建筑節能與建筑設計中的新能源利用

賈飛雪

摘要：隨著我國科學技術的發展，人民生活水平的提高，城市人口數量大幅度提高，城市所需的基礎設施數量增加。但是，城市的總體資源是有限的，如何節約能源和高效率利用能源是城市在發展過程中必定需要解決的問題。城市基礎設施所消耗的電能、熱能等是較為龐大的，如何設計建筑能使其消耗的能源最少同時又不影響人們的生活體驗成為了當今城市設計領域的熱門話題。本文從建筑節能設計以及建筑節能中的新能源利用這兩個方面來介紹有關城市建筑中的節能設計。

關鍵詞：建筑節能;新能源利用;設計

我國目前的建筑節能設計還沒有形成完善的管理體系，大多數節能設計都是房地產開發商為了吸引住戶眼球所開發的低效率的節能方案，例如建筑外墻涂層保溫、建筑外墻夾層保溫、建筑外墻自體保溫等，這些節能手段會影響建筑本身的建筑強度，導致建筑的建筑壽命以及建筑抗震性降低。這些節能材料的存在還會使得建筑的火災發生率上升，加大居住風險。同時一些外墻節能材料存在年久失修剝落的可能性，使得其具有一定的高空墜物風險。事實上，科學的建筑節能設計可以避免以上問題的出現，同時還能降低節能設計的成本。

一、建筑節能設計

建筑的節能設計主要是指其對太陽能的利用以及儲存，保證建筑根據不同地區、季節以及氣候的要求達到保溫以及散熱的目的。

（一）建筑體型節能設計

建筑的體型決定了其基本的散熱率和得熱率。建筑體型節能設計的主要方案有控制建筑體型系數、控制建筑表面積系數以及選擇合適的長寬比等。建筑的體型系數是指建筑外層與空氣所接觸的外表面積與其所包圍的建筑體積之比，體形系數越大，說明建筑散熱率越大，能耗就越高，一般來說建筑體型系數都控制在0.3以下。從獲取更多日照同時降低散熱率的角度來看，建筑的表面積系數越小越好，軸向為東西向的長方形建筑節能效率最高，而正方形建筑次之，軸向為南北向的長方形建筑節能效率最低。建筑的長寬比對于建筑的節能設計的影響與建筑朝向有關，當建筑朝向正南方向時，建筑長寬比越大，節能效率越高。當建筑朝向與朝南向呈67°角時，建筑長寬比對于建筑節能效率基本無影響。而當建筑朝向與朝南向垂直時，建筑長寬比越大，則節能效率反而越小。

（二）建筑朝向節能設計

我國大部分地區都位于北回歸線以北，太陽光在全年的時間里都是從南方照射，故我國建筑的朝向一般都是以朝南為主。但由于建筑本身的成本要求，并非所有戶型都是朝南向設計。在這種情況下，則應綜合考慮建筑當地的氣候條件、地理條件以及建筑用地規模等因素，因地制宜的合理確定建筑朝向，使得建筑在獲得最佳或最接近最佳朝向的同時還能夠最大限度的利用光照。在北方寒冷地區，建筑朝向應與冬季主導風向成一定角度，使得冬季建筑能夠高效率保溫;而在南方炎熱地區，建筑朝向應與夏季主導風向平行從而提高建筑的通風散熱速率。

二、建筑節能中的新能源利用

建筑節能中的新能源利用是指在建筑設計中引入新能源利用概念，降低采暖、制冷、照明、通風、給排水等系統中的能源浪費，并且提高新能源的利用率。

（一）太陽能制冷系統

太陽能制冷系統主要能夠實現兩種能量轉換。一是太陽能轉化為電能，通過太陽能電池板將太陽光吸收并轉化電能使用;二是太陽能轉化為熱能，利用吸收式制冷技術來實現制冷系統的運作。第一種能量轉換方式較為簡單但是能量轉換效率較低，成本較高。因此市面上使用較多的太陽能制冷系統為太陽能轉化為熱能，再通過壓縮機或蒸汽噴射制冷系統完成制冷。

（二）太陽能供暖系統

太陽能供暖系統的主要設備是太陽能熱水器。目前太陽能熱水器在我國陽光充足的地區已經得到了較大規模的應用，其利用形式也各不相同。太陽能集熱器在持續集熱的集熱方式下提供的熱水溫度較低，因此在利用太陽能進行供暖時就可以使用這些低溫熱水供應的設備。平板式太陽能熱水器是獲取熱水較為簡單的方式，但因其抗寒性能較差，在南方冬天的供暖時得不到較為充分的利用。在實際生活中，太陽能是在具備陽光條件時熱水以及供暖的首選，同時在企業生產過程中對熱水要求不高的情況下也可以使用太陽能熱水以及供暖設備。

（三）太陽能房的設計建造

太陽能房是指利用太陽能轉化來供給人們常規生活中的各種能源如熱能、電能等。通過太陽能集熱器等設備將太陽能轉化為室內的熱能，可以使室內保持一定的溫度，從而可以在高原地區陽光充足但溫度不穩定的條件下使用。同時可以通過太陽能電池板供給人們生活所需要的電能等。但是由于目前科技水平下，對于太陽能的利用效率開發程度還不夠，所以太陽能房目前還未得到較大規模的實際應用。

（四）地熱能供暖系統

地熱能可以用于發電、供暖以及空調制冷，其中用于發電是地熱能最主要的能量轉換方式，和普通發電程序一致，地熱能也是先將熱能轉化為機械能再轉化為電能。同時地熱能也可以直接用于室內的采暖空調、烹飪、沐浴等，由于其利用方式較為簡單，目前已經獲得了較為廣泛的應用。

（五）土壤源熱泵空調系統

空氣源熱泵系統、地表水熱泵系統、地下水熱泵系統都是建筑空調系統中的天然能源利用方式。土壤源熱泵空調系統屬于能源循環的利用方式，其將地球表層的地熱能源作為冷熱源進行能源轉換，不受地域限制，儲量廣泛的同時還是清潔能源。因其能源循環的特點，在實際應用中不會將熱量、水蒸氣以及污染物排放入大氣，符合可持續發展的理念。與傳統的空調技術相比，土壤源熱泵空調系統的運行費用更加低廉，占地面積較小，基本無污染物排放，在最大能源利用的基礎上達到了環境保護的目的。

三、結語：

建筑的節能設計一直是一項較為復雜也較為系統的工程，在建筑設計的各個環節中都應將其節能設計考慮在內。建筑節能設計的發展需要各個領域包括政府、房地產開發商、設計單位以及民眾等各個領域的大力配合以及相互支持，政府應當強化建筑節能法制建設，讓建筑節能有完整和系統的法律支持;房地產開發商需要改變功利思想，為建筑節能設計提供相應的資金支持;設計單位需要以科學的建筑節能設計為目標提高自我知識水平;民眾則需要提高自我的節能意識，為建筑節能設計提供更大的市場空間。

參考文獻：

[1]周勇剛.淺析建筑節能及新能源的應用[J].建材與裝飾，2018（38）

[2]簡馨凱.建筑節能與建筑設計中的新能源利用[J].住宅與房地產，2018（30）