德开发出建筑物高效节能新法

【德国《商报》报道】题：在建筑中使用透明的热防护系统来节约能源北极熊的启示
在防御严寒侵袭上北极熊可谓得天独厚。大自然赋予了它一套既简单又奇妙的热防护系统：即使气温极低，它也能确保严寒不侵入体内。这个系统的基本构造是：一层浅色、透明的外皮，下面是深色的内皮。
首先，太阳光可以透过浅色外皮照射到深色的内皮上。在寒冷季节，深色的内皮也能起到吸热器作用，把光能转化成热能。同时，外皮还起到隔热作用，防止体内热量向外散发。和北极熊相比，人类的身体以及住房的热防护结构真是太简陋了。
因此，人们加紧寻找节能的办法。８０年代初，能源研究专家阐明了一个所谓的“透明热防护”原则。人们推测，它的工作原理和北极熊的皮肤构造功能相仿：吸收太阳光的能量，同时防止热量散发。
这种指明未来发展方向的热防护系统的关键在于隔热材料的透明性。和不透明材料相比，透明材料将把良好的隔热功能和日光的高度可透性结合在一起。因此，阳光通过这种透明热防护层，照射到黑色的外墙表面上（它能起到吸热作用），然后转换成热量。
因为透明热防护层在外墙一面也能起到隔热作用，所以阳光照射在外墙表面产生的热量将大部分通过墙壁传导进室内，从而有利于提高室内温度。这样，一方面，墙壁的蓄热作用得到利用；另一方面，由于散热是通过墙壁进行的，所以建筑物内温度几乎没有波动。高效“透明热防护系统”
透明热防护系统的前身是在涂成黑色的墙壁外加一层普通玻璃。它的主要作用是减少热量对流造成的损失。但损失相对而言依然很高。按这种原理设计的热防护装置继续研究，最终出现了高效的“透明热防护系统”。该系统在原来的基础上增加了一个蜂窝状或细管状的结构，它由可以透光的塑料做成，处于玻璃夹层之间，与吸热的外墙垂直。
这种蜂窝状或细管状的几何构造，一方面确保了高空气含量，另一方面又使空气层能够划分成较小的容积。这两点都是透明热防护材料能够发挥隔热作用的前提。
既有良好的透明性、又有良好绝热性能的特殊塑料，已证明是建造透明热防护系统的尤为合适的材料。尽管玻璃细管状结构也具有相仿的性能，但这种细小的玻璃制造起来太困难。
另外，塑料还有重量轻和不易破碎的优点。对这种细小的管状结构来说，后一点尤为重要。此外，塑料的总体能量传导性能要优于玻璃，由于塑料聚合物的特性更为多样，因而能更容易达到获取能量的效果。
六角形的蜂窝状构造及其变型（四角形、圆形）是最适合的塑料结构，因为这样的空间组成和聚合物的材料消耗构成合适的比例。这是研究人员观察蜜蜂学来的一项技能。
目前，奥地利塑料技术研究所正在和德国夫琅禾费太阳能系统研究所密切合作，对塑料类型以及蜂窝状几何结构的影响进行系统研究。这项研究工作的目标是完善塑料结构的隔热性能，提高能源传导率，从而开发一种便于使用塑料的透明热防护系统。该系统一方面要价格低廉，另一方面要结构简单。
２０到３０厘米厚的砖结构、灰石结构和混凝土结构的墙壁（尤其是老建筑）都适宜安装透明热防护系统。而所有用隔热技术改进过的墙壁（如空心砖墙和已经安装了隔热层的墙壁）都不适于加装透明热防护系统。
在１９８３至１９９３年间，主要是在夫琅禾费研究所的推动下，德国建起了第一批用于示范的试验性透明热防护系统。这项工作是弗赖堡在修缮５０年代建造的一批老建筑的过程中完成的。
在修缮以前，这些老建筑供暖所需的能源消耗为每平方米每年２２５度电。而在安装了透明热防护系统并采取了相应的措施以后，供暖所需能源消耗大约为每平方米每年４０度电。这意味着节约了大约８０％的能源。