建筑節(jié)能與建筑設計中的新能源利用

張彥文

甘肅宏圖建筑設計有限公司白銀分公司 甘肅 白銀 730900

我國經(jīng)濟高速發(fā)展的同時，城市化進程越來越快，我國居民的收入也有了明顯的提升，人們的需求也有了很大的改變，建筑物、汽車等大類消費品的需求呈井噴式上升，使得我國汽車行業(yè)和房地產領域發(fā)展迅速。這樣的背景下，建筑行業(yè)有了長足的發(fā)展，但是我們必須看到建筑作為一個能源耗用較高的行業(yè)，當前我國能源缺口大，為了將節(jié)能和可持續(xù)發(fā)展落到實處，需要改變以往建筑設計的思路及設計模式，提升資源的利用率。

1 節(jié)能建筑研究及應用現(xiàn)狀

由于中國能源緊張問題愈演愈烈，能源緊張和污染已成為了中國經(jīng)濟在長期發(fā)展過程當中的二個難點，為了能夠更有效地改變中國能源緊張與污染嚴重的狀況，國家已經(jīng)明確提出了大力構建資源節(jié)約型社會的發(fā)展策略，施工單位在建設的過程中能源消耗很大，在施工建筑的過程中引入資源節(jié)約理念可以有效地降低中國能源消耗的狀況，提高工人對環(huán)境的維護，從而有效地改善了中國建筑行業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展狀況。建筑節(jié)能重點指在施工建造過程中采用太陽能、環(huán)境建筑材料等無污染或危害少的建筑材料，講究的是資源利用，通過資源利用可以合理的減少資源的投入量，如此便可以減少施工建造的成本并合理的進行環(huán)保。建筑資源的耗費不但涉及鋼筋水泥等建材的損耗，而且還涉及采暖、冷卻、供熱等資源的損耗，建筑節(jié)約就應從這些高能耗方面著手，在施工的環(huán)節(jié)當中采用環(huán)保型的建筑材料，合理的增加資源的利用效益。

2 建筑建筑能源消耗現(xiàn)狀

當前，我國建筑領域在經(jīng)濟發(fā)展新時期得以快速發(fā)展，我國建筑能源的消耗速度也得以日益加速。在當今重視保護生態(tài)環(huán)境的國情背景下，實現(xiàn)建筑工程設計的節(jié)能減排成為建筑行業(yè)日后發(fā)展的重要工作之一。就目前而言，觀察建筑行業(yè)的能源消耗情況，我國當前有很大一部分建筑沒有實現(xiàn)自身的節(jié)能環(huán)保要求，在進行建筑設計過程中，仍然持續(xù)應用著不可再生能源，主要的能源消耗為北方建筑的采暖、熱水供應、空調、照明等方面，一些建筑新技術、節(jié)能新能源應用率較低，加重了社會上的能源需求問題，同時對當?shù)氐沫h(huán)境問題也帶來一定的阻礙發(fā)展?；诖朔N現(xiàn)狀，國家也積極鼓勵建筑行業(yè)開發(fā)新能源建設利用，在保障建筑行業(yè)健康發(fā)展的基礎上，從而實現(xiàn)降低建筑耗能的目的[1]。

3 建筑節(jié)能與建筑設計中新能源利用的重要性

在建筑行業(yè)中，應該重視建筑的環(huán)境保護性，以確保建筑能夠真正實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。使用新能源的重要性體現(xiàn)在：

3.1 改善生態(tài)環(huán)境

當前能源消耗越來越大，尤其是建筑業(yè)的能耗增長迅速，環(huán)境污染和能源短缺成了威脅人類生存和社會發(fā)展的首要因素，大城市出現(xiàn)了霧霾等污染問題，并且資源的間歇性短缺和價格上揚已經(jīng)在個別地區(qū)出現(xiàn)，這說明改善環(huán)境和保護環(huán)境已經(jīng)到了刻不容緩的時候。通過使用新能源，可以避免對生態(tài)環(huán)境的威脅，大大改變和改善人們生活的生態(tài)環(huán)境。建筑節(jié)能設計中使用新能源逐漸成為提高人們生活質量的主要方式。

3.2 資源節(jié)約

新能源的高效利用是建筑節(jié)能的重要組成部分，在實際應用中，建筑工程的電氣系統(tǒng)和照明系統(tǒng)可以逐步轉變?yōu)楣?jié)能系統(tǒng)。為了進一步提高建筑的核心競爭力，在建筑設計中，必須確保設計滿足用戶用電需求，選擇節(jié)能材料正確選擇合適的節(jié)能設備，優(yōu)化建筑設計，從而根據(jù)建筑工程新能源消耗的特點，合理選擇新能源，實現(xiàn)有效的資源節(jié)約。

3.3 為經(jīng)濟發(fā)展提供服務

能源是社會發(fā)展的動力，也是社會經(jīng)濟水平提升的重要資源。當前人們對于能源的保護與利用越來越重視。對于建筑工程而言，從原材料加工到建筑結構竣工，再到建筑投入使用，每一個環(huán)節(jié)都會消耗能源。那么通過落實建筑節(jié)能和在建筑設計中應用新能源，就能夠減少傳統(tǒng)資源的消耗，在幫助建筑行業(yè)發(fā)展的同時，也能夠讓能源得到充分利用。

4 建筑工程中新能源的體現(xiàn)

在國家可持續(xù)發(fā)展理念的倡導，人們的環(huán)保意識逐步提高的情況下，也逐步推進了建筑工程逐步走向了建筑節(jié)能的方向，過去的不可再生能源也逐步被新能源所替代，具體使用的新能源主要有以下：

4.1 太陽能

太陽能屬于可再生能源，已廣泛應用在很多領域中，將其轉化為電能、熱能可以起到節(jié)能、環(huán)保的作用。基于太陽能技術的特點，在建筑工程中也可以加強對該技術的應用。在建筑過程中，房屋的供熱和冷卻都是重要能源消耗途徑，要達到城市建設的綠色、節(jié)能、環(huán)保型要求，應在住宅內部加大對太陽能材料的運用。在建筑實踐中，首先可建立住宅太陽能燈具系統(tǒng)、太陽能熱水器系統(tǒng)、集熱蓄熱墻式供電系統(tǒng)，和室內采暖的冷熱水供給整體的控制系統(tǒng)等。將太陽光作為新能源運用到房屋建筑設計，能夠高效完成節(jié)約型房屋建設。為使太陽光科技應用到住宅建設領域，工程設計技術人員、技術人員應充分考慮區(qū)域氣候特征與差異，其次可推廣的太陽能制冷方式有吸收式、壓縮式等。壓縮式制冷主要是利用壓力溫度實現(xiàn)低于流體的溫度，在運行過程中可以通過壓縮機抽吸被壓縮蒸汽，然后將其輸送到冷凝器，形成液體。要重視對于吸收式、壓縮式、蒸汽噴射式等制冷方式的研究，把握好具體的運用要點。換熱器是新能源太陽能的主要設施，換熱器主要包含著平板集熱器和真空管集熱器，要重視采用shw系統(tǒng)，進一步發(fā)揮換熱器的價值。太陽能熱水器目前已經(jīng)普及到千家萬戶，平板式太陽能集熱器較為簡單，但抗旱性能較差。

案例分析，某酒店采用光伏發(fā)電技術，在建筑設計過程中采用結構保溫一體化系統(tǒng)，將晶體硅系統(tǒng)放置在建筑外立面。而晶體硅系統(tǒng)的投資回收期為4～7年。該類建筑對熱水的需求較大，通過在酒店應用光伏發(fā)電技術，可以進一步將光能轉化為電能，節(jié)約能源，達到更好的投資收益[2]。

4.2 風能

除了太陽能在全球范圍內被廣泛應用外，另一個重要的可持續(xù)資源是風力發(fā)電機組所產生的能量——它只需要有持續(xù)的氣流即可產生并轉化為電力以滿足人們的生活需求和工作需要。在中國東部及西部的一些區(qū)域內有著充足的風速條件，這為發(fā)展這一清潔型新能源提供了良好的基礎環(huán)境;同時也可以從環(huán)保的角度出發(fā)對這些地區(qū)的氣候特點做出合理的運用與開發(fā):例如在大樓的設計過程中充分考慮到其通風性能如何影響到居住者的舒適度和生活品質等問題上(如溫度控制)等等方面的問題都可以得到有效的解決或改善。

4.3 地熱能源

地熱資源主要依賴于深層的熱水及蒸氣來提供能量來源，這是一種新型的智能化電力生產方法，被廣泛運用到建筑節(jié)能的設計當中。為了把地熱資源轉化成可用之力，施工單位必須借助相應的裝置把它變成電力，進而驅動室內的空調取暖等設施了。而且這個過程非常簡便，不受時間和地理位置的影響。其還具有：①占地面積較小，可以在建筑節(jié)能設計上大大減少所需的空間；②所生成的蒸汽也有助于保護大氣環(huán)境；③運行費用也相對較低，無任何副產品排放，從而使得能源消耗量降低至40%以上。

4.4 生物質能源

生物質能源利用了有機材料如木材、農作物秸稈和廢棄物等，將其轉化為熱能或電能。在建筑設計中，生物質能源可以通過生物質鍋爐來為建筑供暖，或者通過生物質發(fā)電設備產生電能。生物質鍋爐利用生物質燃料燃燒產生熱能，用于供暖和熱水。這種方式不僅可以減少對化石燃料的依賴，還能有效地利用農業(yè)廢棄物等資源。生物質發(fā)電則將生物質燃料通過氣化、燃燒或發(fā)酵等方式轉化為氣體或液體燃料，用于發(fā)電。

4.5 新型節(jié)能環(huán)保建筑材料

新型節(jié)能環(huán)保建筑材料的應用不難為建筑施工人員所發(fā)現(xiàn)，關注建筑節(jié)能和建筑設計的實際工作需要，而建筑材料的選用是這項工作最重要的方面之一。本研究的目的是對建筑節(jié)能設計進行深入的研究和分析。希望能為建筑節(jié)能設計提供科學有效的策略支持，為有效利用新能源提供建設性的建議和策略。新型建筑材料的應用對建筑節(jié)能環(huán)保設計具有重要意義。按照國家的總體要求，要符合社會和環(huán)境保護政策。選用經(jīng)濟、環(huán)保的材料，是布署器材開發(fā)建設的一項重要工作。選擇新型建筑材料主要是為了滿足環(huán)保理念，希望能在有限的條件下降低建設成本，減少環(huán)境污染[3]。

5 建筑節(jié)能與建筑設計中的新能源利用途徑

在建筑節(jié)能與建筑設計，最值得提倡的便是新能源的使用，其主要有太陽能、風能、地熱能和新型環(huán)保材料，其具體利用途徑如下所示：

5.1 真空保溫板的應用

保溫板對于建筑工程的保溫體系之中發(fā)揮著關鍵性作用，尤其是對北方建筑體來說，建筑體外墻保溫板在冬季能夠提高建筑體的保溫作用，從而緩解供熱能源使用壓力，以此達成節(jié)省能源的目標。而通過使用具備節(jié)能環(huán)保性質的保溫板材料，其構成材料為聚酯纖維，在此基礎上融合了Ca、Al等多種金屬元素，使得保溫板不論是在生產還是應用環(huán)節(jié)都真正做到了無污染。例如在對一些老舊小區(qū)實行改造之時，對于需要翻修的外墻部分，則可運用此種新式節(jié)能環(huán)保材料來替換原來的泡沫保溫板，以此提升保溫性能，使得建筑體具有更高的綠色環(huán)保性，例如泡沫玻璃是一種節(jié)能、環(huán)保的材料，它的原材料是廢棄的玻璃，經(jīng)過合適的發(fā)泡劑和改良劑，經(jīng)過一種新的工藝處理，可以得到一種特殊的多孔結構，這種結構的泡沫玻璃不僅防火、隔音性能好，還可以降低熱傳導率。并且，新式保溫板是能夠回收利用的，基于對壓鑄材料予以重鑄，因為材料本身具備一定的可塑性，從而能夠促使保溫板運用范圍進一步擴大，也為綠色建筑建筑工程的實施奠定物質基礎[4]。

5.2 建筑周圍的綠化設計

綠化設計在建筑項目設計里是極為重要的部分。綠化可以明顯提升居住環(huán)境，調節(jié)建筑周遭環(huán)境。以技術辦法，打造更好的外部環(huán)境，讓其和內部環(huán)境聯(lián)動，能夠明顯減少建筑的耗能。建筑所在地綠化設計環(huán)節(jié)，需選擇適宜建筑所在地環(huán)境的綠植，合理把控建設成本的基礎上，還可以引入水環(huán)境，既能促進生態(tài)平衡，也能起到凈化空氣的作用。此外，喬木的栽種還需要依據(jù)當?shù)囟膬杉娟柟庹丈錉顩r來決定，冬季保證建筑陽光充分，夏季可以為建筑遮陽。建筑綠化設計時不要將目光都放在平面，還要依據(jù)建筑實際狀況拓展立體綠化，加大外墻、陽臺、頂部綠化建設，提高建筑的綠植覆蓋率。這樣的居住環(huán)境能夠起到冬季保暖、夏季隔熱的效果，提升了建筑的節(jié)能效果。

5.3 新型空調技術的應用

伴隨著社會的進步與經(jīng)濟發(fā)展，人們的居住品質不斷提升并更注重室內的舒居體驗感，因此大部分家庭都選擇在家內裝置空氣處理系統(tǒng)如中央空調器。其中最普遍的是使用太陽能空調機這種設備，它可以在建筑節(jié)能計劃里被用作減少對石油燃料及有毒氣體(例如二氧化碳)的替代能源。具體是通過將超導材料融入到空調系統(tǒng)來進行升溫或降溫操作，但是需要一定的條件限制，當天氣寒冷時，適度運用地熱能量與太陽光源可提供暖意；而炎熱的夏季則可通過地下水來實現(xiàn)快速、有效的溫度下降。在此過程中的任何一點上都能達成均衡狀態(tài)，并實施提高溫度或者降低溫度的功能，滿足人們的要求并且減小資源損失。

5.4 屋面設計中的應用分析

軟膜天花飾面是一種改良后的頂面材質，它不僅美觀，而且具有許多獨特功能。首先，它能夠有效地隔離噪音，在制作過程中確保沒有縫隙，從而達到優(yōu)異的隔熱功能。除了軟膜天花頂面室內裝飾建筑材料，這些改造后的建筑材料還含有特定物質，可以有效隔絕噪音，確保獨立空間設計的隱私性。另外，軟膜天花頂面室內裝飾建筑材料的節(jié)電作用也很好，它可以有效減少光線放射，使住戶能夠獲得與傳統(tǒng)材料相同的燈光效果，而不必須使用燈泡進行大功率輸出，從而降低電能消耗，降低應用成本。由于使用具有優(yōu)異絕緣性能的建筑材料，我們可以制造出具有優(yōu)異絕緣性能的成品。

5.5 在建筑門窗設計的體現(xiàn)

以往，為了降低建筑物的能源消耗，許多設計師會選擇縮小門窗的尺寸，以達到節(jié)約的目的，且為了達到理想的效果，必須確保能夠有效地排出屋內氣體并避免浪費能源的情況發(fā)生；否則會導致過高的能量消耗及不利于實施綠色環(huán)保理念的目標達成。針對此問題，可以通過使用“兩扇式”窗口的技術手段解決冬季取暖與照明的問題：該方法主要適用于我國北部地區(qū)的住宅建設上，但是使用他增加了一定的成本，伴隨著建筑能源效率技術的持續(xù)創(chuàng)新和發(fā)展，各類新興建材也在逐步被引入至該領域的實踐當中，例如多層次的中空玻璃窗或者涂有反射膜的玻璃等，這些都屬于一種嶄新的建筑能源技術，能夠改進傳統(tǒng)的雙層窗的設計缺陷，以適應門窗設計的需要，能降低墻體厚度的需求，有助于提升建筑物的外觀表現(xiàn)力，并進一步優(yōu)化其性能。

5.6 水循環(huán)利用

在施工過程中，由于有關人員需要對水循環(huán)的使用情況進行重視，所以應該把原有排水管配置為能夠重復循環(huán)利用的體系。在進行原有排水管時，工程技術人員往往直接把生活污水和廢物送入管理范圍，并加以集中、統(tǒng)籌管理，在未加以分類的基礎上，也導致了一些公共資源的浪費。而生活污水中的冷卻水以及在洗滌衣服時排出的水，許多時候是不需送往管理區(qū)域內加以凈化的，因此對于此類污染物僅需加以簡易處置即可進行二次使用，以提高水的使用率，從而降低能源消耗。

6 結束語

伴隨著中國建筑業(yè)的進步，對建筑能源效率的設計及其新動力資源的使用日益引起公眾的重視。由于建筑物的大量消耗能量并產生大量污染，優(yōu)化其能源效率并對新動力資源加以充分運用，有助于減少能源使用及環(huán)境污染，進而推動建筑業(yè)的長久持續(xù)發(fā)展。為了滿足當前的社會需求，我們必須深耕于建筑能源效率設計及其新動力資源使用的研究領域，全面提升建筑物的能源效率，大力推廣新動力資源應用，以此構建高效益的建筑結構。