申璀煒

（機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院有限公司，河南 鄭州 450000）

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建筑節(jié)能與建筑設(shè)計(jì)中的新能源應(yīng)用

申璀煒

（機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院有限公司，河南 鄭州 450000）

摘要：本文介紹了新能源的概念與特點(diǎn)，重點(diǎn)論述了太陽(yáng)能和地?zé)崮艿刃履茉丛诮ㄖO(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)節(jié)能功能的可行性及其對(duì)應(yīng)的途徑。

關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能；建筑設(shè)計(jì)；新能源；應(yīng)用

隨著社會(huì)與人們生活質(zhì)量的需要，數(shù)據(jù)表明我國(guó)的建筑面積已高達(dá)400多億平方米，在未來(lái)的20年里還將建成300億平方米的建筑，而我國(guó)的建筑耗能也了占全國(guó)總用能的四分之一，如此巨大的建筑規(guī)模的不斷攀升隨之帶來(lái)的能耗問(wèn)題成為制約發(fā)展的關(guān)鍵。而從建筑所使用的能源追溯，目前我國(guó)主要的能源還是煤炭，如北方地區(qū)冬天的供暖設(shè)備和南方地區(qū)空調(diào)設(shè)備等都需要大量依靠煤炭以保持建筑物內(nèi)部的基本生存溫度。從建筑節(jié)能的角度來(lái)看，實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約的兩個(gè)途徑一個(gè)是節(jié)流（即減少無(wú)效能源的散失），另一個(gè)就是開(kāi)源，即開(kāi)發(fā)新能源。發(fā)現(xiàn)和了解新能源的功效和特性，并將其更好的融合到建筑設(shè)計(jì)之中，將有助于為建筑節(jié)能打開(kāi)新的突破口。

一、新能源及其特點(diǎn)

關(guān)于新能源和可再生能源的含義應(yīng)該追溯到1981年內(nèi)羅華的聯(lián)合國(guó)新能源和可再生能源的會(huì)議，會(huì)議明確了新能源可再生、環(huán)保、良性循環(huán)等優(yōu)于煤炭等常規(guī)化能源的新特性。聯(lián)合國(guó)開(kāi)發(fā)計(jì)劃署（UNDP）也對(duì)新能源和可再生能源進(jìn)行了分類(lèi)，分為大中型水電、新的可再生能源（包括小水電、太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮堋F(xiàn)代生物質(zhì)能、海洋能）和傳統(tǒng)生物質(zhì)能三種。本文中主要探討的是在建筑設(shè)計(jì)中新能源的應(yīng)用問(wèn)題，現(xiàn)選取太陽(yáng)能、地?zé)崮?、風(fēng)能三種進(jìn)行簡(jiǎn)單的概述。

一是太陽(yáng)能。新能源中太陽(yáng)能是應(yīng)用性最強(qiáng)、技術(shù)最純熟、商業(yè)化程度最高的一種可再生能源。太陽(yáng)能發(fā)電是太陽(yáng)能熱利用的主要方面，自1891年世界上第一臺(tái)太陽(yáng)能熱水器的誕生開(kāi)始，1998年世界太陽(yáng)能熱水器的總保有量已高達(dá)54萬(wàn)平方米集熱面積，同樣各類(lèi)的太陽(yáng)能發(fā)電裝置也為建筑施工和使用過(guò)程節(jié)約了不少的不可再生能源。

二是地?zé)崮?。地?zé)崮苁且环N由地球地殼內(nèi)部的熔融巖漿和放射性物質(zhì)衰變產(chǎn)生的一種可再生性能源，溫泉沐浴與醫(yī)療、地下水利用（取暖、農(nóng)作物溫室構(gòu)建、水產(chǎn)養(yǎng)殖及谷物烘干等）等均是地?zé)崮艿倪\(yùn)用。據(jù)2010年世界地?zé)岽髸?huì)統(tǒng)計(jì)，全世界共有78個(gè)國(guó)家正在開(kāi)發(fā)利用地?zé)峒夹g(shù)，27個(gè)國(guó)家利用地?zé)岚l(fā)電，總裝機(jī)容量為10715MW，年發(fā)電量67246GW·h，平均利用系數(shù)72％。我國(guó)的地?zé)豳Y源也很豐富，但開(kāi)發(fā)利用程度很低。主要分布在云南、西藏、河北等省區(qū)。

三是風(fēng)能。風(fēng)力資源豐富且分布廣泛，風(fēng)力發(fā)電是近幾年發(fā)展速度最快的行業(yè)之一，許多國(guó)家對(duì)于風(fēng)力發(fā)電也制定了發(fā)展規(guī)劃和激勵(lì)政策，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研制也逐漸由發(fā)電機(jī)組向增大單機(jī)容量的方向發(fā)展。但是由于風(fēng)力的不穩(wěn)定和風(fēng)力的發(fā)電效率低等原因，風(fēng)能的利用研究需進(jìn)一步加深。

二、新能源提升建筑節(jié)能效果的可行性分析

建筑節(jié)能的方法主要有以下幾種：一是提高能源利用效率，減少能耗，即通過(guò)設(shè)備與技術(shù)更新提高加熱或冷卻系統(tǒng)的效率、智能溫度控制或高質(zhì)量保溫保濕材料降低熱量散失等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)能源的高效利用。二是減少建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能量損失，即通過(guò)對(duì)門(mén)、窗、墻等維護(hù)結(jié)構(gòu)的材質(zhì)和構(gòu)造進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)的一種建筑節(jié)能方式。三是減少建筑施工過(guò)程的能耗，引進(jìn)新設(shè)備、及時(shí)關(guān)閉不用的機(jī)器、定期對(duì)工作人員進(jìn)行節(jié)能意識(shí)的訓(xùn)練等都是實(shí)現(xiàn)節(jié)能的具體途徑。新能源的使用能夠在以上方法的基礎(chǔ)上，保證原有建筑系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，開(kāi)發(fā)新能源的功能與作用，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)。新能源在建筑節(jié)能方面的應(yīng)用可以在以下幾方面進(jìn)行實(shí)現(xiàn)：

1.新能源可以輔助傳統(tǒng)能源，提高效率、減少能耗。

太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮艿刃履茉纯梢酝ㄟ^(guò)一定的功能挖掘的技術(shù)開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)輔助傳統(tǒng)能源共同作用，提高效率，減少能耗。在建筑施工耗能方面，可以采用施工地區(qū)特有的地域特征，有效利用風(fēng)能或地?zé)崮軐?shí)現(xiàn)中小型發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用。在實(shí)體墻部分，傳統(tǒng)的做法一般使用灰砂漿及其相應(yīng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)保溫隔熱的效果，如果在設(shè)計(jì)中能夠充分考慮并利用風(fēng)壓實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)、利用太陽(yáng)能熱流調(diào)整采光可以一定程度上起到隔熱保溫、防止能量散失的作用。

2.遮陽(yáng)、自然通風(fēng)等系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以有效借助新能源直接供能。

良好的遮陽(yáng)系統(tǒng)可以較好地調(diào)節(jié)室內(nèi)的環(huán)境，減少人們對(duì)暖氣、空調(diào)等耗電且不環(huán)保的溫度調(diào)節(jié)設(shè)備及照明設(shè)備的使用頻率。遮陽(yáng)系統(tǒng)中如果能夠根據(jù)建筑物所處的地方的氣候環(huán)境、采陽(yáng)效果、太陽(yáng)能效率等因素因地制宜地設(shè)計(jì)出來(lái)，就能夠有效的利用太陽(yáng)能的熱流，有效降低其他能量的耗費(fèi)，目前人們常說(shuō)的太陽(yáng)房就是巧妙運(yùn)用太陽(yáng)能的最好系統(tǒng)設(shè)計(jì)之一。通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，自然通風(fēng)是通過(guò)風(fēng)壓或熱壓?jiǎn)为?dú)或共同作用產(chǎn)生的一種室內(nèi)通風(fēng)方式，是綠色建筑的基本要求之一。

3.新能源可以有效利用在家用電器中實(shí)現(xiàn)綠色供能。

太陽(yáng)能在建筑節(jié)能中使用最為廣泛，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)、太陽(yáng)能空調(diào)、小型太陽(yáng)能電池發(fā)電系統(tǒng)、被動(dòng)式太陽(yáng)房等都是其比較典型的應(yīng)用。此外，地?zé)崮堋L(fēng)能等新能源在家電中的應(yīng)用也越來(lái)越多，新能源家電的產(chǎn)生與推廣進(jìn)一步證實(shí)了系能源在建筑節(jié)能方面的可行性。

三、建筑設(shè)計(jì)中新能源利用的途徑

1.優(yōu)化太陽(yáng)能的利用。

太陽(yáng)能是一種能量密度較低的能源，由于陽(yáng)光的普遍與豐富性，建筑設(shè)計(jì)中常常借助太陽(yáng)能，主要應(yīng)用有太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)、被動(dòng)式太陽(yáng)房、太陽(yáng)能光伏發(fā)電、太陽(yáng)能空調(diào)等。目前太陽(yáng)能熱水器技術(shù)已趨于成熟，據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前學(xué)校、醫(yī)院、政府、酒店等場(chǎng)所使用太陽(yáng)能熱水器系統(tǒng)每平方米造價(jià)不到1200元，居民用太陽(yáng)能熱水器的使用年限也達(dá)到15-20年，可見(jiàn)這種能源理想的節(jié)能效果。優(yōu)化太陽(yáng)能的利用主要需要從以下幾方面來(lái)實(shí)現(xiàn)：一是不斷提升太陽(yáng)能應(yīng)用技術(shù)，技術(shù)支持是根本，提高太陽(yáng)能空調(diào)、太陽(yáng)房等新能源創(chuàng)新產(chǎn)品的節(jié)能率與使用率；二是明確節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，加大各類(lèi)太陽(yáng)能系統(tǒng)與不同建筑的兼容性和匹配度。

2.提高地?zé)崮艿睦谩?/p>

地?zé)崮艿氖褂靡话阌袃煞N途徑，一是地?zé)岚l(fā)電或直接熱水供應(yīng)，二是通過(guò)地源泵以及地道風(fēng)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)低溫地?zé)崮?，供其他方面的能耗。例如現(xiàn)在許多學(xué)校都使用深井、地源泵等形式的開(kāi)發(fā)途徑實(shí)現(xiàn)校園生態(tài)系統(tǒng)的創(chuàng)建。地?zé)崮芡瑯涌梢允褂迷诳照{(diào)等電器設(shè)備中，利用地表淺層作熱源代替空氣源為建筑物中的空調(diào)設(shè)備提供熱源的一種方式，其使用年限長(zhǎng)、較低的能量消耗、免費(fèi)的生活熱水和較低的維護(hù)費(fèi)用、較低的環(huán)境影響等優(yōu)勢(shì)均是科學(xué)家持續(xù)關(guān)注并研究地?zé)崮芸照{(diào)的關(guān)鍵原因。

3.創(chuàng)新風(fēng)能的利用。

風(fēng)力發(fā)電最早在丹麥、荷蘭、德國(guó)和英國(guó)等一些歐洲國(guó)家開(kāi)始研究，此后美國(guó)、印度等國(guó)也開(kāi)始大力發(fā)展這項(xiàng)技術(shù)，隨著電子信息技術(shù)、新材料技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，建筑行業(yè)也逐漸開(kāi)始使用風(fēng)力。巴林世貿(mào)中心的兩座“風(fēng)塔”風(fēng)格的大廈，在雙子塔之間16層、25層和35層出分別設(shè)置了重達(dá)75噸的跨越橋梁和三座直徑29米的風(fēng)力發(fā)電漩渦機(jī)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，這三臺(tái)發(fā)電機(jī)每年約能提供120萬(wàn)度的電量，相當(dāng)于300個(gè)家庭的用電量，可支持大樓用電的11％-15％。2015年投入運(yùn)營(yíng)的中國(guó)第一高樓——上海中心大廈在其565-578米的270臺(tái)500瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)為建筑的外部照明和部分停車(chē)庫(kù)提供了基本的用電需求。這些大型建筑物的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)已設(shè)計(jì)并投入使用，為以后創(chuàng)新普通公共建筑甚至是居民住房的風(fēng)力應(yīng)用提供了很好的基礎(chǔ)。

四、總結(jié)

近幾年我國(guó)的建筑規(guī)模迅速擴(kuò)大，建筑方面的能耗也隨之增加，而可用的能源卻越來(lái)越少，太陽(yáng)能、地?zé)崮堋L(fēng)能等清潔環(huán)保的新能源若是能夠結(jié)合建筑的設(shè)計(jì)理念和人們的使用需求有效應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)之中，將能夠大大減少現(xiàn)有不可再生資源的浪費(fèi)，提升人類(lèi)的生活質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的美好愿景。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉景璐, 李秋艷.新能源在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].中外企業(yè)家, 2013(35):210-211.

[2]楊基春.新能源在建筑節(jié)能領(lǐng)域中應(yīng)用的思考[J].應(yīng)用能源技術(shù), 2008(3):32-34.

[3]張譽(yù)峰.建筑節(jié)能與建筑設(shè)計(jì)中的新能源利用[J].建材與裝飾, 2013(7):25-26.

中圖分類(lèi)號(hào)：TU2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-864X（2016）01-0291-02