新能源对建筑设计的启示

一、我国新能源应用现状

目前，建筑大多数以石油、矿石石料、煤炭、天然气等不可再生能源为主要原料。这些不可再生的能源在运用过程中会产生大量有害人体健康的物质及气体，例如二氧化硫、二氧化碳、氮氧化合物等。这些物质都是造成环境污染、可吸入颗粒增多、生态环境破坏的重要因素。我国虽然是资源大国，但随着我国经济的快速发展，城镇化及第二产业工业化的高速发展，加大了我们对能源资源的需求，迫使不可再生能源、土地、水、原材料等资源严重短缺，人均能源占有量在全世界排倒数几位。我国大部分地区以温带季风气候为主，夏暖冬凉，冬天需要暖气开房，大批建筑物需要煤电供暖，如何在建筑中高效率的利用能源，让新能源代替旧能源发挥更大效用值得我们思考。

二、新能源在建筑中的具体运用

近年来，新能源走进建筑设计，运用新能源构造低碳环保的建筑成为了建筑设计行业的风向标。新能源是指非常规能源，是指原传统能源之外的各种能源，也指最新开发研究出来的，如太阳能、地热能、风能、海洋能等已经应用的能源，生物质能和核聚变能等正在研究阶段的、未有推广的能源。目前,应用于建筑行业最多的、规模最大的就是太阳能，每天将太阳光收集起来加以利用，经济环保，节约了能耗；同时，使人们享受新技术新能源给日常生活提供的便利。生活热水、利用光伏电池提供电源、供热采暖，太阳能制冷空调是几种比较主要的太阳能在建筑中的利用形式，运用的最具体有成效的是太阳能光电技术。太阳能光电技术广泛应用于建筑中，在建筑外侧安放太阳能热板，作为建筑物供热热源，提供给生活在建筑物里的广大用户日常运用的热力供暖、洗浴热水等等，综合利用太阳能供热系统。太阳能的光电技术增强了太阳能整合系统的性能，关键是提升建筑与太阳能系统相互之间的协调能力技术。空调是建筑中不可缺少的物品，太阳能空调技术的利用会减少二氧化碳的排放，改善生活环境。新型太阳能复合超导冷暖空调，制热时的主要能耗是以可再生的生物质燃料及太阳能，是最绿色合理的取暖方式，制冷时利用夏季地源低温的能量，通过超导系统，直接冷却房间中的空气达到制冷目的，让太阳能的供给量和用户对太阳能空调的应用需求达到平衡；新型太阳能复合超导冷暖空调在建筑中由于能全年综合利用，可以降低能源耗损，提高能源利用效率，保护生态坏境，可提高建筑节能经济效益，增强可持续发展。因此，炎炎夏季可以成功利用太阳光来冷却家庭房间或办公室——并且在此过程中不会产生令人厌恶的环境污染，消耗大量难以再生的能源。根据我国具体的地理环境使太阳能和建筑和谐搭配，我国大部分地处北纬23°26''''以北。因此，建议建筑物的南侧面采用斜型屋顶结构。首先，因为斜面的采光面积比平面大得多，可以安装更多的太阳能集热器；其次，因为在斜面上安装太阳能集热器时并不需要过多考虑前后遮挡问题，并且从建筑美学上来说造型美观。斜屋顶倾角取与当地太阳直射成90°的安装角度，有利于太阳能集热器充分发挥作用。太阳能与建筑相结合是一个利国利民的好事，能有效地降低建筑能耗，实现建筑节能的目标；将太阳能电池板和集热器安装在屋顶或屋面上，不用占取建筑用地，节约土地资源；就地安装、实施供应热水和发电上网，不用额外架设电路输电线路、安装热水管道，运用太阳能减少了对市政工程建设的压力，降低对市政配套公共设施的依赖，太阳能产品零噪音，零排放，零污染，不消耗任何燃料，人们容易接受。地热能的开发就是利用高达200~400℃的浅层地热资源进行发电，目前利用浅层地热能的主要方面主要是运用在建筑物的空气调节中，其方法就是通过热泵技术将地下低品位的浅层低温热源提取上来加以利用。地源热泵技术是一种利用浅层地热资源的既可供热又可制冷的高效节能的空调技术。热力学第一定律告诉我们能量是守恒的，而且是可以相互转换的，热泵的理论基础源于卡诺循环，与制冷机相同，是按照逆循环工作的。在设计中采用生态节能技术的实例很多，像张家港生态农宅设计、清华大学建筑设计中心大楼设计、济南高等交通专科学校图书馆等。而天津工业大学新校区是新能源在建筑设计中的成功应用的典型范烈，校园利用地热深井、地源热泵、水源热泵、LED照明、太阳能技术，打造节能、节水、资源综合利用生态绿色节约型校园。校园生态系统经过2年运行，地热深井每年可降低65%供暖成本，节约标准煤1.24万吨，减少二氧化碳排放量3.28万吨。1500余盏LED照明路灯和2000余盏LED室内照明灯组成目前世界上规模最大的商用化半导体照明示范工程，每年可节约用电130万千瓦时。天津工业大学的土壤源热泵系统被住房和城乡建设部列为可再生能源建筑应用示范项目，能源多样化创新型技术集成应用示范工程总体水平达到国内领先，多种可再生能源的利用达到了国际先进水平。对于新能源而言，无论采用太阳能，还是地热能，提高能源综合利用效率，加强资源综合利用效能，减少污染物排放，强化对于稀缺资源的替代和努力节约能源资源，以及依靠信息化最终实现能源的可持续发展，都是我们努力的方向。除此之外，从建筑设计的全局来说，建筑设计阶段要合理布局、生态布局，构造绿色建筑，与周围环境形成一体，平衡生态系统的，促成建筑成为周围生态环境的有机组成部分。构建绿色建筑体系，发展节能、节地、节水、节材和环保的绿色建筑。政府应当制定建筑应用可再生能源的鼓励政策，支持、引导建筑项目应用可再生能源；应当加强对建筑用能系统运行的科学研究，建筑用能指导信息，强化建筑用能系统的能耗监测，提高能源利用效率。

三、结语

笔者针对新能源的开发利用和建筑设计合理节能方面作了简单的探讨和分析，建筑节能推广绿色低碳技术和加强新能源的利用是缓解我国能源危机、保护生态环境污染、改善人类生活居住条件、促进社会可持续发展的一项有效措施。要想成为一名合格的当代建筑师，要重视能源的高效运用，加快开发新能源的利用，不应该只追求建筑造型上的新颖独特而忽视了能源的高消耗。在今后的建筑设计中，加强生态建筑思想建设，尊重自然环境，达到人与自然和谐相处。

作者：刘景璐李秋艳单位：天津市筑土建筑设计有限公司