建筑节能与建筑设计中的新能源利用

2012-08-15毕丽君

山西建筑 2012年34期

毕丽君

(山西省建筑设计研究院，山西太原 030013)

0 引言

人类的基础居住空间即为建筑，建筑是构成城市的主要物质组成部分之一。建筑对于人类的生活环境有着最直接、重要的影响。良好的居住环境是人们高品质生活的条件之一，反之，恶劣的居住条件直接影响人们的生活以及工作。而要维持良好的居住环境，势必需耗费大量的能源。因此，最大化节约能源和新能源的利用是其今后发展的必然走向。

1 当今的建筑节能状况

1．1 我国的建筑节能现状

在我国的所有能耗中，建筑能耗居于首位，约占全国总用能耗的1/4。主要原因是近年来我国的建筑业发展迅猛，调查研究，我国平均每年新建城乡的房屋约12亿m2，这个庞大的数字背后需要大量的建筑物能耗，特别是采暖和空调耗能在不断增加。据统计，1994年全国仅住宅建筑能耗在基本上不供热水的情况下为1．54亿t标准煤，占全国能源消费总量的11．5%左右，占采暖区全社会能源消费的20%以上，在一些严寒地区，城镇建筑能耗高达当地社会能源消费的50%左右［1］。我国的建筑节能开始于1987年，标志是国家颁布第一部JGJ 26-86民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)。据统计，在1996年～1998年间，全国每年平均建成节能住宅1．5亿m2以上，虽然，到目前全国已累计建成节能建筑10亿m2以上，推广新型墙体材料建筑11．26亿m2，但节能住宅建筑量仅占当年城乡住宅建设总量的1%［1］。除此以外，我国尚有大量既有建筑每年需要耗费大量的能源，也急需进行节能改造，因此，我国的建筑节能工作任重而道远。

1．2 世界的建筑节能现状

在世界一些发达国家，由于当地人民较高的生活水平造成其建筑能耗占总能耗的比例也相当高，约为30%～40%。因此，建筑节能是世界各国需要一起面对而且必须重视的问题。

2 建筑节能的主要途径

建筑节能主要包括两个方面:1)节流，即从提高供暖(空调)系统效率和减少建筑本身所散失的能源;2)开源，即开发利用新能源。从节约的角度讲，应采取以下措施。

2．1 节流

建筑节能的途径一即节流，从提高能源系统效率和减少建筑物自身能源流失率两方面改善。提高能源(供能)系统的效率可以从多个环节着手，比如设备自身的功效、传送装置的能效、用户端的计量和室温调控手段。其中，仅是用户端的计量和室温调控这两个手段就可使能效提高20%～30%左右。另一方面是减少建筑物自身能源流失率，这就要加强使用高效经济的保温材料，增强先进科学的建构技术以提高建筑物的恒温效果，减少建筑物自身能源流失率。

2．2 开源

建筑节能的途径二是开发利用新能源，包括太阳能、风电、生物质能等新型的能源以及煤制天然气等对传统能源进行技术革新所产生的新能源，减少对环境的污染并实现可持续发展。这里重点介绍太阳能。太阳能作为一种无污染的可再生能源，在建筑上具有很大的应用潜力。太阳能的利用方式主要分为:被动式太阳能采暖、主动式太阳能采暖、太阳能供热水与空调以及太阳能发电等。

我们都知道太阳能是可再生资源，在自然不可再生资源将近枯竭的社会下，开发可再生资源刻不容缓。我国地理位置适中，正好可以好好开发利用太阳能，以此来供给我国资源，满足我国快速发展和人民生活水平的需要。近年来，我国对被动式太阳能采暖系统进行了较为详细的研究，其中还有国家自然科学基金资助项目，即被动式太阳房节能优化研究。这个项目的主要研究方向是:根据对我国冬季最冷月份的太阳辐射强度与室外平均温度等气象参数进行详细分析研究，以此绘出了我国可建零辅助热源被动式太阳房的区域分布图。这个范围图对我国利用太阳能技术来说具有重大意义，可以更好的节约资源。

如果冬季连续晴天的话，可以完全百分百利用太阳能来供暖，达到零辅助被动式太阳能的设计初衷。此时，房屋采暖不需要消耗任何常规能源，比如靠煤炭加热产生的热能和靠电力产生的热能，而只是仅仅通过改变建筑朝向或者建筑物构造的设计符合阳光运行轨迹，或者建筑材料的合理利用等，以此达到完全依靠太阳能来保证冬季室内热环境质量符合设计标准的建筑物。

3 依赖太阳能的建筑物构思

根据零辅助热源被动式太阳能的理论研究得出的成果，可以运用于实践设计出一套在冬日连续晴天完全依赖太阳能供暖的建筑物，可从以下几方面考虑。

3．1 考虑建筑物的使用功能

目前，在国内主要居民建筑物中能有效利用太阳能采暖的面积仅占建筑面积的50%左右，而且大部分房建通风并不顺畅。而利用上述理论建造的太阳房，采用双排小进深布置，可以使所有房间都得到光照，利用太阳能采暖。相对于我国目前现有的太阳能住宅大都采用呈一字形排列，进深过大，格局单一的情况而言有了很大的进步。

3．2 考虑可持续发展的要求，充分利用太阳能及保护土地

现行房屋设计一般都是单排，不利于充分利用太阳光照。因此在建房屋应该设计成双排，分前后两排，在中间用玻璃封顶，这样可以充分利用土地资源。中间形成的部分正好可以使前后两排均匀受到阳光照射。这样，中庭既是前排房间热损失的缓冲区，又是后排房间的日光间，巧妙并最大限度的利用了太阳能源。

3．3 考虑建筑的整体造型及表面处理

在建筑造型及立面处理上，应尽量减少过多的凸凹变化，考虑尽量减少建筑的外露面，又要保持建筑造型的美观。前后两排的设计方案最符合以上要求，高低错落，外形与功能的完美结合。并且在东、西、北三面墙上加以绿化，既可保护外墙面又有保温隔热的功效，并且美化了环境，形成外墙绿化带。

4 其他太阳能利用

经历了最初的闷晒式、平板式直到现在的全玻璃真空管、真空管热管式，太阳能热水器从技术上有了飞跃的发展，利用效率得到了大大地提高。主动式太阳能采暖才是高效太阳能热水器，高品位热源例如太阳能空调技术的发展是个很好的榜样。其他诸如太阳能光电利用，是利用领域最广泛、能源传输最快捷、利用品质最佳的一项技术。又如光电池与玻璃的复合技术，使得建筑的幕墙作为建筑本身部分自给电源也成为可能，这是一个成功实例，是建筑构件复合多功能高新技术领域及今后建筑发展的有利方向。