建筑节能与建筑设计中的新能源利用

摘要：随着我国科学技术的发展，人民生活水平的提高，城市人口数量大幅度提高，城市所需的基础设施数量增加。但是，城市的总体资源是有限的，如何节约能源和高效率利用能源是城市在发展过程中必定需要解决的问题。城市基础设施所消耗的电能、热能等是较为庞大的，如何设计建筑能使其消耗的能源最少同时又不影响人们的生活体验成为了当今城市设计领域的热门话题。本文从建筑节能设计以及建筑节能中的新能源利用这两个方面来介绍有关城市建筑中的节能设计。

关键词：建筑节能;新能源利用;设计

我国目前的建筑节能设计还没有形成完善的管理体系，大多数节能设计都是房地产开发商为了吸引住户眼球所开发的低效率的节能方案，例如建筑外墙涂层保温、建筑外墙夹层保温、建筑外墙自体保温等，这些节能手段会影响建筑本身的建筑强度，导致建筑的建筑寿命以及建筑抗震性降低。这些节能材料的存在还会使得建筑的火灾发生率上升，加大居住风险。同时一些外墙节能材料存在年久失修剥落的可能性，使得其具有一定的高空坠物风险。事实上，科学的建筑节能设计可以避免以上问题的出现，同时还能降低节能设计的成本。

一、建筑节能设计

建筑的节能设计主要是指其对太阳能的利用以及储存，保证建筑根据不同地区、季节以及气候的要求达到保温以及散热的目的。

（一）建筑体型节能设计

建筑的体型决定了其基本的散热率和得热率。建筑体型节能设计的主要方案有控制建筑体型系数、控制建筑表面积系数以及选择合适的长宽比等。建筑的体型系数是指建筑外层与空气所接触的外表面积与其所包围的建筑体积之比，体形系数越大，说明建筑散热率越大，能耗就越高，一般来说建筑体型系数都控制在0.3以下。从获取更多日照同时降低散热率的角度来看，建筑的表面积系数越小越好，轴向为东西向的长方形建筑节能效率最高，而正方形建筑次之，轴向为南北向的长方形建筑节能效率最低。建筑的长宽比对于建筑的节能设计的影响与建筑朝向有关，当建筑朝向正南方向时，建筑长宽比越大，节能效率越高。当建筑朝向与朝南向呈67°角时，建筑长宽比對于建筑节能效率基本无影响。而当建筑朝向与朝南向垂直时，建筑长宽比越大，则节能效率反而越小。

（二）建筑朝向节能设计

我国大部分地区都位于北回归线以北，太阳光在全年的时间里都是从南方照射，故我国建筑的朝向一般都是以朝南为主。但由于建筑本身的成本要求，并非所有户型都是朝南向设计。在这种情况下，则应综合考虑建筑当地的气候条件、地理条件以及建筑用地规模等因素，因地制宜的合理确定建筑朝向，使得建筑在获得最佳或最接近最佳朝向的同时还能够最大限度的利用光照。在北方寒冷地区，建筑朝向应与冬季主导风向成一定角度，使得冬季建筑能够高效率保温;而在南方炎热地区，建筑朝向应与夏季主导风向平行从而提高建筑的通风散热速率。

二、建筑节能中的新能源利用

建筑节能中的新能源利用是指在建筑设计中引入新能源利用概念，降低采暖、制冷、照明、通风、给排水等系统中的能源浪费，并且提高新能源的利用率。

（一）太阳能制冷系统

太阳能制冷系统主要能够实现两种能量转换。一是太阳能转化为电能，通过太阳能电池板将太阳光吸收并转化电能使用;二是太阳能转化为热能，利用吸收式制冷技术来实现制冷系统的运作。第一种能量转换方式较为简单但是能量转换效率较低，成本较高。因此市面上使用较多的太阳能制冷系统为太阳能转化为热能，再通过压缩机或蒸汽喷射制冷系统完成制冷。

（二）太阳能供暖系统

太阳能供暖系统的主要设备是太阳能热水器。目前太阳能热水器在我国阳光充足的地区已经得到了较大规模的应用，其利用形式也各不相同。太阳能集热器在持续集热的集热方式下提供的热水温度较低，因此在利用太阳能进行供暖时就可以使用这些低温热水供应的设备。平板式太阳能热水器是获取热水较为简单的方式，但因其抗寒性能较差，在南方冬天的供暖时得不到较为充分的利用。在实际生活中，太阳能是在具备阳光条件时热水以及供暖的首选，同时在企业生产过程中对热水要求不高的情况下也可以使用太阳能热水以及供暖设备。

（三）太阳能房的设计建造

太阳能房是指利用太阳能转化来供给人们常规生活中的各种能源如热能、电能等。通过太阳能集热器等设备将太阳能转化为室内的热能，可以使室内保持一定的温度，从而可以在高原地区阳光充足但温度不稳定的条件下使用。同时可以通过太阳能电池板供给人们生活所需要的电能等。但是由于目前科技水平下，对于太阳能的利用效率开发程度还不够，所以太阳能房目前还未得到较大规模的实际应用。

（四）地热能供暖系统

地热能可以用于发电、供暖以及空调制冷，其中用于发电是地热能最主要的能量转换方式，和普通发电程序一致，地热能也是先将热能转化为机械能再转化为电能。同时地热能也可以直接用于室内的采暖空调、烹饪、沐浴等，由于其利用方式较为简单，目前已经获得了较为广泛的应用。

（五）土壤源热泵空调系统

空气源热泵系统、地表水热泵系统、地下水热泵系统都是建筑空调系统中的天然能源利用方式。土壤源热泵空调系统属于能源循环的利用方式，其将地球表层的地热能源作为冷热源进行能源转换，不受地域限制，储量广泛的同时还是清洁能源。因其能源循环的特点，在实际应用中不会将热量、水蒸气以及污染物排放入大气，符合可持续发展的理念。与传统的空调技术相比，土壤源热泵空调系统的运行费用更加低廉，占地面积较小，基本无污染物排放，在最大能源利用的基础上达到了环境保护的目的。

三、结语：

建筑的节能设计一直是一项较为复杂也较为系统的工程，在建筑设计的各个环节中都应将其节能设计考虑在内。建筑节能设计的发展需要各个领域包括政府、房地产开发商、设计单位以及民众等各个领域的大力配合以及相互支持，政府应当强化建筑节能法制建设，让建筑节能有完整和系统的法律支持;房地产开发商需要改变功利思想，为建筑节能设计提供相应的资金支持;设计单位需要以科学的建筑节能设计为目标提高自我知识水平;民众则需要提高自我的节能意识，为建筑节能设计提供更大的市场空间。

参考文献：

[1]周勇刚.浅析建筑节能及新能源的应用[J].建材与装饰，2018（38）

[2]简馨凯.建筑节能与建筑设计中的新能源利用[J].住宅与房地产，2018（30）

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