建筑設計新能源利用

吳卒

（貴州省建筑設計研究院　貴州貴陽　550001）

建筑設計新能源利用

吳卒

（貴州省建筑設計研究院貴州貴陽550001）

我國是能源消耗大國，尤其是在建筑能耗約占了社會總能耗的1/3。新時期，在建筑設計階段強調環保節能，降低建筑能耗，開發利用綠色能源。由此可見，將新能源應用于建筑設計中具有十分重要的意義。對此，本文首先探討了我國建筑節能現狀，然后研究建筑設計的方法，并且詳細探究了建筑設計中新能源的利用。

建筑設計；新能源；利用

引言

人類的基礎居住空間即為建筑，建筑是構成城市的主要物質組成部分之一。建筑對于人類的生活環境有著最直接、重要的影響，良好的居住環境是保證人們高品質生活的條件之一。而要維持良好的居住環境，勢必需耗費大量的能源。因此，最大化節約能源和新能源的利用是建筑設計的必然走向。

1　我國的建筑節能狀況

目前，我國建筑能耗占全國總能耗的25%。近年來，社會經濟快速發展，我國建筑行業也取得了很大進步，新建房屋逐漸增多，建筑能耗也隨之增加，尤其是建筑采暖和空調能耗。在我國嚴寒地區，建筑能耗甚至高達當地能耗總量的50%。在世界很多發達國家，人們的生活水平較高，因此建筑能耗也比較高。由此可見，目前建筑節能設計是全世界都十分關注的熱點問題。

我國建筑節能開始的標志是我國頒布了第一部《民用建筑節能設計標準（采暖居住建筑部分）》（JGJ26-86）。目前，我國節能建筑面積已經在10億m2以上，并且推廣新型墻體材料建筑11.26億m2，但是節能住宅建筑量僅占總住宅建筑數量的1%。另外，除了新建建筑外，我國還有很多既有建筑，每年會消耗大量能源，因此建筑節能設計工作任務艱巨。

2　建筑節能的主要途徑

2.1減少能源消耗，提高能源利用率

為了提高建筑節能效果，應該從已有系統出發，提高建筑中加熱系統和冷卻系統的效率，包括設備運行效率、網絡傳輸效率。對此，應該在建筑設計初期引進先進的技術和管理模式，加強建筑設計人員培訓工作，優化建筑系統。

目前，在供暖系統節能方面，主要通過計算機等智能設備進行網絡流量的調節，或者在用戶散熱器上安裝溫控閥。通過可變更系統對建筑能耗進行智能調節，能夠在很大程度上降低熱量損失，提高能源利用率。

2.2減少建筑圍護結構的能量損失

在建筑實體墻部分，通常采用抹灰砂漿材料，達到良好的保溫隔熱作用，同時要保證和砌體采用的技術相適應。在此過程中，對能源進行有效控制是節能技術的主要體現。為了盡量減少冬季圍護結構的能耗以及夏季能源流通過程中的損失，在建筑設計中，可以有效利用自然通風，通過太陽能調整采光，以此達到調整室內環境的作用。除此以外，建筑窗戶與墻體的面積之比以及窗口的結構設計也會影響建筑整體能源損失，對此可以采用透明結構，增強建筑的透氣性，減少能量交換。

2.3減少建筑設施運行中的能耗

在建筑設施的運行過程中，其能源消耗是十分重要的問題，減少建筑設施運行中的能耗應該做到以下幾點：①積極引進先進的低能耗設備，取代建筑中能耗較高的設備。②在建筑使用過程中，很多設備在很多時候不能起到實際作用，因此可以關閉這些沒有作用的設備。③提高人們的節能意識，從小處做起，共同節能。

2.4遮陽系統的設計

在建筑設計中，對遮陽系統進行良好設計能夠幫助調節室內環境，減少人們對于制冷設備的需要。在設計過程中，首先要考慮當地地域因素，例如，如果建筑位于南方沿海地區，則在建筑設計時，不需要考慮冬季對太陽輻射的遮擋，主要采用固定遮陽的方式；如果在北方地區，在建筑設計時，應該充分考慮對太陽熱能的利用，可以適當拆卸部分遮陽設備；對于四季分明的地區，可以兼顧夏冬兩季的需求，采用活動式遮陽設計。

2.5自然通風設計

在建筑設計中，通常采用自然通風設計形式，包括熱壓產生自然風、風壓產生自然通風、機械式輔助自然通風等方式。對于通風效果較好的建筑，人們對空調的需求也會減少很多，這樣不僅能夠保持室內空氣清新，而且也是綠色環保建筑設計的重要體現。

3　新能源利用

3.1考慮建筑物的使用功能

目前，在國內主要居民建筑物中能有效利用太陽能采暖的面積僅占總建筑面積的50%左右，而且大部分房建通風并不順暢。而利用上述建設方法建造的太陽房，采用雙排小進深布置，可以使所有房間都得到光照，利用太陽能采暖。相對于我國目前現有的太陽能住宅大都采用呈一字形排列，進深過大，格局單一的情況而言有了很大的進步。

3.2考慮可持續發展的要求，充分利用太陽能及保護土地

現行房屋設計一般都是單排，不利于充分利用太陽光照。因此在建房屋應該設計成雙排，分前后兩排，在中間用玻璃封頂，這樣可以充分利用土地資源。中間形成的部分正好可以使前后兩排均勻受到陽光照射，這樣中庭既是前排房間熱損失的緩沖區，又是后排房間的日光間，巧妙并最大限度的利用了太陽能源。

3.3采用集熱蓄熱墻

傳統的集熱蓄熱墻工作原理如圖1所示。太陽光照到深色墻面上，使墻壁產生溫升，墻壁升溫后，玻璃和墻中間的空氣也會受熱膨脹、密度降低，從而產生自然壓差，被加熱的空氣從墻體上方流入室內，室內冷空氣逐漸被抽出。氣流上下通道往往在室內設一層門，當冬季室內溫度升高時，需要關閉通風口。有孔隙的集熱蓄熱墻構造如圖2所示，其工作原理為：室內溫度降低時，打開通風口內外門，集熱蓄熱墻以直接環流進行工作。當人們感到室內溫度舒適時，管壁通風口內側蓋板，打開外側蓋板，將多余的熱能貯存于墻體內。當陰天時，需要管壁外側蓋板，同時打開內側蓋板，以此儲存室內溫度。因此，太陽能利用率較高，且使用操作又較普通花格蓄熱墻方便。

圖1　集熱蓄熱墻工作原理<一>

圖2　集熱蓄熱墻工作原理<二>

3.4提高地熱能的使用

對于地熱能的使用通常有兩種方式：①通過高溫地熱發電，能夠為人們的生活提供很多便利。②通過地源熱泵能夠開發低溫地熱能，增加地熱能的開發效率。對地熱能充分利用，能夠有效降低舊能源的消耗，而且地熱能環保無污染，利于環境保護。目前，很多學校開始通過采用地熱深井、地熱熱泵等形式來使用地熱能，如果校園生態系統能夠在新能源的基礎上平穩運行，則可以使用地熱能降低供暖成本，從而減少CO2的排放量。

3.5使用新的空調技術

空調的能耗量一直居高不下，可以從引進新的空調技術出發，節約能源。可以從兩個方面進行改進：

（1）使用變風量系統，利用改變送風量來調節室內溫度，這種按照室內的溫度情況隨時調節系統的送風量的方法，能夠達到很顯著的節能效果。

（2）使用變頻系統，即變制冷劑流量系統，通過制冷劑作為傳輸介質，按照室內的溫度情況隨時調節制冷劑流量來達到節約能源的效果。

（3）使用冷卻塔供冷系統，這是最近幾年才流行起來的技術，因其冷卻技術能源消耗低、成本低，并且效果明顯，正受到人們的廣泛關注。

3.6其他太陽能利用

經歷了最初的悶曬式、平板式直到現在的全玻璃真空管、真空管熱管式，太陽能熱水器從技術上有了飛躍的發展，利用效率得到了極大地提高。主動式太陽能采暖才是高效太陽能熱水器，高品位熱源發展的榜樣。其他諸如太陽能光電利用，是利用領域最廣泛、能源傳輸最快捷、利用品質最佳的一項技術。又如光電池與玻璃的復合技術，使得建筑的幕墻作為建筑本身部分自給電源也成為可能，這是一個成功實例，是建筑構件復合多功能高新技術領域及今后建筑發展的有利方向。

4　結語

新能源作為高效潔凈的能源，應大力應用于建筑設計中。為了有效實現新能源的開發利用，首要的是把建筑構件與能源設備有效的結合利用，其次是不斷發展科學技術，開拓新的能源，融入建筑設計中，這是建筑設計者和設備研究組、生產企業必須共同重視的問題。

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TU201.5

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1673-0038（2015）38-0011-02

2015-8-29