新能源品牌建筑及其技術研究

唐弘濤 童滋捷 任智慧

【摘要】本文在對新能源建筑和技術進行探討時，建立在我國目前能源缺乏以及建筑使用功能逐漸升高的背景下，并對太陽能技術、風能技術以及生物質(zhì)能技術在建筑中的應用進行了分析，從而使建筑在設計和技術使用方面邁向新的發(fā)展階段。

【關鍵詞】新能源品牌建筑；技術；太陽能；風能；生物質(zhì)能

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.01.054

Research on Brand Building of New Energy and Its Technology

TANG Hong-tao，TONG Zi-jie，REN Zhi-hui

（China Construction Bureau〔Shanghai〕Co.，Ltd.，Shanghai 201812，China）

Abstract：When discussing new energy buildings and technologies，this paper is based on the background of Chinas current lack of energy and the gradual improvement of building functions，and analyzes the application of solar energy technology，wind technology and biomass energy technology in buildings，so that the design and technical use of buildings will step into a new development stage.

Key words：new energy brand buildin；technology；solar energy；wind energy；biomass energy

人們生活和發(fā)展的基礎就是能源，并且經(jīng)濟高速的發(fā)展過程也離不開能源的支持。能源問題已經(jīng)成為當今世界急需解決的問題，人們因為自然環(huán)境的惡劣以及能源短缺，開始對太陽能、風能以及生物質(zhì)能等新能源的使用提高了重視。在建筑行業(yè)當中能源的消耗無處不在，其中供暖、空調(diào)、通風以及照明系統(tǒng)在消耗能源方面居于全國總消耗量的百分之三十。隨著城鎮(zhèn)化進程的推進，建筑行業(yè)不斷地擴大發(fā)展，因此對于在建筑中使用新能源技術具有重要的意義，從而使我國建筑行業(yè)向著節(jié)能方向發(fā)展，并逐步改善生態(tài)環(huán)境，最終實現(xiàn)全面可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標。

1新能源建筑的含義

建筑中常用的能源使用太陽能、風能、生物質(zhì)能等新能源進行替換，從而使建筑中的供暖、熱水、空調(diào)、照明、通風以及動力等系統(tǒng)功能在直接或者間接方面得到有效供應，從而使人們在生產(chǎn)和生活中的相應要求得到更好的滿足，這種建筑就是新能源建筑[1]。新能源建筑中包括了太陽能建筑、風能建筑、生物質(zhì)能建筑以及地熱能建筑和綜合所有新能源的建筑等。

2相關建筑技術

2.1太陽能技術

建筑技術中的太陽能分為兩種：主動式太陽能建筑技術和被動式太陽能建筑技術[2]。

2.1.1主動式

建筑在獲取、儲存以及輸送太陽能時，對集熱器、蓄熱器、管道、風機以及泵等設備進行使用，從而使太陽能設備設施以及建筑一體化技術在整個建筑中得到有效應用[3]。垂直的墻板、遮雨板以及支撐框架組成了集熱系統(tǒng)。其中保障氣體流動性的系統(tǒng)構成主要為風機和管道。而建筑外的墻體一般會設置太陽墻板，并且墻板上面會有孔洞，需要依照設計要求來對墻體和太陽墻板之間的距離進行確定，通常情況下距離都會設置為20厘米左右，中間的孔隙會和建筑中的管道進行連接，也就是內(nèi)部的通風系統(tǒng)，并將風機安裝到管道內(nèi)，從而使空隙中的空氣得到流通和輸送。

2.1.2被動式

在獲取、儲存和輸送太陽能的過程中，對于復雜性的控制系統(tǒng)不進行借助，從而使建筑實現(xiàn)太陽能技術應用。根據(jù)收集太陽能的方法可以分為三種技術：直接性技術、間接性技術和混合性技術。技術中具有五種基礎性要素，即采光面或者收集裝置、吸收熱量的裝置、儲存熱量的材料、熱量傳輸?shù)南到y(tǒng)以及控制裝置。這五種要素不管使用哪種被動式技術都需要對其進行滿足。

1）直接性技術

對建筑室內(nèi)的朝南窗戶進行充分的運用，使冬季陽光也能夠通過窗戶進入室內(nèi)，使用的窗簾需要具備保溫性能，從而可以在夜間將窗口擋住，或者可以采用保溫板遮擋。室內(nèi)的地面建造的材料可以使用磚、石或者混凝土等具有一定儲存熱量功能的材質(zhì)。在地面鋪設時厚度、面積方面的決定，需要根據(jù)整個室內(nèi)供暖溫度來進行計算[4]。白天陽光進入室內(nèi)的主要方式就是依靠窗戶、側窗以及天窗等，在對其進行設計的過程中，需要對多云等無陽光天氣進行考慮，同時還要考慮窗戶的熱穩(wěn)定性。窗戶的朝向設計可以依據(jù)寒冷季節(jié)的天氣變化，保證陽光能夠直射到室內(nèi)，同時還要確保熱量能夠被儲存。對于熱量擴散的阻隔能力需要保證其大于或者等于雙層玻璃，在對窗戶的接縫處以及窗框的材質(zhì)進行選擇時，需要保證其能夠使熱橋效應和冷風進入室內(nèi)的情況最大程度地進行降低。

2）間接性技術

將太陽的溫度輸送到室內(nèi)中，可以采取集熱蓄熱墻、雙層呼吸式玻璃幕墻以及墻體采用隔熱透明的材質(zhì)等措施來進行太陽能獲取。集熱蓄熱墻分為兩種：太陽能透射墻和水墻。蓄熱墻的玻璃面可以將白天中太陽的溫度進行吸收，然后通過較厚的墻體將熱量進行儲存，當夜晚到來時熱量可以從墻體的室內(nèi)部分進行散熱。進出的風口被設置到墻體的上下兩個部分，主要目的就是為了能夠使白天室內(nèi)的溫度得到持續(xù)性的升高。室內(nèi)中的溫度主要是通過白天墻體對太陽輻射的能量進行吸收，然后在通過墻體將所獲取的熱量傳送到室內(nèi)；蓄熱墻和玻璃之間的空氣因為得到了墻體表面的加熱，其產(chǎn)生的熱空氣就可以經(jīng)過上風口進入到建筑內(nèi)，而下風口則是將室內(nèi)中的冷空氣排出到兩者之間的間隔當中，從而使室內(nèi)室外實現(xiàn)冷熱對流循環(huán)；當夜晚到來就可以將通風口關閉。

3）混合式技術

就是在上述的基礎上增加儲存熱量的屋頂、陽光房以及增設對流環(huán)路等[5]，并對太陽能的熱量進行收集。陽光房可以在建筑中主臥的朝南方向進行建造。在對陽光房進行設計時，應該保證其窗戶具有足夠的面積，并且地面也要使用能夠儲存熱量的材質(zhì)，主臥和陽光房之間使用保溫窗隔開。當夏季時為了避免陽光房出現(xiàn)高溫的情況，可以在其上方設計幾個排氣孔和遮陽設施，并依據(jù)實際情況進行調(diào)節(jié)。儲存熱量的屋頂，可以起到冬季供暖以及夏季降溫的作用，其屋頂構成主要包括了：具有儲熱效果的密封水袋、金屬薄板頂棚、不能進行移動的保溫蓋板等。對流環(huán)路就是為了實現(xiàn)對熱量進行收集而通過利用冷空氣和自身溫度所形成的溫差的設備，最終在主臥室形成循環(huán)流動。

2.2風能技術

風能技術也可以分為主動式和被動式兩種。其中被動式的風能建筑技術也就是所謂的自然通風。主要就是指建筑在對風能進行獲取、儲存和傳輸過程中對于具有復雜性的控制系統(tǒng)以及機械設備都不進行利用。在建筑中所使用的自然通風技術可以分為3種方式：通風采用風壓的作用、通風采用熱壓的作用以及通風采用二者相結合的方式[6]。自然通風的利用原理就是風在自然狀態(tài)下所形成的自然壓強。可是三種方式中，只有風壓是對自然通風的壓強進行了利用，而熱壓所利用的原理是通過氣溫和濕度方面所出現(xiàn)的差異性從而使風在浮動過程中所形成的壓力。所以，為了能夠使整個建筑在自然通風方面能夠產(chǎn)生巨大的效果，相關建筑設計者通常會使用不同的自然通風方法。

實現(xiàn)建筑的自然通風主要有4種方法：單側通風、穿堂風、煙囪效應以及反煙囪效應等。在對建筑的功能配置進行設計時，需要考慮其平面以及剖面對空間的利用能力，同時還要對熱量的產(chǎn)生以及熱量的需求進行考慮，從而使配置在最大限度上得到集中[7]。在設計空調(diào)的空間位置時，應該對其絕熱性能進行充分考慮。主要有兩個方面：依據(jù)建筑周邊的風向以及環(huán)境特點，在對建筑的外觀、方向以及分布情況進行設計時，盡量使自然通風得到充分的獲??；風的流向變化會隨著建筑物的外觀表現(xiàn)以及建筑物的分布特點而不斷進行改變。對建筑物室內(nèi)的氣流分布情況產(chǎn)生影響的主要有，導風帽、導風板、窗戶安裝的形式、窗戶的面積大小、窗戶安裝位置以及開關窗戶的形式等建筑構建。

比如，住宅建筑在進行室內(nèi)降溫的過程中，使用自然通風是主要利用風能的被動形式，其中實現(xiàn)的方式有兩種：1）將室外的風引入到室內(nèi)中，然后讓風通過身體表面，從而使身體表面的皮膚汗液得到快速的蒸發(fā)，讓人們感受到清涼，這種方式主要適用于天氣比較炎熱以及空氣較為潮濕的區(qū)域；2）將夜間的冷風引入到室內(nèi)中，從而使室內(nèi)的一些儲存熱量的材料可以將熱量進行充分的散發(fā)。等到第二天因為冷空氣而出現(xiàn)冷卻地儲存熱量的材料就可以作為熱庫進行使用，能夠保證室內(nèi)溫度上升的速度得到有效降低，這種方式適合應用在早晚溫度差異較大且天氣炎熱干燥的區(qū)域。想要使整個建筑的自然通風在利用風壓后獲得最佳的效果，可以在建筑設計之前，就對該處的天氣情況，場地周邊情況以及局部的自然風情況等進行充分的調(diào)查和了解。通風措施的設計可能會受到諸多因素的影響，如該處的自然風頻率、風速的平均情況、風向的分布情況、沒有風日子的占比以及該處周圍的建筑物和植物狀況等。

主動式主要是指在建筑物中使用風力發(fā)電技術。可以將小型或者微型的風力發(fā)電應用到建筑設計中，其風車主要高度在3米到5米的范圍內(nèi)，同時風車的葉片一般都會選擇2米到4米的直徑范圍[8]。風力發(fā)電技術可以使建筑物在夜間的照明得到保證。在對風力發(fā)電進行設計時，需要對該區(qū)域周圍的風力情況進行充分的了解和掌握，并且還要對所應用的設備所產(chǎn)生的噪聲問題進行考慮，防止因為噪聲過大而給周圍社區(qū)居民帶來嚴重的影響。風力發(fā)電機在城市中的發(fā)展受到阻礙的主要原因就是噪聲的問題無法得到有效的改善和解決。當前，已經(jīng)有了針對噪聲而生產(chǎn)的靜音型產(chǎn)品。

2.3生物質(zhì)能技術

現(xiàn)有的生物質(zhì)能技術中火坑技術、沼氣技術以及城市垃圾焚燒熱點聯(lián)產(chǎn)技術等已經(jīng)成為現(xiàn)有的較為成熟性的技術。火坑技術常常被應用在北方農(nóng)村的取暖當中，他們通過燃燒秸稈等農(nóng)作物來獲得熱量，但是該技術使能源造成了一定的浪費，因此需要使用一種節(jié)能性的火坑技術。沼氣在農(nóng)村地區(qū)存在豐富，因此在建設過程中可以充分地對沼氣利用進行考慮，如沼氣灶、沼氣燈等。在對養(yǎng)殖方面進行建設時，可以對動物糞便形成的沼氣進行考慮應用，同時在發(fā)電過程中還可以考慮使用熱電聯(lián)產(chǎn)設備來進行，使養(yǎng)殖場中日常的用電得到有效保證，產(chǎn)生的余下電量還可以輸送到國家電網(wǎng)中。在建筑較為大型的居住場所時，可以對垃圾焚燒設備建造進行考慮，這樣可以使居民日常的生活垃圾得到有效處理，還能夠通過燃燒這些生活垃圾所產(chǎn)生的熱量來進行取暖或者燒制熱水。但是對該方法進行使用時，需要在對建筑進行設計時就要對垃圾站是否滿足此類功能進行考慮，同時在對垃圾站和焚燒爐的位置進行選擇時，應該要對它的科學性和合理性進行充分考慮，從而使二次污染的情況得到有效預防。

3結語

人與自然和諧共生的基礎就是確保生態(tài)環(huán)境得到有效的保護，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，能源短缺的問題逐漸展現(xiàn)出來，為了能夠解決能源短缺和社會發(fā)展之間的矛盾性問題，新能源的利用逐漸被人們所重視，特別是在建筑方面對新能源技術進行充分的應用，有助于建筑行業(yè)的發(fā)展，同時也符合社會發(fā)展的趨勢。可是在建筑設計中對新能源技術進行應用還存在著許多需要考慮的問題，如在新能源利用方面的效率還比較低、對于新能源和建筑實現(xiàn)一體化方面還缺乏一定的思考，在對新能源中的關鍵性技術的研究和創(chuàng)新、相關政策法規(guī)的建立、新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展等還存在許多的阻礙，因此，想要使新能源技術在建筑行業(yè)中得到充分的應用和發(fā)展，還需要社會各部門之間的共同努力。

【參考文獻】

[1]王明亮，董迪，雷凱，等.常見綠色建筑技術分析[J].居舍，2022（13）：80-82.

[2]劉世煒.基于專利分析的裝配式建筑技術發(fā)展現(xiàn)狀研究[J].江西建材，2022（4）：6-7.

[3]澤臨.結構與建筑技術：雕琢細節(jié)精益求精[J].中國人力資源社會保障，2022（4）：60-61.

[4]劉熙閱.城市住宅被動式超低能耗建筑技術應用分析[J].中國住宅設施，2022（3）：133-135.

[5]推廣超低能耗建筑技術需多方協(xié)同[J].江西建材，2022（3）：36.

[6]張笑笑.綠色建筑技術在歷史建筑保護中的運用[J].環(huán)境工程，2022，40（3）：303.

[7]倪海瓊.推廣超低能耗建筑技術改善農(nóng)村人居環(huán)境[J].中國勘察設計，2022（3）：37.

[8]謝斐.綠色建筑技術在歷史建筑保護與更新中的應用[J].中國住宅設施，2022（2）：55-57.

【作者簡介】

唐弘濤，男，1989年出生，工程師，學士，研究方向為新能源建筑及其技術研究。

（編輯：謝飛燕）