建筑设计新能源利用

2015-11-04吴卒

建材与装饰 2015年38期

关键词：集热建筑节能能耗

吴卒

（贵州省建筑设计研究院　贵州贵阳　550001）

建筑设计新能源利用

吴卒

（贵州省建筑设计研究院贵州贵阳550001）

我国是能源消耗大国，尤其是在建筑能耗约占了社会总能耗的1/3。新时期，在建筑设计阶段强调环保节能，降低建筑能耗，开发利用绿色能源。由此可见，将新能源应用于建筑设计中具有十分重要的意义。对此，本文首先探讨了我国建筑节能现状，然后研究建筑设计的方法，并且详细探究了建筑设计中新能源的利用。

建筑设计；新能源；利用

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，良好的居住环境是保证人们高品质生活的条件之一。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建筑设计的必然走向。

1　我国的建筑节能状况

目前，我国建筑能耗占全国总能耗的25%。近年来，社会经济快速发展，我国建筑行业也取得了很大进步，新建房屋逐渐增多，建筑能耗也随之增加，尤其是建筑采暖和空调能耗。在我国严寒地区，建筑能耗甚至高达当地能耗总量的50%。在世界很多发达国家，人们的生活水平较高，因此建筑能耗也比较高。由此可见，目前建筑节能设计是全世界都十分关注的热点问题。

我国建筑节能开始的标志是我国颁布了第一部《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》（JGJ26-86）。目前，我国节能建筑面积已经在10亿m2以上，并且推广新型墙体材料建筑11.26亿m2，但是节能住宅建筑量仅占总住宅建筑数量的1%。另外，除了新建建筑外，我国还有很多既有建筑，每年会消耗大量能源，因此建筑节能设计工作任务艰巨。

2　建筑节能的主要途径

2.1减少能源消耗，提高能源利用率

为了提高建筑节能效果，应该从已有系统出发，提高建筑中加热系统和冷却系统的效率，包括设备运行效率、网络传输效率。对此，应该在建筑设计初期引进先进的技术和管理模式，加强建筑设计人员培训工作，优化建筑系统。

目前，在供暖系统节能方面，主要通过计算机等智能设备进行网络流量的调节，或者在用户散热器上安装温控阀。通过可变更系统对建筑能耗进行智能调节，能够在很大程度上降低热量损失，提高能源利用率。

2.2减少建筑围护结构的能量损失

在建筑实体墙部分，通常采用抹灰砂浆材料，达到良好的保温隔热作用，同时要保证和砌体采用的技术相适应。在此过程中，对能源进行有效控制是节能技术的主要体现。为了尽量减少冬季围护结构的能耗以及夏季能源流通过程中的损失，在建筑设计中，可以有效利用自然通风，通过太阳能调整采光，以此达到调整室内环境的作用。除此以外，建筑窗户与墙体的面积之比以及窗口的结构设计也会影响建筑整体能源损失，对此可以采用透明结构，增强建筑的透气性，减少能量交换。

2.3减少建筑设施运行中的能耗

在建筑设施的运行过程中，其能源消耗是十分重要的问题，减少建筑设施运行中的能耗应该做到以下几点：①积极引进先进的低能耗设备，取代建筑中能耗较高的设备。②在建筑使用过程中，很多设备在很多时候不能起到实际作用，因此可以关闭这些没有作用的设备。③提高人们的节能意识，从小处做起，共同节能。

2.4遮阳系统的设计

在建筑设计中，对遮阳系统进行良好设计能够帮助调节室内环境，减少人们对于制冷设备的需要。在设计过程中，首先要考虑当地地域因素，例如，如果建筑位于南方沿海地区，则在建筑设计时，不需要考虑冬季对太阳辐射的遮挡，主要采用固定遮阳的方式；如果在北方地区，在建筑设计时，应该充分考虑对太阳热能的利用，可以适当拆卸部分遮阳设备；对于四季分明的地区，可以兼顾夏冬两季的需求，采用活动式遮阳设计。

2.5自然通风设计

在建筑设计中，通常采用自然通风设计形式，包括热压产生自然风、风压产生自然通风、机械式辅助自然通风等方式。对于通风效果较好的建筑，人们对空调的需求也会减少很多，这样不仅能够保持室内空气清新，而且也是绿色环保建筑设计的重要体现。

3　新能源利用

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总建筑面积的50%左右，而且大部分房建通风并不顺畅。而利用上述建设方法建造的太阳房，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采用集热蓄热墙

传统的集热蓄热墙工作原理如图1所示。太阳光照到深色墙面上，使墙壁产生温升，墙壁升温后，玻璃和墙中间的空气也会受热膨胀、密度降低，从而产生自然压差，被加热的空气从墙体上方流入室内，室内冷空气逐渐被抽出。气流上下通道往往在室内设一层门，当冬季室内温度升高时，需要关闭通风口。有孔隙的集热蓄热墙构造如图2所示，其工作原理为：室内温度降低时，打开通风口内外门，集热蓄热墙以直接环流进行工作。当人们感到室内温度舒适时，管壁通风口内侧盖板，打开外侧盖板，将多余的热能贮存于墙体内。当阴天时，需要管壁外侧盖板，同时打开内侧盖板，以此储存室内温度。因此，太阳能利用率较高，且使用操作又较普通花格蓄热墙方便。

图1　集热蓄热墙工作原理<一>

图2　集热蓄热墙工作原理<二>

3.4提高地热能的使用

对于地热能的使用通常有两种方式：①通过高温地热发电，能够为人们的生活提供很多便利。②通过地源热泵能够开发低温地热能，增加地热能的开发效率。对地热能充分利用，能够有效降低旧能源的消耗，而且地热能环保无污染，利于环境保护。目前，很多学校开始通过采用地热深井、地热热泵等形式来使用地热能，如果校园生态系统能够在新能源的基础上平稳运行，则可以使用地热能降低供暖成本，从而减少CO2的排放量。

3.5使用新的空调技术

空调的能耗量一直居高不下，可以从引进新的空调技术出发，节约能源。可以从两个方面进行改进：

（1）使用变风量系统，利用改变送风量来调节室内温度，这种按照室内的温度情况随时调节系统的送风量的方法，能够达到很显著的节能效果。

（2）使用变频系统，即变制冷剂流量系统，通过制冷剂作为传输介质，按照室内的温度情况随时调节制冷剂流量来达到节约能源的效果。

（3）使用冷却塔供冷系统，这是最近几年才流行起来的技术，因其冷却技术能源消耗低、成本低，并且效果明显，正受到人们的广泛关注。

3.6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，利用效率得到了极大地提高。主动式太阳能采暖才是高效太阳能热水器，高品位热源发展的榜样。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。