建筑設(shè)計(jì)新能源利用

吳卒

（貴州省建筑設(shè)計(jì)研究院　貴州貴陽(yáng)　550001）

建筑設(shè)計(jì)新能源利用

吳卒

（貴州省建筑設(shè)計(jì)研究院貴州貴陽(yáng)550001）

我國(guó)是能源消耗大國(guó)，尤其是在建筑能耗約占了社會(huì)總能耗的1/3。新時(shí)期，在建筑設(shè)計(jì)階段強(qiáng)調(diào)環(huán)保節(jié)能，降低建筑能耗，開(kāi)發(fā)利用綠色能源。由此可見(jiàn)，將新能源應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)中具有十分重要的意義。對(duì)此，本文首先探討了我國(guó)建筑節(jié)能現(xiàn)狀，然后研究建筑設(shè)計(jì)的方法，并且詳細(xì)探究了建筑設(shè)計(jì)中新能源的利用。

建筑設(shè)計(jì)；新能源；利用

引言

人類(lèi)的基礎(chǔ)居住空間即為建筑，建筑是構(gòu)成城市的主要物質(zhì)組成部分之一。建筑對(duì)于人類(lèi)的生活環(huán)境有著最直接、重要的影響，良好的居住環(huán)境是保證人們高品質(zhì)生活的條件之一。而要維持良好的居住環(huán)境，勢(shì)必需耗費(fèi)大量的能源。因此，最大化節(jié)約能源和新能源的利用是建筑設(shè)計(jì)的必然走向。

1　我國(guó)的建筑節(jié)能狀況

目前，我國(guó)建筑能耗占全國(guó)總能耗的25%。近年來(lái)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，我國(guó)建筑行業(yè)也取得了很大進(jìn)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(diào)能耗。在我國(guó)嚴(yán)寒地區(qū)，建筑能耗甚至高達(dá)當(dāng)?shù)啬芎目偭康?0%。在世界很多發(fā)達(dá)國(guó)家，人們的生活水平較高，因此建筑能耗也比較高。由此可見(jiàn)，目前建筑節(jié)能設(shè)計(jì)是全世界都十分關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。

我國(guó)建筑節(jié)能開(kāi)始的標(biāo)志是我國(guó)頒布了第一部《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（采暖居住建筑部分）》（JGJ26-86）。目前，我國(guó)節(jié)能建筑面積已經(jīng)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(jié)能住宅建筑量?jī)H占總住宅建筑數(shù)量的1%。另外，除了新建建筑外，我國(guó)還有很多既有建筑，每年會(huì)消耗大量能源，因此建筑節(jié)能設(shè)計(jì)工作任務(wù)艱巨。

2　建筑節(jié)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(jié)能效果，應(yīng)該從已有系統(tǒng)出發(fā)，提高建筑中加熱系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的效率，包括設(shè)備運(yùn)行效率、網(wǎng)絡(luò)傳輸效率。對(duì)此，應(yīng)該在建筑設(shè)計(jì)初期引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)和管理模式，加強(qiáng)建筑設(shè)計(jì)人員培訓(xùn)工作，優(yōu)化建筑系統(tǒng)。

目前，在供暖系統(tǒng)節(jié)能方面，主要通過(guò)計(jì)算機(jī)等智能設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)流量的調(diào)節(jié)，或者在用戶(hù)散熱器上安裝溫控閥。通過(guò)可變更系統(tǒng)對(duì)建筑能耗進(jìn)行智能調(diào)節(jié)，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(hù)結(jié)構(gòu)的能量損失

在建筑實(shí)體墻部分，通常采用抹灰砂漿材料，達(dá)到良好的保溫隔熱作用，同時(shí)要保證和砌體采用的技術(shù)相適應(yīng)。在此過(guò)程中，對(duì)能源進(jìn)行有效控制是節(jié)能技術(shù)的主要體現(xiàn)。為了盡量減少冬季圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能耗以及夏季能源流通過(guò)程中的損失，在建筑設(shè)計(jì)中，可以有效利用自然通風(fēng)，通過(guò)太陽(yáng)能調(diào)整采光，以此達(dá)到調(diào)整室內(nèi)環(huán)境的作用。除此以外，建筑窗戶(hù)與墻體的面積之比以及窗口的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也會(huì)影響建筑整體能源損失，對(duì)此可以采用透明結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)建筑的透氣性，減少能量交換。

2.3減少建筑設(shè)施運(yùn)行中的能耗

在建筑設(shè)施的運(yùn)行過(guò)程中，其能源消耗是十分重要的問(wèn)題，減少建筑設(shè)施運(yùn)行中的能耗應(yīng)該做到以下幾點(diǎn)：①積極引進(jìn)先進(jìn)的低能耗設(shè)備，取代建筑中能耗較高的設(shè)備。②在建筑使用過(guò)程中，很多設(shè)備在很多時(shí)候不能起到實(shí)際作用，因此可以關(guān)閉這些沒(méi)有作用的設(shè)備。③提高人們的節(jié)能意識(shí)，從小處做起，共同節(jié)能。

2.4遮陽(yáng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在建筑設(shè)計(jì)中，對(duì)遮陽(yáng)系統(tǒng)進(jìn)行良好設(shè)計(jì)能夠幫助調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境，減少人們對(duì)于制冷設(shè)備的需要。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先要考慮當(dāng)?shù)氐赜蛞蛩?，例如，如果建筑位于南方沿海地區(qū)，則在建筑設(shè)計(jì)時(shí)，不需要考慮冬季對(duì)太陽(yáng)輻射的遮擋，主要采用固定遮陽(yáng)的方式；如果在北方地區(qū)，在建筑設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該充分考慮對(duì)太陽(yáng)熱能的利用，可以適當(dāng)拆卸部分遮陽(yáng)設(shè)備；對(duì)于四季分明的地區(qū)，可以兼顧夏冬兩季的需求，采用活動(dòng)式遮陽(yáng)設(shè)計(jì)。

2.5自然通風(fēng)設(shè)計(jì)

在建筑設(shè)計(jì)中，通常采用自然通風(fēng)設(shè)計(jì)形式，包括熱壓產(chǎn)生自然風(fēng)、風(fēng)壓產(chǎn)生自然通風(fēng)、機(jī)械式輔助自然通風(fēng)等方式。對(duì)于通風(fēng)效果較好的建筑，人們對(duì)空調(diào)的需求也會(huì)減少很多，這樣不僅能夠保持室內(nèi)空氣清新，而且也是綠色環(huán)保建筑設(shè)計(jì)的重要體現(xiàn)。

3　新能源利用

3.1考慮建筑物的使用功能

目前，在國(guó)內(nèi)主要居民建筑物中能有效利用太陽(yáng)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(fēng)并不順暢。而利用上述建設(shè)方法建造的太陽(yáng)房，采用雙排小進(jìn)深布置，可以使所有房間都得到光照，利用太陽(yáng)能采暖。相對(duì)于我國(guó)目前現(xiàn)有的太陽(yáng)能住宅大都采用呈一字形排列，進(jìn)深過(guò)大，格局單一的情況而言有了很大的進(jìn)步。

3.2考慮可持續(xù)發(fā)展的要求，充分利用太陽(yáng)能及保護(hù)土地

現(xiàn)行房屋設(shè)計(jì)一般都是單排，不利于充分利用太陽(yáng)光照。因此在建房屋應(yīng)該設(shè)計(jì)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(yáng)光照射，這樣中庭既是前排房間熱損失的緩沖區(qū)，又是后排房間的日光間，巧妙并最大限度的利用了太陽(yáng)能源。

3.3采用集熱蓄熱墻

傳統(tǒng)的集熱蓄熱墻工作原理如圖1所示。太陽(yáng)光照到深色墻面上，使墻壁產(chǎn)生溫升，墻壁升溫后，玻璃和墻中間的空氣也會(huì)受熱膨脹、密度降低，從而產(chǎn)生自然壓差，被加熱的空氣從墻體上方流入室內(nèi)，室內(nèi)冷空氣逐漸被抽出。氣流上下通道往往在室內(nèi)設(shè)一層門(mén)，當(dāng)冬季室內(nèi)溫度升高時(shí)，需要關(guān)閉通風(fēng)口。有孔隙的集熱蓄熱墻構(gòu)造如圖2所示，其工作原理為：室內(nèi)溫度降低時(shí)，打開(kāi)通風(fēng)口內(nèi)外門(mén)，集熱蓄熱墻以直接環(huán)流進(jìn)行工作。當(dāng)人們感到室內(nèi)溫度舒適時(shí)，管壁通風(fēng)口內(nèi)側(cè)蓋板，打開(kāi)外側(cè)蓋板，將多余的熱能貯存于墻體內(nèi)。當(dāng)陰天時(shí)，需要管壁外側(cè)蓋板，同時(shí)打開(kāi)內(nèi)側(cè)蓋板，以此儲(chǔ)存室內(nèi)溫度。因此，太陽(yáng)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?zé)崮艿氖褂?/p>

對(duì)于地?zé)崮艿氖褂猛ǔＳ袃煞N方式：①通過(guò)高溫地?zé)岚l(fā)電，能夠?yàn)槿藗兊纳钐峁┖芏啾憷?。②通過(guò)地源熱泵能夠開(kāi)發(fā)低溫地?zé)崮?，增加地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)效率。對(duì)地?zé)崮艹浞掷?，能夠有效降低舊能源的消耗，而且地?zé)崮墉h(huán)保無(wú)污染，利于環(huán)境保護(hù)。目前，很多學(xué)校開(kāi)始通過(guò)采用地?zé)嵘罹?、地?zé)釤岜玫刃问絹?lái)使用地?zé)崮埽绻@生態(tài)系統(tǒng)能夠在新能源的基礎(chǔ)上平穩(wěn)運(yùn)行，則可以使用地?zé)崮芙档凸┡杀?，從而減少CO2的排放量。

3.5使用新的空調(diào)技術(shù)

空調(diào)的能耗量一直居高不下，可以從引進(jìn)新的空調(diào)技術(shù)出發(fā)，節(jié)約能源?？梢詮膬蓚€(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)：

（1）使用變風(fēng)量系統(tǒng)，利用改變送風(fēng)量來(lái)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，這種按照室內(nèi)的溫度情況隨時(shí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的送風(fēng)量的方法，能夠達(dá)到很顯著的節(jié)能效果。

（2）使用變頻系統(tǒng)，即變制冷劑流量系統(tǒng)，通過(guò)制冷劑作為傳輸介質(zhì)，按照室內(nèi)的溫度情況隨時(shí)調(diào)節(jié)制冷劑流量來(lái)達(dá)到節(jié)約能源的效果。

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

3.6其他太陽(yáng)能利用

經(jīng)歷了最初的悶曬式、平板式直到現(xiàn)在的全玻璃真空管、真空管熱管式，太陽(yáng)能熱水器從技術(shù)上有了飛躍的發(fā)展，利用效率得到了極大地提高。主動(dòng)式太陽(yáng)能采暖才是高效太陽(yáng)能熱水器，高品位熱源發(fā)展的榜樣。其他諸如太陽(yáng)能光電利用，是利用領(lǐng)域最廣泛、能源傳輸最快捷、利用品質(zhì)最佳的一項(xiàng)技術(shù)。又如光電池與玻璃的復(fù)合技術(shù)，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(gè)成功實(shí)例，是建筑構(gòu)件復(fù)合多功能高新技術(shù)領(lǐng)域及今后建筑發(fā)展的有利方向。

4　結(jié)語(yǔ)

新能源作為高效潔凈的能源，應(yīng)大力應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)中。為了有效實(shí)現(xiàn)新能源的開(kāi)發(fā)利用，首要的是把建筑構(gòu)件與能源設(shè)備有效的結(jié)合利用，其次是不斷發(fā)展科學(xué)技術(shù)，開(kāi)拓新的能源，融入建筑設(shè)計(jì)中，這是建筑設(shè)計(jì)者和設(shè)備研究組、生產(chǎn)企業(yè)必須共同重視的問(wèn)題。

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TU201.5

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1673-0038（2015）38-0011-02

2015-8-29