建筑節能與建筑設計中的新能源利用

曹帥

甘肅筑鼎建設有限責任公司 甘肅 蘭州 730000

1 建筑節能新能源應用背景

隨著城市化加快，我國建筑業面臨新的發展機遇。在建筑領域，利用新能源進行節能設計已成為研究的熱點，以應對生態環境問題。通過加大節能技術和新能源應用，可降低能源消耗、減少污染物排放，提高建筑行業競爭力，并促進可持續發展。因此，有必要在建筑中加強節能與新能源的應用，實踐節能環保理念，提高施工質量，創造綠色無污染施工環境，解決生態污染和能源緊張問題。為此，需要在建筑設計中充分采用節能技術、利用新能源，及時創新傳統建筑理念，加大新能源應用力度。相比傳統能源，新能源具有清潔環保等優勢，能減少對周圍環境的污染，取代傳統能源，為建筑企業帶來更多經濟效益。為最大限度發揮新能源應用效果，應因地制宜、考慮資源利用過程中的問題，在確保施工安全的同時降低成本，促進無污染能源的轉化[1]。

2 建筑設計中節能技術的應用原則

隨著全球能源資源的緊張和環境問題的日益突出，節能減排已經成為建筑行業的重要使命。在建筑設計中，應用節能技術可以有效地降低能源消耗和環境污染，提高建筑物的可持續性和經濟效益。建筑設計中節能技術的應用原則主要有以下幾個原則：

2.1 節約能源

在建筑設計中，應注重采用被動式太陽能源利用的設計方法，如利用太陽能進行采光、供暖和制冷等。此外，節能窗的設計也是節約能源的重要手段，如采用低輻射玻璃、雙層玻璃等，提高窗戶的保溫性能和隔熱性能[2]。

2.2 降低能耗

建筑設計應注重降低能耗，采用高效的設備和系統，如熱回收系統、高效水處理設備等，以減少能源的浪費。此外，利用建筑設計和材料等手段，如采用保溫墻體、中空玻璃等，提高建筑物的保溫性能和隔熱性能，降低能耗[3]。

2.3 資源優化

建筑設計應注重資源的優化利用，如通過合理設計建筑結構和空間，提高建筑物的利用率和空間效果，減少資源的浪費。此外，材料的選擇也是資源優化的重要方面，如選擇可再生材料、低能耗材料等，減少對自然資源的依賴[4]。

2.4 環境保護

建筑設計應注重環境保護，采用環保材料和技術，如采用零甲醛板材、無污染涂料等，減少建筑對環境的污染。此外，通過優化設計，如采用多層次綠化、噪聲隔離等手段，可以有效地減少建筑物對環境的負面影響[5]。

2.5 健康舒適

建筑設計應注重健康舒適，創造一個舒適、安全、健康的室內環境。例如，通過室內空氣調節系統、健康照明系統等設計，提高室內環境的品質和舒適度。同時，合理安排自然通風和采光，保證室內空氣的新鮮和光照的充足。這樣的設計可以提升人們的生活質量，同時也有助于提高工作效率和健康狀況。

2.6 技術先進

建筑設計應積極引入先進的技術和設備，如智能控制系統、數字化管理系統等，實現建筑能源管理的智能化和自動化。這些技術的應用可以有效地提高建筑能源利用效率和管理效果，使建筑更加節能、環保和舒適。

2.7 經濟合理

建筑設計應注重經濟合理性，在滿足節能、環保、舒適的前提下，合理控制建筑成本和維護費用。例如，在材料的選擇上，應同時考慮其性能和價格；在系統的選擇上，應考慮其穩定性和維護成本。此外，設計師還需要根據項目的實際情況，制定合理的預算和控制方案，確保項目的經濟可行性。

2.8 可持續發展

建筑設計應遵循可持續發展的原則，關注人類健康、生態環保和社會發展。在材料的選擇上，應優先選擇可再生、可循環利用的環保材料；在能源的利用上，應優先選擇清潔、可再生的能源；在設計的理念上，應注重與自然和諧共生，營造一個宜居、健康、和諧的人居環境。

3 新能源在建筑節能設計中的應用價值

3.1 降低能源消耗

目前，我國城市中的公共建筑越來越多，其能耗也在增加。在設計節能公共建筑時，要考慮區域特點，降低建筑的體積系數，保持墻體隔熱，在建筑設計中有效利用新能源，實現節能降耗。例如，在設計中，需要充分利用建筑內部的自然通風和照明，以達到控制室內溫度和降低能耗的目的。此外，還應考慮不同的地區和氣候條件，選擇不同類型的家庭。例如，在北方寒冷地區，可以采用南北走向，外部大門和天井可以增加自然采光，降低冬季電力壓力，節省冬季能源消耗。

3.2 提升能源利用率

在過去，建筑設計更注重實用性、商品性，在工程建設中需要消耗大量的能源資源。隨著建筑節能、環保等理念的引入，傳統的住宅開發方式也發生了變化。建筑業已開始推動在建筑設計中更多地使用新能源和太陽能、風能等清潔能源。重點是材料的選擇和運輸過程中的控制，以避免材料浪費。對固體廢物進行二次處理，以最大限度地利用固體廢物。例如，在使用熱水供應系統時，安裝太陽能熱水器可以最大限度地利用太陽能。在供水方面，每層樓都提供熱水，以實現建筑內較低的溫度和較高的供暖流量。通過使用保溫材料，可以最大限度地減少熱水在水運過程中的能耗，從而提高熱能的利用率。

4 建筑設計中節能技術的應用

總的來說，建筑設計中的節能技術的應用不僅有助于降低建筑對環境的影響，還能提高人們的生活質量。在未來，我們期待看到更多的創新節能技術在建筑設計中得到應用和發展。

4.1 自然通風設計

自然通風是一種傳統且高效地節能技術，通過合理地設計，可以減少建筑對機械通風的依賴，從而減少能源消耗。自然通風的原理是利用室內外空氣的溫差和氣壓差，使空氣形成流動，從而帶走或引入室內熱量。

4.2 雨水收集利用

雨水收集利用是指將建筑物屋面和地面的雨水收集起來，經過處理后用于澆花、沖廁所等。這項技術可以有效減少建筑對水資源的消耗，同時節約用水。

4.3 建筑立面節能設計

建筑立面節能設計主要是通過合理設計建筑的外立面，來減少建筑物對太陽輻射的吸收，從而降低室內溫度。常用的立面節能設計有：采用遮陽板、利用植被遮陽、選用低輻射玻璃等。

4.4 綠色建筑材料

綠色建筑材料是指那些低能耗、低資源消耗、可重復使用和再生利用的建筑材料。這類材料的使用可以有效降低建筑在其生命周期中對環境的影響。

4.5 建筑照明節能設計

照明是建筑中能耗的重要組成部分。建筑照明節能設計主要通過合理選擇照明設備、布置方式和控制方式，來達到節約電能的目的。例如使用LED燈、合理布置燈具位置、采用智能照明控制系統等。

4.6 建筑能源管理系統

建筑能源管理系統可以實現對建筑物內各類能源設備的集中管理和監控，從而實現能源的優化使用和有效管理。通過建筑能源管理系統，我們能夠實時了解建筑物地能源消耗情況，及時發現和解決能源浪費的問題。

4.7 高效建筑保溫技術

高效建筑保溫技術是通過對建筑物的圍護結構和采暖系統進行高效地保溫設計，來減少能源的消耗。常用的保溫技術有：外墻保溫、屋頂保溫、門窗保溫等。此外，還可以通過采用高效節能的采暖系統和設備，以及合理安排建筑物的朝向和間距等方式，來進一步提高建筑的保溫性能。

5 建筑節能與設計中新能源的應用

隨著全球能源需求的不斷增長，新能源的開發和利用逐漸成為建筑節能和設計中不可或缺的一部分。本文將介紹建筑節能與設計中新能源的應用，主要包括太陽能采光、太陽能熱水器、新能源供暖、風能發電、地源熱泵技術、建筑一體化光伏和海洋能發電等方面。

5.1 太陽能采光

太陽能采光是一種利用太陽能進行室內照明的技術。其特點在于環保、節能、安全可靠，且太陽能電池板安裝靈活，適用于各種建筑物。然而，太陽能采光也存在一些缺點，如受天氣影響較大，電池板轉換效率低等。在建筑設計中，太陽能采光的應用前景廣闊，尤其在生態建筑和綠色建筑中，太陽能采光成為其重要的節能手段之一。例如，在住宅區樓頂安裝太陽能電池板，既可以提供生活用電，又能夠降低能耗。此外，太陽能采光還可以與玻璃幕墻、遮陽系統等結合設計，提高建筑的節能效果。同時，隨著技術的不斷發展，太陽能電池板的轉換效率也將不斷提高，太陽能采光的應用將更加普及。

5.2 太陽能熱水器

太陽能熱水器是利用太陽能將水加熱的一種裝置，具有節約能源、減少污染、經濟實惠等優點。根據安裝方式，太陽能熱水器可分為固定式和分體式兩種。其中，固定式太陽能熱水器適用于平屋頂，而分體式太陽能熱水器則適用于各種類型的建筑物。隨著技術的不斷發展，太陽能熱水器在國內外得到了廣泛應用。然而，受天氣、地理位置等因素影響，太陽能熱水器供熱不穩定。因此，在推廣應用中，需要結合其他能源設備，以保障用戶供暖需求的可靠性。未來，隨著技術的不斷創新和成本的降低，太陽能熱水器將更加普及，市場份額也將進一步擴大。

例如，常用的熱水供暖集熱系統，該系統主要依靠太陽能發電設備，然后通過循環泵加熱，以達到加熱和收集的目的。在建筑的頂層設計中，需要使用合理的布局，將太陽能收集的熱量輸送到建筑頂部，并將其轉化為輔助熱源。由于采集系統種類繁多，周期長，因此有必要從建筑的角度對不同的采集系統進行合理的選擇。

5.3 新能源供暖

新能源供暖是指利用可再生能源進行供暖的一種方式，具有節約能源、減少污染、安全可靠等優點。新能源供暖的方式有多種，如地源熱泵、水源熱泵、生物質能等。其中，地源熱泵技術是一種高效、節能、環保的供暖方式，通過利用地下淺層地熱資源來達到供暖和制冷的目的。盡管新能源供暖初期投資相對較高，但隨著技術的不斷發展，成本也在逐漸降低，隨著北方地區集中供暖的逐步推進和政府對新能源的支持，新能源供暖的發展前景廣闊。未來，新能源供暖將逐漸替代傳統供暖方式，成為北方地區主要的供暖方式之一。

5.4 風能發電

風能發電是指利用風能進行發電的一種技術，具有可再生、清潔、安全、無噪聲等優點。風能發電的原理是利用風力作用在風輪上，使風輪旋轉，從而帶動發電機發電。風能發電不僅可以減少對環境的污染，還可以降低對化石能源的依賴。在建筑設計中，風能發電可以作為獨立的電力供應系統，為建筑物提供充足的電力。同時，還可以將風能發電技術與建筑一體化結合設計，提高建筑物的節能性能。然而，風能發電受地理位置、氣候條件等因素影響較大。因此，在推廣應用中，需要因地制宜地選擇合適的發電方案，并進行長期運營維護，確保電力供應的可靠性。隨著技術的不斷發展，風能發電的規模和應用范圍不斷擴大。未來，風能發電將成為全球重要的可再生能源之一，將在能源供應中占據重要的地位。

5.5 地源熱泵技術

地源熱泵技術是一種利用地球表面淺層地熱資源進行供暖和制冷的技術。地源熱泵技術可以通過輸入少量的高品位能源（如電能），將地球表面淺層地熱資源轉化為可供建筑物使用的低位熱源。在建筑節能與設計中，地源熱泵技術的應用可以提高建筑物能效比和減少對環境的影響。具有高效、節能、環保等優點，可以大大降低建筑的能源消耗。地源熱泵技術的原理是利用地下土壤、地下水等介質中的能量，通過地源熱泵將介質中的能量提取出來，用于建筑的供暖和制冷。地源熱泵技術不僅可以降低能源消耗，還可以減少對環境的污染和對化石能源的依賴。然而，地源熱泵技術的初投資相對較高，且受地理位置限制較大。但隨著政府對新能源的支持和技術的不斷發展，地源熱泵技術的應用范圍不斷擴大。未來，地源熱泵技術將成為建筑節能和設計中重要的技術之一。

5.6 建筑一體化光伏

建筑一體化光伏是將光伏發電系統集成到建筑物中的一種技術。光伏電池板可以作為建筑物的外墻、屋頂、窗戶等部分的建筑材料，使其成為建筑的一部分，實現光伏發電與建筑的一體化，從而可以在保證建筑功能的同時，實現建筑的節能和可再生能源的利用。這種技術不僅可以為建筑物提供電力供應，還能優化建筑物的能源利用結構，進一步降低能耗和減少對環境的影響。建筑一體化光伏的優點包括：提高建筑物的能源利用效率、減少對環境的污染、節省空間等。然而，建筑一體化光伏的初期投資相對較高，且對光伏電池板的維護提出了更高的要求。在推廣應用中，需要充分考慮其經濟性和技術可行性。隨著政府對可再生能源的支持力度加大以及技術的不斷發展，建筑一體化光伏的發展前景十分廣闊。未來，隨著技術的不斷發展和成本的降低，建筑一體化光伏將成為建筑節能和設計中重要的技術之一。

5.7 海洋能發電

海洋能發電利用海洋中的能源為建筑提供電力，包括潮汐能、海浪能和海流能等。它是通過利用海洋能量驅動發電機發電，源自太陽輻射和地球自轉。海洋能發電具有可再生、清潔、儲量大等優點，可以減少環境污染并降低對化石能源的依賴，提高能源利用效率。在建筑節能設計中，海洋能發電可作為獨立電力供應系統，也可與風能發電、地源熱泵等技術結合使用，進一步提高能源利用效率。盡管初期投資較高，但隨著技術進步和政府支持可再生能源的加大，海洋能發電具有巨大的發展潛力，在全球能源供應中將扮演重要角色。

6 結語

總之，建筑業在現代社會中發揮著至關重要的作用，直接影響著人們的工作、生活和社會發展。建筑設計中促進新能源及節能技術的應用是一個綜合性、系統性的課題，要把這種方法應用到實踐中，就必須把它與具體問題聯系起來，抓住重點。在施工過程中，對存在的問題進行分析、識別，并提出相應的解決方案。以應用新能源為第一立足點，合理開發利用現代新能源，掌握新能源的使用方法和開發過程。此外，在建筑設計和施工過程中，實施可持續綠色發展戰略是打破傳統建筑業發展瓶頸的有力舉措，為了融合新時代的建筑設計思想，建筑業的整體發展應該被視為一個長期的規劃目標，使其成為一種可以節能和保護環境的建筑形式。