物等自然資源。“構(gòu)造設(shè)計(jì)學(xué)”就是受到傳統(tǒng)念碑中有所體現(xiàn)。
　　(2)對傳統(tǒng)建筑技術(shù)的研究
　　建筑技術(shù)的創(chuàng)新是建筑節(jié)能進(jìn)步發(fā)展的關(guān)鍵。少費(fèi)多用，低耗高能是技術(shù)創(chuàng)新內(nèi)在價值的追求目標(biāo)。有些地區(qū)傳統(tǒng)技術(shù)所具有的科學(xué)內(nèi)涵，其概念是可被其他地區(qū)借鑒，運(yùn)用的。
　　例如我國的廣東地區(qū)普遍有一種通風(fēng)坡屋頂，主要是利用熱空氣上升的原理加強(qiáng)夾層空氣對流，國外就以此為借鑒，并加以改進(jìn)，發(fā)展了一種適合于冬冷夏熱地區(qū)的熱壓通風(fēng)坡屋頂。同樣都是中空型結(jié)構(gòu)，但這種坡屋頂在南向設(shè)了透明材料，夏季夾層空間被加熱，加速對流，到冬季夾層熱空氣被導(dǎo)入室內(nèi)。改造后的坡屋頂適宜性更廣，效率更高。
　　(3)對傳統(tǒng)建筑材料的研究
　　傳統(tǒng)建筑素以就地取材為主，不同地區(qū)有各自不同的特點(diǎn)。東北的土房、陜北的窯洞、西南的木屋、傣家的竹樓，均體現(xiàn)樸素材料的質(zhì)感、色彩和紋理，自然天成，頗具特色。材料來源于大自然，廢棄時再歸還給大自然，這樣資源循環(huán)利用，生態(tài)環(huán)保，同時也節(jié)約了運(yùn)輸材料的成本。
　　在現(xiàn)代建筑中，建筑師需注重建筑材料的可循環(huán)性和可再生特性，其次是其在保溫，保濕，儲蓄能量方面的特性。中國建筑師張永和在“建筑師走廊”中創(chuàng)作的“二分宅”運(yùn)用了傳統(tǒng)建筑中生土外墻的原理。承重墻以土堍配合木頭支架組成。土墑厝是中國傳統(tǒng)建筑形式之一。除具有減少環(huán)境沖擊的優(yōu)點(diǎn)之外，還有隔熱隔音的功效，使冬暖夏涼。建筑師通過對傳統(tǒng)材料和建造方式原理的靈活運(yùn)用，創(chuàng)造了當(dāng)代“節(jié)能建筑”。存在就有其合理性，從傳統(tǒng)之中創(chuàng)造新事物，從舊有事物中找到新用途，這種思維方式應(yīng)當(dāng)被提倡發(fā)揚(yáng)。
　　三．強(qiáng)化一組合法則：
　　強(qiáng)化一組合創(chuàng)新：將現(xiàn)有的技術(shù)思想或已存的物質(zhì)產(chǎn)品。為強(qiáng)化某個功效，經(jīng)過意義，功能，原理，構(gòu)造，材料等各個方面的組合變化，形成新的物質(zhì)產(chǎn)品，將熟知的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為新的更優(yōu)的物質(zhì)。
　　1．強(qiáng)化一組合法則在節(jié)能產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)新中的應(yīng)用
　　強(qiáng)化一組合的方法在發(fā)明中應(yīng)用非常廣。組合創(chuàng)新不外乎四類：1)主體附加2)異類組合3)同物組合4)重組。下面的案例主要說明1，2兩種方法
　　(1)主體附加創(chuàng)新方法，它的思維要領(lǐng)和思考步驟歸納起來有：(a)有目的，有選擇的確定一個主體；(b)運(yùn)用缺點(diǎn)列舉法，全面的分析主題的缺點(diǎn)；(c)考慮能否在不變或略變主體的某種功能，通過增加附屬物以克服或彌補(bǔ)主體的缺陷；(d)考慮能否通過附屬物，實(shí)現(xiàn)對主題寄托達(dá)到希望；(e)考慮能否利用或借助主體的某種功能，附加一種別的東西使其發(fā)揮作用。
　　(2)異類組合，即兩種或兩種以上不同領(lǐng)域的技術(shù)思想的組合，兩種或兩種以上不同功能的物質(zhì)產(chǎn)品的組合都屬異類組合。它的特點(diǎn)是：(a)組合對象來自不同的方面，一般無所謂主次關(guān)系；(b)組合過程中，參與組合的對象從意義，原理，構(gòu)造，成分，功能等任一方面或多方面相互滲透，整體變化顯著；(c)異類組合是異類求同，因此創(chuàng)造性很強(qiáng)。
　　在我國，位于靈武市的全國首個太陽能熱氣流發(fā)電廠正式破土動工。這不僅填補(bǔ)了我國利用太陽能熱氣流進(jìn)行發(fā)電的空白，而且此項(xiàng)技術(shù)的科技水平同步走在了世界最前沿。經(jīng)測算，僅建設(shè)一座1000KW的太陽能熱氣流發(fā)電廠，每年將節(jié)約2000噸左右的標(biāo)準(zhǔn)煤，二氧化硫減排量達(dá)到3O噸。
　　(3)強(qiáng)化一組合法則在節(jié)能建筑設(shè)計(jì)創(chuàng)新中的應(yīng)用埃及建筑師哈桑•法賽在工程實(shí)踐中將地方傳統(tǒng)的捕風(fēng)塔進(jìn)行改進(jìn)，在捕風(fēng)塔中設(shè)計(jì)了一種空氣加濕冷卻的簡易裝置。其就是將蒸發(fā)降溫原理結(jié)合到捕風(fēng)塔技術(shù)中，在費(fèi)用增加較少的同時大大提高了換氣質(zhì)量，增加了室內(nèi)熱環(huán)境舒適度。再如PV雙層墻用被動利用太陽能的節(jié)能構(gòu)造，同樣是以技術(shù)綜合創(chuàng)新的例證。它是將構(gòu)造技術(shù)，新材料技術(shù)與空氣熱動力學(xué)原理結(jié)合起來。用以解決建筑保溫隔熱的問題。這種簡單的構(gòu)造方式解決了冬夏的保溫，隔熱兩個問題，極大的提高了技術(shù)效率。
　　四總結(jié)：
　　上述案例都是通過科學(xué)邏輯思維的方式闡述各個節(jié)能設(shè)計(jì)的，總結(jié)其方法有以下幾個原則：
　　1．突破傳統(tǒng)思維方式，對同一對象各個部分進(jìn)行解剖，列出缺陷項(xiàng)，從各種角度想問題。一般來講是考慮事物的不節(jié)能浪費(fèi)能源的方面，找到提高效率改進(jìn)措施的方法。矛盾為創(chuàng)新帶來了機(jī)遇和挑戰(zhàn)，解決矛盾的過程正是創(chuàng)新的過程。例如萊特設(shè)計(jì)的拉金大廈，它的位置緊挨著鐵路線，由于來往的火車冒出來的厭惡不得不完全封閉起來，為了解決這個矛盾，美國第一棟空調(diào)建筑誕生了。
　　2．找到發(fā)明創(chuàng)造源點(diǎn)，從本質(zhì)上抓住主要矛盾，用最簡單環(huán)保，最節(jié)能經(jīng)濟(jì)的方法考慮；
　　3可以采用換元，逆向，類比，綜合等思維方法；
　　4．把產(chǎn)品的美觀性也作為考慮范圍；
　　5．方法的運(yùn)用不是機(jī)械化的公式的一一對應(yīng)，很多時候都是各種方法的綜合應(yīng)用。
　　節(jié)能，是協(xié)調(diào)人與自然的關(guān)系有效方式。如今資源短缺，人和自然協(xié)調(diào)發(fā)展的基本條件在于不斷的推進(jìn)人對自然界的科學(xué)知識和不斷的完善和拓展人工自然。而創(chuàng)新性思維。可以將其定義為“反映事物本質(zhì)的屬性和內(nèi)在外在有機(jī)聯(lián)系，具有新穎的廣義模式的一種可以物化的思想心理活動。”正是這種思維活動，讓人類不斷的突破自我，在改造自然中充分發(fā)揮主觀能動性，不斷滿足人類自身的物質(zhì)文化需求。節(jié)能和創(chuàng)新思維的相結(jié)合正是時展的新需求，是人類為尋求自身合理發(fā)展的必然途徑。同時，節(jié)能創(chuàng)新也不是高不可攀的，節(jié)能創(chuàng)新離我們并不遙遠(yuǎn)，它就在我們身邊，關(guān)鍵在與你是否能觀察到身邊的細(xì)微之處，是否是有心人。合理掌握創(chuàng)新思維并不是一蹴而就，它的形成一般需要以下幾方面：
　　(1)儲備大量的節(jié)能環(huán)保的知識，只有豐富的知識，才有創(chuàng)新的基礎(chǔ)；
　　(2)做生活的有心人，多提出質(zhì)疑，處處留心生活中各種不便和浪費(fèi)的現(xiàn)象；
　　(3)有創(chuàng)新的意識，有敢于探索新問題的勇氣；
　　(4)讀一些科學(xué)方法論的書籍，有科學(xué)邏輯思維的能力；
　　(5)有堅(jiān)持不懈的勇氣，有敢于克服困難的精神希望這篇文章給讀者的啟示不僅僅是對于節(jié)能產(chǎn)品，節(jié)能建筑設(shè)計(jì)的的創(chuàng)新，而將創(chuàng)新意識滲透到工作中和生活中，你會發(fā)現(xiàn)生活中會增添許多不一樣的色彩。
　　
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