新能源對建筑設(shè)計的啟示

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一、我國新能源應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，建筑大多數(shù)以石油、礦石石料、煤炭、天然氣等不可再生能源為主要原料。這些不可再生的能源在運用過程中會產(chǎn)生大量有害人體健康的物質(zhì)及氣體，例如二氧化硫、二氧化碳、氮氧化合物等。這些物質(zhì)都是造成環(huán)境污染、可吸入顆粒增多、生態(tài)環(huán)境破壞的重要因素。我國雖然是資源大國，但隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)化及第二產(chǎn)業(yè)工業(yè)化的高速發(fā)展，加大了我們對能源資源的需求，迫使不可再生能源、土地、水、原材料等資源嚴重短缺，人均能源占有量在全世界排倒數(shù)幾位。我國大部分地區(qū)以溫帶季風(fēng)氣候為主，夏暖冬涼，冬天需要暖氣開房，大批建筑物需要煤電供暖，如何在建筑中高效率的利用能源，讓新能源代替舊能源發(fā)揮更大效用值得我們思考。

二、新能源在建筑中的具體運用

近年來，新能源走進建筑設(shè)計，運用新能源構(gòu)造低碳環(huán)保的建筑成為了建筑設(shè)計行業(yè)的風(fēng)向標。新能源是指非常規(guī)能源，是指原傳統(tǒng)能源之外的各種能源，也指最新開發(fā)研究出來的，如太陽能、地?zé)崮堋L(fēng)能、海洋能等已經(jīng)應(yīng)用的能源，生物質(zhì)能和核聚變能等正在研究階段的、未有推廣的能源。目前,應(yīng)用于建筑行業(yè)最多的、規(guī)模最大的就是太陽能，每天將太陽光收集起來加以利用，經(jīng)濟環(huán)保，節(jié)約了能耗；同時，使人們享受新技術(shù)新能源給日常生活提供的便利。生活熱水、利用光伏電池提供電源、供熱采暖，太陽能制冷空調(diào)是幾種比較主要的太陽能在建筑中的利用形式，運用的最具體有成效的是太陽能光電技術(shù)。太陽能光電技術(shù)廣泛應(yīng)用于建筑中，在建筑外側(cè)安放太陽能熱板，作為建筑物供熱熱源，提供給生活在建筑物里的廣大用戶日常運用的熱力供暖、洗浴熱水等等，綜合利用太陽能供熱系統(tǒng)。太陽能的光電技術(shù)增強了太陽能整合系統(tǒng)的性能，關(guān)鍵是提升建筑與太陽能系統(tǒng)相互之間的協(xié)調(diào)能力技術(shù)。空調(diào)是建筑中不可缺少的物品，太陽能空調(diào)技術(shù)的利用會減少二氧化碳的排放，改善生活環(huán)境。新型太陽能復(fù)合超導(dǎo)冷暖空調(diào)，制熱時的主要能耗是以可再生的生物質(zhì)燃料及太陽能，是最綠色合理的取暖方式，制冷時利用夏季地源低溫的能量，通過超導(dǎo)系統(tǒng)，直接冷卻房間中的空氣達到制冷目的，讓太陽能的供給量和用戶對太陽能空調(diào)的應(yīng)用需求達到平衡；新型太陽能復(fù)合超導(dǎo)冷暖空調(diào)在建筑中由于能全年綜合利用，可以降低能源耗損，提高能源利用效率，保護生態(tài)壞境，可提高建筑節(jié)能經(jīng)濟效益，增強可持續(xù)發(fā)展。因此，炎炎夏季可以成功利用太陽光來冷卻家庭房間或辦公室——并且在此過程中不會產(chǎn)生令人厭惡的環(huán)境污染，消耗大量難以再生的能源。根據(jù)我國具體的地理環(huán)境使太陽能和建筑和諧搭配，我國大部分地處北緯23°26''''以北。因此，建議建筑物的南側(cè)面采用斜型屋頂結(jié)構(gòu)。首先，因為斜面的采光面積比平面大得多，可以安裝更多的太陽能集熱器；其次，因為在斜面上安裝太陽能集熱器時并不需要過多考慮前后遮擋問題，并且從建筑美學(xué)上來說造型美觀。斜屋頂傾角取與當?shù)靥栔鄙涑?0°的安裝角度，有利于太陽能集熱器充分發(fā)揮作用。太陽能與建筑相結(jié)合是一個利國利民的好事，能有效地降低建筑能耗，實現(xiàn)建筑節(jié)能的目標；將太陽能電池板和集熱器安裝在屋頂或屋面上，不用占取建筑用地，節(jié)約土地資源；就地安裝、實施供應(yīng)熱水和發(fā)電上網(wǎng)，不用額外架設(shè)電路輸電線路、安裝熱水管道，運用太陽能減少了對市政工程建設(shè)的壓力，降低對市政配套公共設(shè)施的依賴，太陽能產(chǎn)品零噪音，零排放，零污染，不消耗任何燃料，人們?nèi)菀捉邮堋５責(zé)崮艿拈_發(fā)就是利用高達200~400℃的淺層地?zé)豳Y源進行發(fā)電，目前利用淺層地?zé)崮艿闹饕矫嬷饕沁\用在建筑物的空氣調(diào)節(jié)中，其方法就是通過熱泵技術(shù)將地下低品位的淺層低溫?zé)嵩刺崛∩蟻砑右岳谩５卦礋岜眉夹g(shù)是一種利用淺層地?zé)豳Y源的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能的空調(diào)技術(shù)。熱力學(xué)第一定律告訴我們能量是守恒的，而且是可以相互轉(zhuǎn)換的，熱泵的理論基礎(chǔ)源于卡諾循環(huán)，與制冷機相同，是按照逆循環(huán)工作的。在設(shè)計中采用生態(tài)節(jié)能技術(shù)的實例很多，像張家港生態(tài)農(nóng)宅設(shè)計、清華大學(xué)建筑設(shè)計中心大樓設(shè)計、濟南高等交通專科學(xué)校圖書館等。而天津工業(yè)大學(xué)新校區(qū)是新能源在建筑設(shè)計中的成功應(yīng)用的典型范烈，校園利用地?zé)嵘罹⒌卦礋岜谩⑺礋岜谩ED照明、太陽能技術(shù)，打造節(jié)能、節(jié)水、資源綜合利用生態(tài)綠色節(jié)約型校園。校園生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)過2年運行，地?zé)嵘罹磕昕山档?5%供暖成本，節(jié)約標準煤1.24萬噸，減少二氧化碳排放量3.28萬噸。1500余盞LED照明路燈和2000余盞LED室內(nèi)照明燈組成目前世界上規(guī)模最大的商用化半導(dǎo)體照明示范工程，每年可節(jié)約用電130萬千瓦時。天津工業(yè)大學(xué)的土壤源熱泵系統(tǒng)被住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部列為可再生能源建筑應(yīng)用示范項目，能源多樣化創(chuàng)新型技術(shù)集成應(yīng)用示范工程總體水平達到國內(nèi)領(lǐng)先，多種可再生能源的利用達到了國際先進水平。對于新能源而言，無論采用太陽能，還是地?zé)崮埽岣吣茉淳C合利用效率，加強資源綜合利用效能，減少污染物排放，強化對于稀缺資源的替代和努力節(jié)約能源資源，以及依靠信息化最終實現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展，都是我們努力的方向。除此之外，從建筑設(shè)計的全局來說，建筑設(shè)計階段要合理布局、生態(tài)布局，構(gòu)造綠色建筑，與周圍環(huán)境形成一體，平衡生態(tài)系統(tǒng)的，促成建筑成為周圍生態(tài)環(huán)境的有機組成部分。構(gòu)建綠色建筑體系，發(fā)展節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)保的綠色建筑。政府應(yīng)當制定建筑應(yīng)用可再生能源的鼓勵政策，支持、引導(dǎo)建筑項目應(yīng)用可再生能源；應(yīng)當加強對建筑用能系統(tǒng)運行的科學(xué)研究，建筑用能指導(dǎo)信息，強化建筑用能系統(tǒng)的能耗監(jiān)測，提高能源利用效率。

三、結(jié)語

筆者針對新能源的開發(fā)利用和建筑設(shè)計合理節(jié)能方面作了簡單的探討和分析，建筑節(jié)能推廣綠色低碳技術(shù)和加強新能源的利用是緩解我國能源危機、保護生態(tài)環(huán)境污染、改善人類生活居住條件、促進社會可持續(xù)發(fā)展的一項有效措施。要想成為一名合格的當代建筑師，要重視能源的高效運用，加快開發(fā)新能源的利用，不應(yīng)該只追求建筑造型上的新穎獨特而忽視了能源的高消耗。在今后的建筑設(shè)計中，加強生態(tài)建筑思想建設(shè)，尊重自然環(huán)境，達到人與自然和諧相處。

作者：劉景璐李秋艷單位：天津市筑土建筑設(shè)計有限公司