新能源在住宅建筑中的使用探析

中国五洲工程设计集团有限公司上海分公司 张 健

新能源技术在建筑行业中的合理应用，既能达到节能减排的效果，还能通过新能源的循环利用模式降低技术成本等。建筑设计关乎人类的居住环境，同时也影响着社会进步的进程，因此在建筑设计中应用新能源技术既能使建筑行业发展更上一层楼，减少对于环境的污染，使建筑更加绿色环保，降低不必要的能源消耗。因此必须加大对新能源技术的开发和利用。此外，将新能源技术应用到建筑行业中还会引起其他行业的重视，进一步全面贯彻我国绿色发展的政策，所以须从理论和实践等角度综合提高新能源技术在建筑设计的应用。所以，房地产开发商在建设住宅建筑时，将房屋建造的宜居的同时还应注重关于可持续发展和循环利用的相关问题，因此新能源技术的应用尤为重要。

1 建筑能源的消耗现状

目前建筑工程和建筑使用对于能源的消耗形成了较为恶劣的影响，由于人们过度追求舒适的生活，导致了建筑能源使用不合理支配问题的出现，选择科学合理的方式进行建筑节能设计，在建筑设计中应用新能源既能满足社会发展的实际需求，同时还能在环保等理念下实现对建筑工程质量的升级，是满足现阶段社会发展需求的重要改革。传统的建筑设计重视美观和舒适性的同时忽视了环保的理念，导致过度的能源消耗，将新能源技术合理应用在建筑设计中成为一项十分重要的改革工作内容。

2 新能源技术在建筑行业中应用的重要性

2.1 新能源的利用推动建筑设计新发展

建筑设计与新能源技术二者相互结合，应结合不同的情况进行设计，依据具体的地理环境、气候等诸多因素对地理位置进行深入的考察判断新能源在建筑中应使用哪种能源。在建筑设计过程中须充分分析建筑整体结构，再利用建筑整体结构的构造对其进行独特的设计。

如：房屋的开口。应减少表面开口部位内部等热量散失，这样做的目的是能在采暖方面减少能源的消耗程度，在制冷方面可通过自然风、人造风及排风口等，通过已存在的客观因素降低热量的产生。此外还应设计出采暖光好、不昏暗的方法，这样的建筑设计通过反射面、房屋的朝向进行设计，既能达到节约用电、还能使房间更加明亮。此外是对房屋的绝热设计，需额外注意的是地面和墙板的设计。由此可见，合理应用新能源技术能改变建筑设计的理念，推动建筑设计的发展进程，还能大幅度节约能源。

2.2 节能减排是建筑设计发展的新趋势

目前我国各行各业发展的主要目标是节能减排。经济水平迅速提高的同时也增加了能源的过度消耗，为满足能源需求量的逐步增加，建筑行业须加大对新能源技术的开发和使用力度，须充分意识到新能源技术对建筑行业发展的现实意义，它可成为支撑社会和经济发展的重要支柱。经济水平提高的同时能源的消耗程度也在逐渐加剧，所以导致能源储备也在不断减少。然而社会对新能源的需求量已处于供不应求的状态，这也使能源危机、环境污染问题越发严重，特别是建筑行业尤为突出。所以在建筑中应用新能源技术建设绿色环保的建筑也是势在必行，如果想实现资源利用达到最大化，必须考虑由新能源带来的作用效果，做到物尽其用。将建设设计与新能源技术相结合能降低能源的过度消耗，通过环保的设计理念降低对能源的消耗，提高人们的生活质量。

3 新能源技术在建筑设计中的应用和发展

由于现阶段能源消耗程度较大，建筑行业设计应该开发和利用新能源来满足现阶段社会发展的需求，满足基本的民生生活质量。新能源的开发项目种类较多，主要包括太阳能、风能、水能、地热能。这些能源的开发及在建筑设计中的合理应用将会促进建筑行业的重大突破，满足节能减排的行业发展需求。当前新能源的开发还有很大的发展空间，一些大型的建筑项目应用新能源技术，而用在一般建筑中还需要加强应用力度。

3.1 太阳能

就目前而言，新能源技术中相对广泛应用的是太阳能，具有能够使建筑设计脱离电能的优势。依靠太阳能的作用可安装热水器，降低人们在洗漱时的水电浪费；可安装太阳能路灯，可以自行调节控制同时还能够节约电能。太阳能在建筑设计中主要有主动式、被动式两种方式。

主动式太阳能建筑由于建筑步骤较为复杂、地理原因产生的成本较高，因此不易建造，基本没有出现在现实的住宅建筑中。被动式的太阳能建筑由于整个过程中不主动使用能源，故而相对而言会较为简约，便于设计和操作，也是现阶段住宅中应用较多的形式。被动式太阳能住宅主要使用栏杆等维护结构进行自动放热和吸热，不依靠任何外界的辅助手段，深受人们喜爱。如房间朝向南方、阳光能够直射进来，在房屋的顶部建造一个水池也能聚集热量。

新能源太阳能技术在建筑设计中的应用随处可见，如太阳能的构想创新发展了建筑设计采暖和制冷的利用，在建筑中太阳能供暖和制冷，能通过主动式和被动式两种系统满足冬暖夏凉的需求，主要是通过自然通风来实现降温制冷的过程，系统不需消耗电量就能达到预期效果。利用这种技术建筑的房子叫做“太阳房”，不仅冬暖夏凉，同时建造人员无需安装特殊的动力装置，通过自然的资源能够实现，不需要用空调，从而降低了电量消耗（图1）。

图1 太阳房实图

太阳温室利用太阳的能量提高塑料大棚内或玻璃房内的室内温度，通过这样的方式来满足植物生长对于温度的基本需求。太阳房的出现能够降低成本、降低环境污染问题，以及减少能源消耗，所以太阳能是符合经济能源环保节约的理念，所以应该加强在这方面的应用。

3.2 风能

风能作为重要的可再生能源之一，由空气的流动产生，具有较低的成本。风能不仅对建筑有利，而且在农业、畜牧业的生产中也发挥着极其重要的作用。风力发电、交换室内外的空气等是使用风能的主要方式，其中交换室内外空气则是在建筑中使用的[1]。建筑内部的三维空间与二维空间的排列组合和风能有着极为紧密的关系，穿堂风在建筑学中称为水平通风，水平通风是由于建筑物的迎风面和背风面所受到的不同压力差所形成的的，能够有效降低室内温度、提高空气流动速度，大幅度提升居民的舒适度。最好的选择降低室内温度是来自大自然的季候风、山谷风以及水陆风。风能的应用在生活中随处可见，走廊的通风、管道通风、挡风的薄片及风塔等都是依据风能进行设计[2]。

风能的作用不低于太阳能，以广州珠江江城大厦为例，其应用太阳能和风能等多种新能源技术相结合所建造的大厦，合理应用风能、太阳能自身优势自行发电，大厦的突出特点是设有空调系统。冷辐射天花板（有温差的效果，大约在2oC左右，能节省空调所消耗能源的25%）。江城大厦将双层玻璃幕墙应用到了其中，幕墙还安装光伏电设备，有利于日照发电。同时大楼还装有其他太阳能板为大厦提供热水，外墙和顶楼的结构使大厦的房间在白天完全可以利用日光照明。根据相关数据报告得知，这座大厦每年最少可以减少3～5吨的二氧化碳排放量，与一般的建筑相比建筑本身能源消耗降低近60%，充分说明了风能在建筑设计中的合理应用十分重要（图2）[3]。

图2 珠江大厦

3.3 地热能

在建筑设计中合理应用地热能是十分必要的，地热能与新型能源中的其他能源同样具有绿色环保的特征，在使用过程中具有良好的清洁性。地热能由于地壳的不断运动所产生，地暖的原理就是利用浅层的地下资源为居民提供所需要的热量，降低了暖气管道及煤炭的使用量，减缓了全球变暖速度。通过地暖的合理利用遏制室内暖空气向外释放的同时，还能防止外界的冷空气进入室内，具有良好的保护作用。如果在建筑物的底部设置一段管道，利用空气的风压及热压通风，相当于是将室外的冷风带入室内，加上土地本身就具有一定的温度和湿度，最终保证空气的温度和湿度，达到改善居民室内温度的效果。此外，隧道挖的越深越长、使用的土壤面积越大通风调节效果越为显著，这种方法在现阶段的建筑设计中应该广泛应用[4]。

3.4 水能

在建筑设计中应用水能主要是用于水力发电。水能是应用物理学中的势能和动能转换成电能。水能具有成本较低、能够循环利用、无污染的优势，所以应加大水能的开发利用。加拿大马尼托巴水电大楼则是充分利用了水能的独特作用。首先在结构上将其设置成A字结构，这种设计结构可保证充足的光源；其次两座大楼间还设置了冬季花园系列，能长期有效的保证空气清新，使人们在工作时能够呼吸新鲜的空气[5]。最后瀑布的设计可依据季节变化而变化，具有加湿和干燥空气的作用。同时大楼还设立了环保热循环系统，能有效保暖和制冷（图3）。

图3 加拿大马尼托巴水电大楼

综上，随着生活水平的不断提高人们越来越重视生态环境的问题，新能源的开发和使用是当务之急。在住宅建筑中科学合理应用新能源技术，既能有效降低能源的过度消耗还能减少环境污染，同时还能绿化环境，减少了不必要的经济资源的浪费。为满足我国可持续发展策略的有效实施，面对建筑设计工作进行节能减排的考量十分必要，对于我国社会经济发展以及节约和保护能源具有十分重要的意义。在建筑设计中应用新能源技术可作为一种新型的建筑发展趋势，让人与自然能够和谐共处，在建筑设计中融入更多的设计元素，实现科学技术与经济的共同进步。