建筑節能與建筑設計中的新能源利用

程 蘭

（鄭州工業應用技術學院，河南新鄭 451100）

隨著我國社會和經濟的不斷發展，人們的生活水平不斷提高，但也帶來了巨大的能源耗費，對我國的可持續發展產生了嚴重的負面影響。建筑行業應重視自身的經濟利益，重視新能源的利用，將新能源和新技術巧妙地應用在建筑設計中，有利于履行建筑行業環境保護的責任，也能夠對未來的可持續發展產生積極影響。

1 節能建筑的特征和優勢

相較于普通的建筑而言，節能建筑的優勢較為明顯。在建設過程中，建筑材料的采購是關鍵環節，將自然資源作為建筑物的原材料，能夠降低企業的采購成本，間接提高企業的經濟效益。

對于施工過程使用的部分材料而言，傳統建筑材料具有一定有毒有害成分，如果不采取適當的保護措施，可能對施工人員的身體造成危害。相比之下，自然資源不含有毒有害成分，安全性更好，使用自然資源能夠為建筑人員以及建筑使用者提供更穩定的環境，使建造者的工作環境和使用者的使用過程具有一定的安全保障。

2 新能源在建筑設計中的應用

2.1 太陽能的應用

太陽能資源是一種新型的可再生的清潔能源，對環境幾乎不產生破壞，在目前的建筑領域中，太陽能資源的利用是較為常見和普遍。在建設設計過程中，太陽能的應用方式主要為三種，分別為間接獲取、混合式獲取以及被動式利用，其主要應用于熱水器、太陽照或采光等方面。

太陽能在房屋設計中的應用如圖1所示。

圖1 太陽能在房屋設計中的應用

（1）在建筑物的設計過程中合理設計窗戶結構和方位，能夠延長陽光照射房間的時長，減少冬天的空調等發熱設備的電能消耗。

（2）在建筑物的樓頂安裝數量較多的太陽能發電裝置，利用其在日間所吸收的能源為建筑物提供電力資源，達到節能的目的，有效利用建筑物的樓頂。

（3）在建筑物的頂部設置一定數量的太陽能集熱裝置，利用蓄熱的設備進行太陽能資源的儲存，通過末端裝置實現供熱水和采暖的功能，促使在陽光不充沛時也能達到發熱的效果。

房屋設計通過房屋頂部安裝太陽能光電池、平板型集熱器以及熱管式真空管集熱器，利用其所吸收的太陽能為室內的儲水器以及鍋爐提供電能，通過太陽能實現供電功能，減少對環境的破壞。

2.2 地熱能的應用

地熱能是一種與太陽能相似的清潔能源，具有無污染的特點。在建筑設計過程中，通常借助熱交換儀器將地表以下的土地層的溫度轉換為建筑物內冬季的熱源，使得建筑物室內能夠以此作為取暖或生產用電或熱水的基礎，通過使用地熱能達到供電等目的，能夠減少煤炭或電能的消耗。例如，在我國的部分高校中，通常使用地熱能提供采暖和熱水，為高校解決較多的供熱與供水成本。在校內利用地熱能，能夠為學生和教師提供一個相對穩定的環境，降低安全事故發生的可能性。

地熱空調原理如圖2所示。

圖2 地熱空調原理

此外，地熱能也能夠用于地熱空調，其被廣泛應用于奧運村，通過將地熱能轉化為無污染、綠色的地熱空調，不僅能夠加熱泳池中的水，為運動員提供舒適的游泳環境，也能夠使泳池的水能夠在較長一段時間內保持恒定的溫度。地熱空調不會排放任何的有毒物質，符合綠色奧運的理念，地熱能成為奧運村的首選新能源。建筑企業應充分研究地熱能，降低成本，節能減排，為企業的可持續發展注入活力。

2.3 風能的應用

風能是一種可再生的潔凈能源物質，合理利用風能使其發揮出最佳的效果，能夠減少不可再生能源的使用，也能夠為環境保護做出更大的貢獻。在建筑設計過程中，相關人員應對周邊環境進行考察，充分及時了解當地歷史氣候風向以及近期的氣候情況，借助設備和技術有效利用風能，盡可能實現循環利用，達到保溫或降溫等目的。夜晚可將適當的冷風引入建筑物，使其與房間內的熱空氣進行交換，達到降溫的目的。建筑物的外部墻應采用具有一定隔熱效果的材料，使其發揮出自身的蓄冷功能，保證室內的溫度保持在一個適宜的范圍內。針對炎熱地區，可以在夜間加強通風，使房間內的溫度保持在一個較低且適宜的范圍，能夠減少電能的消耗和碳排放。

風能在建筑物中的應用如圖3所示。

圖3 風能在建筑物中的應用

由圖3可知，在建筑物的風口處設置了一些垂直軸風力發電裝置，主要利用建筑物對風的聚集作用，通過該裝置將風能轉化為電能。設計人員可以在旋轉葉片中加裝LED燈或通過彩繪的方式，將旋轉葉片進行適當美化，能夠充分利用風能，也起到一定的裝飾作用。

2.4 變頻空調系統的應用

空調是目前人們較為常用的一種設備，具有制冷和制熱等多種效果，為居民的生活提供了更多便利。但傳統的空調設備耗能較大，與目前的節能目標不一致，建筑企業應當充分考慮客戶的需求，創造更便利的條件。

在建筑設計過程中，可選擇變頻空調或變風量系統，主要通過改變其頻率或送風量調整建筑物內的溫度和濕度，消耗最少的能量達到所需的溫度。利用變頻空調或變風量系統，能夠使空調的制熱和制冷成本明顯降低，最大限度降低耗費的能源，達到節能的目的。

（1）變風量空調系統。

變風量空調系統原理如圖4所示。

圖4 變風量空調系統原理

變風量空調系統主要通過改變送入建筑物內的風量實現溫度調節，是一種新型空調系統。變風量空調系統包括溫度傳感器、風速傳感器、控制器等核心部件，根據室內的溫度傳感器的指令實現的溫度調控。在變風量空調系統的運行過程中，最大負荷的情況較為罕見，僅為總運行時間的1/10，消耗的風能資源較少，節能減排。

變風量空調系統屬于全空氣系統類別，系統中的冷凍和冷凝水管不會通過傳統的建筑吊頂方式實現，使得霉變等問題出現的概率得到了明顯降低。變風量空調系統能夠使住戶更便利，有效實現節能和保護環境的目標。

（2）變頻空調。

變頻空調原理如圖5所示。

圖5 變頻空調原理

目前市面上的空調而主要采用變頻式，其主要利用制冷劑作為介質，通過空調的頻率和負荷變化調整制冷劑的使用量，達到節能環保的目的。作為空調的使用者，應當充分了解空調的使用技巧，減少能源消耗，在滿足使用者溫度需求的基礎上，實現節能的目標。

3 結語

節約資源和環境保護是目前我國的主要發展方向，也是我國能夠實現可持續發展的重要前提條件，利用新能源實現節能減排的目標是我國目前各行各業需要重視的問題。本文介紹了節能建筑的特點和優勢，就建筑節能與新能源的關系進行詳細闡述，從太陽能、地熱能等多個方面詳細講解新能源在建筑設計中的具體應用，為建筑行業的節能方面提供相關思路。