建筑节能与建筑设计中的新能源利用

节能建筑设计中，使用绿色建筑材料可以减少能源消耗。 #生活常识# #环保节能技巧# #节能建筑设计#

摘要：伴随着中国经济建设快速发展的同时，对能源的需求量也越来越大，人们逐渐意识到矿物资源的局限性，同时伴随着环境问题的显现，我国开始重视新能源技术的开发。而建筑领域发展也存在一定的问题，比如：不科学运用能源和过度使用不可再生能源等。这需要在建筑设计中提倡节能思想，从而更好的运用新能源，便于让建筑领域更合理的发展。同时，把节能减排，实现绿色可持续发展定为建筑业发展的目标，并对建筑节能设计和建筑设计中新能源利用做积极探究和归纳。本文主要阐述了建筑节能与建筑设计中新能源的利用，主要为有关人员提供参考。

关键词：建筑节能；建筑设计；新能源利用

我国的各种能源的储备量位于世界前列，但由于人口众多，其能源的消耗量也居于世界前列。因此，我国的能源形式非常严峻，其表现为资源消耗量大，能源供应不平衡、环境污染大以及能源结构不稳定等问题。为了解决这些问题，我国迫切需要积极发展太阳能、地热能、风能等更加清洁、更加高效、能够可循环利用的能源体系。对建筑领域而言，建筑节能设计和建筑设计中运用新能源是最直接最有效的方式。

一、建筑节能和建筑设计中新能源运用论述

目前我国在宣传建筑节能及新能源的利用中，其主要体现在两个方面：一是通过对建筑本身做保温节能设计从而降低建筑对能源的需求；二是采用可再生的新能源的利用，从而降低对化石能源的利用。

建筑节能设计是根据地理位置及环境气候的条件，在满足建筑的使用功能及美观的情况下，优化建筑外形及内部空间布局，通过对建筑的外立面、屋面、地面进行粘贴保温材料，并且对外门窗的保温性能、气密性能、抗风性能的达到一定要求来减少建筑对能源的需求。在能源匮乏的基础条件下，人们对室内环境舒适度要求却又不断的在提高，所以倡导更好的运用能源，并在一定程度上提升能源利用率来达到降低建筑能耗。建筑节能设计受到建筑业的广泛关注及重视，规范及更高效的进行节能设计将会给人们以后的生活提供更舒适的居住环境，将对生态环境的保护及国家能源的节约做出贡献。

可再生能源的利用是未来建筑设计的重要方向，怎样把可再生能源与建筑完美的结合起来，使得建筑既能满足人们正常的使用功能外，还可以产能。目前我国可再生能源的利用有太阳能、地热能、风能、空气能等。采用哪种可再生能源利用系统，应该充分依据当地资源条件及系统末端需求，进行适宜性分析。以高效利用为目标，选择经济合理的技术方式及系统形式。目前可再生能源在建筑工程中的运用正在加速推行中，太阳能、风能、地热能、空气能这些都属于典范代表。可再生的自然资源与其他建筑资源比较，其具有可再生性、安全系数高与污染性小等显著优势。怎样科学运用这种资源，属于建筑设计与施工中要解决的重要课题。

二、建筑节能情况

根据统计，中国建筑项目消耗的能源占据全世界的25%，是全世界的四分之一。最近几年，在经济不断进步中，建筑业飞速发展。新建房屋在逐渐增多，造成空调和风扇等这些需要能源的家电数目逐渐变多。对当前的情况而言，即使中国在实行节能层面已经有很大的进步，实际上依然容易消耗更多的资源去支持我国能源的运用，建筑节能及挖掘可再生能源的利用是势在必行的。

三、建筑节能和建筑设计中新能源运用的重要性

能源是经济社会发展的基础和动力源泉，对国家繁荣发展和社会长治久安至关重要。我国的能源问题面临着巨大的挑战，例如：石油对外依赖度偏高，能源供给不足，能源结构不合理，能源分布不均等问题。在所有能源中，煤、石油、天然气、化学能、核能等都属于不可再生的资源，每次消耗都会减少，这需要运用可再生新能源代替不可再生资源[1]。新能源的运用可以降低对不可再生能源的依赖，同时将减缓全球气候变化的影响，还能起到保护环境的作用。通过加强可再生能源的利用和能源效率的提高可以减少使用传统能源，减少碳排放。传统的能源的使用会产生大量的空气和水污染物，对人类健康及生活环境造成严重影响，可再生能源的利用可以减少这些污染物的排放，有助于改善空气和水质，保护生态环境。传统能源的开采和使用对地球的自然资源造成了巨大的压力。通过发展可再生能源，可以减少对有限自然资源的需求，保护和延长资源的可持续利用。一个国家的发展是离不开能源的，而能源的过度消耗则导致了严峻的环境问题。

四、建筑节能和建筑设计中新能源运用模式

（一）在建筑设计中运用太阳能

太阳能是实现建筑节能的最大潜力，在建筑设计中太阳能获得了广泛地运用，建筑是太阳能利用的最佳载体。为达到建筑光伏一体化，可以把太阳能电池与建筑材料相结合，将建筑物变成垂直发电站。在保证太阳能系统应用的安全性及高效利用的前提下，应尽可能的做到与建筑的外观形式及建筑风格等协调。

太阳能运用实际是通过太阳能收集装置加入在建筑物上，从而吸收太阳释放的能量，构成太阳能系统。当然太阳能分布不均衡，具有空间上的局限性，不能做到小规模发电量大的效果。太阳能系统设备通常都要集中在集热板上，所以具有大范围集热板才可以更好地吸收能量变成热能进而转换成电能。如果在阴天或在夜间没有阳光的时候，一般要搭配储能设备。在建筑设计中太阳能的应用主要体现在两个方面：一是光-热-电的转换，也就是采用太阳能热水系统。整个系统全自动运行，使用安全，维护方便。可以根据用水量、安装场地、用户要求灵活的排列组合。还可以辅助电加热，满足阴雨天及冬季使用热水的需要。太阳能热水系统对社会，无公害、无污染，有利于屋顶防晒，还可以节电，是绿色环保节能的首选。二是光-电转换，也就是太阳能光伏发电系统。太阳能光伏板能够充分利用太阳光的能量，将其转化为电能，实现能源的高效利用。较复杂的光伏系统可为房屋提供照明，并为电网供电。光伏组件可以制成不同形状，而组件又可连接，以产生更多电力。[2]光伏组件还可以与建筑材料相融合，甚至用作外墙材料、窗户 、天窗、遮蔽装置的一部分来进行发电。所以，随着科技的不断发展，光伏发电的应用也将极大限度的减少对传统能源的依赖，从而降低能源成本。

太阳能和储能设备的相结合是未来太阳能运用的重要趋势。随着科技技术的进步及储能技术的不断发展，有效的降低光伏材料及工艺的成本造价，解决光伏发电的不稳定性，是研究高效利用太阳能的重要方向。

（二）建筑设计中对地热能源的运用

地热能与风能及太阳能等可再生能源相比而言，地热能有其独特的发展优势，它不受季节、气候等自然条件的影响。我国的地热能源的运用已经形成了一定规模，但仍然有非常大的提升空间。比如：开发地热能的技术需要加强以及地热发电的装机容量也有待提升。目前提取地热能技术在不断提升，增强型地热系统是地热系统的一种，它是利用人工手段来增强地球热量的自然流动。具体方法是将水注入到地下，然后在较高温度下提取热量。这一重大技术突破，将有助于我们能更好更高效的提取地热能，为社会经济发展提供可持续的能源供应。因此，我们应该认识到地热资源的重要性和潜力，并在开发过程当中注重环境保护和可持续发展。

在建筑节能设置中，地热能广泛用于空调制冷、温室种植、室内发电与建筑物供暖等方面。地热能的利用主要包括地热水的直接利用和地热发电。地热发电是利用地下热水和蒸汽为动力源的一种新型发电技术。其原理是把地热能转换为机械能，再把机械能转换成电能。在进行建筑设计中加入地热能源能够获得更好的经济收益，同时能够更好地节约传统能源和保护环境。比如，人们可以运用地热能采暖，具备舒适、节能、环保、卫生等许多优势，同时可以节省建筑空间的面积，提升室内美观性。目前地热能被运用到住宅中，这种供暖形式符合人们热量需求的规律。

（三）建筑设计中对风能的运用

风力发电较太阳能而言，它的成本优势明显，怎样使得风力发电和建筑进行一体化设计并且又不影响人们的生活质量，这将是合理使用风能迫切研究的方向。利用风力发电已越来越成为风能利用的主要形式，受到世界各国的高度重视。

垂直轴风力发电机--使风电建筑一体化成为可能。由于人们普遍认为垂直轴风轮的尖速比不可能大于1，风能利用率低于水平轴风力发电机 ，因而导致垂直轴风力发电机长期得不到重视。[3]与野外环境的应用相比，当风机应用于建筑物时，噪声抑制便成为亟待解决的问题，在这方面H型垂直轴机组便充分显示出了其低噪音的优点，使其比水平轴机组更适宜应用于人口密集的地区。应用于高层建筑的风能发电时，垂直轴风机组还具备以下优点：同样的风机重量和成本，垂直轴风机组比水平轴风机拥有更高的功率输出；不依赖风向，在风向改变时无须对风，不需要对风跟踪系统，使结构设计得到简化；垂直轴风轮在旋转时，旋转离心力在叶片上产生了纯拉力，可保持空气动力特性不变；[4]风机的主要部件可置于风轮的基础底座中，使得运行维护费用降低；运转时转速低，减少由于高速旋转而导致的叶片变形，同时还可以有效减少给鸟类带来的威胁；运行条件宽松，在低风速下仍可运行，可以更有效地适应高层建筑的风力环境。在未来，风能的研究与开发将变得越来越重要，技术水平的提升及制造成本的降低将为实现风能的广泛应用。

结束语：

随着全球节能减排的重要性逐渐被认识，发展可再生能源成为国家减排的重要方式之一。建筑领域的发展也从建筑节能设计从而节约能耗，转向广泛利用建筑来产生能源。随着建筑能效越来越高，采用传统的保温技术节能措施，将产生很高的成本代价，而有效的采用可再生能源将使建筑的使用效益越来越好。现代建筑应将建筑节能与产能技术结合起来，从而节约能源、创造能源。本文中提出的太阳能、地热能、风能这些可再生能源的运用，目前还存在很多技术性问题，需要学者们去深入探究。

参考文献：

[1]唐家元，建筑节能与建筑设计中的新能源利用 -《建筑技 术开发》- 2021-04-25

[2]韩涛，多功能光电材料在太阳电池中的应用  -《上海交通大学硕士论文》- 2012-01-01

[3]范鲁宁，袁爱娣，范海绍，单向开启式垂直轴风力发电的创新和探索  -《科技信息》- 2014-05-05

[4]王东霞，风力发电机组功率控制系统研究  -《哈尔滨工程 大学硕士论文》- 2011-06-13

网址：建筑节能与建筑设计中的新能源利用 https://www.yuejiaxmz.com/news/view/302956

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