新能源品牌建筑及其技术研究

唐弘涛 童滋捷 任智慧

【摘要】本文在对新能源建筑和技术进行探讨时，建立在我国目前能源缺乏以及建筑使用功能逐渐升高的背景下，并对太阳能技术、风能技术以及生物质能技术在建筑中的应用进行了分析，从而使建筑在设计和技术使用方面迈向新的发展阶段。

【关键词】新能源品牌建筑；技术；太阳能；风能；生物质能

【DOI编码】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.01.054

Research on Brand Building of New Energy and Its Technology

TANG Hong-tao，TONG Zi-jie，REN Zhi-hui

（China Construction Bureau〔Shanghai〕Co.，Ltd.，Shanghai 201812，China）

Abstract：When discussing new energy buildings and technologies，this paper is based on the background of Chinas current lack of energy and the gradual improvement of building functions，and analyzes the application of solar energy technology，wind technology and biomass energy technology in buildings，so that the design and technical use of buildings will step into a new development stage.

Key words：new energy brand buildin；technology；solar energy；wind energy；biomass energy

人们生活和发展的基础就是能源，并且经济高速的发展过程也离不开能源的支持。能源问题已经成为当今世界急需解决的问题，人们因为自然环境的恶劣以及能源短缺，开始对太阳能、风能以及生物质能等新能源的使用提高了重视。在建筑行业当中能源的消耗无处不在，其中供暖、空调、通风以及照明系统在消耗能源方面居于全国总消耗量的百分之三十。随着城镇化进程的推进，建筑行业不断地扩大发展，因此对于在建筑中使用新能源技术具有重要的意义，从而使我国建筑行业向着节能方向发展，并逐步改善生态环境，最终实现全面可持续发展的战略目标。

1新能源建筑的含义

建筑中常用的能源使用太陽能、风能、生物质能等新能源进行替换，从而使建筑中的供暖、热水、空调、照明、通风以及动力等系统功能在直接或者间接方面得到有效供应，从而使人们在生产和生活中的相应要求得到更好的满足，这种建筑就是新能源建筑[1]。新能源建筑中包括了太阳能建筑、风能建筑、生物质能建筑以及地热能建筑和综合所有新能源的建筑等。

2相关建筑技术

2.1太阳能技术

建筑技术中的太阳能分为两种：主动式太阳能建筑技术和被动式太阳能建筑技术[2]。

2.1.1主动式

建筑在获取、储存以及输送太阳能时，对集热器、蓄热器、管道、风机以及泵等设备进行使用，从而使太阳能设备设施以及建筑一体化技术在整个建筑中得到有效应用[3]。垂直的墙板、遮雨板以及支撑框架组成了集热系统。其中保障气体流动性的系统构成主要为风机和管道。而建筑外的墙体一般会设置太阳墙板，并且墙板上面会有孔洞，需要依照设计要求来对墙体和太阳墙板之间的距离进行确定，通常情况下距离都会设置为20厘米左右，中间的孔隙会和建筑中的管道进行连接，也就是内部的通风系统，并将风机安装到管道内，从而使空隙中的空气得到流通和输送。

2.1.2被动式

在获取、储存和输送太阳能的过程中，对于复杂性的控制系统不进行借助，从而使建筑实现太阳能技术应用。根据收集太阳能的方法可以分为三种技术：直接性技术、间接性技术和混合性技术。技术中具有五种基础性要素，即采光面或者收集装置、吸收热量的装置、储存热量的材料、热量传输的系统以及控制装置。这五种要素不管使用哪种被动式技术都需要对其进行满足。

1）直接性技术

对建筑室内的朝南窗户进行充分的运用，使冬季阳光也能够通过窗户进入室内，使用的窗帘需要具备保温性能，从而可以在夜间将窗口挡住，或者可以采用保温板遮挡。室内的地面建造的材料可以使用砖、石或者混凝土等具有一定储存热量功能的材质。在地面铺设时厚度、面积方面的决定，需要根据整个室内供暖温度来进行计算[4]。白天阳光进入室内的主要方式就是依靠窗户、侧窗以及天窗等，在对其进行设计的过程中，需要对多云等无阳光天气进行考虑，同时还要考虑窗户的热稳定性。窗户的朝向设计可以依据寒冷季节的天气变化，保证阳光能够直射到室内，同时还要确保热量能够被储存。对于热量扩散的阻隔能力需要保证其大于或者等于双层玻璃，在对窗户的接缝处以及窗框的材质进行选择时，需要保证其能够使热桥效应和冷风进入室内的情况最大程度地进行降低。

2）间接性技术

将太阳的温度输送到室内中，可以采取集热蓄热墙、双层呼吸式玻璃幕墙以及墙体采用隔热透明的材质等措施来进行太阳能获取。集热蓄热墙分为两种：太阳能透射墙和水墙。蓄热墙的玻璃面可以将白天中太阳的温度进行吸收，然后通过较厚的墙体将热量进行储存，当夜晚到来时热量可以从墙体的室内部分进行散热。进出的风口被设置到墙体的上下两个部分，主要目的就是为了能够使白天室内的温度得到持续性的升高。室内中的温度主要是通过白天墙体对太阳辐射的能量进行吸收，然后在通过墙体将所获取的热量传送到室内；蓄热墙和玻璃之间的空气因为得到了墙体表面的加热，其产生的热空气就可以经过上风口进入到建筑内，而下风口则是将室内中的冷空气排出到两者之间的间隔当中，从而使室内室外实现冷热对流循环；当夜晚到来就可以将通风口关闭。

3）混合式技术

就是在上述的基础上增加储存热量的屋顶、阳光房以及增设对流环路等[5]，并对太阳能的热量进行收集。阳光房可以在建筑中主卧的朝南方向进行建造。在对阳光房进行设计时，应该保证其窗户具有足够的面积，并且地面也要使用能够储存热量的材质，主卧和阳光房之间使用保温窗隔开。当夏季时为了避免阳光房出现高温的情况，可以在其上方设计几个排气孔和遮阳设施，并依据实际情况进行调节。储存热量的屋顶，可以起到冬季供暖以及夏季降温的作用，其屋顶构成主要包括了：具有储热效果的密封水袋、金属薄板顶棚、不能进行移动的保温盖板等。对流环路就是为了实现对热量进行收集而通过利用冷空气和自身温度所形成的温差的设备，最终在主卧室形成循环流动。

2.2风能技术

风能技术也可以分为主动式和被动式两种。其中被动式的风能建筑技术也就是所谓的自然通风。主要就是指建筑在对风能进行获取、储存和传输过程中对于具有复杂性的控制系统以及机械设备都不进行利用。在建筑中所使用的自然通风技术可以分为3种方式：通风采用风压的作用、通风采用热压的作用以及通风采用二者相结合的方式[6]。自然通风的利用原理就是风在自然状态下所形成的自然压强。可是三种方式中，只有风压是对自然通风的压强进行了利用，而热压所利用的原理是通过气温和湿度方面所出现的差异性从而使风在浮动过程中所形成的压力。所以，为了能够使整个建筑在自然通风方面能够产生巨大的效果，相关建筑设计者通常会使用不同的自然通风方法。

实现建筑的自然通风主要有4种方法：单侧通风、穿堂风、烟囱效应以及反烟囱效应等。在对建筑的功能配置进行设计时，需要考虑其平面以及剖面对空间的利用能力，同时还要对热量的产生以及热量的需求进行考虑，从而使配置在最大限度上得到集中[7]。在设计空调的空间位置时，应该对其绝热性能进行充分考虑。主要有两个方面：依据建筑周边的风向以及环境特点，在对建筑的外观、方向以及分布情况进行设计时，尽量使自然通风得到充分的获取；风的流向变化会随着建筑物的外观表现以及建筑物的分布特点而不断进行改变。对建筑物室内的气流分布情况产生影响的主要有，导风帽、导风板、窗户安装的形式、窗户的面积大小、窗户安装位置以及开关窗户的形式等建筑构建。

比如，住宅建筑在进行室内降温的过程中，使用自然通风是主要利用风能的被动形式，其中实现的方式有两种：1）将室外的风引入到室内中，然后让风通过身体表面，从而使身体表面的皮肤汗液得到快速的蒸发，让人们感受到清凉，这种方式主要适用于天气比较炎热以及空气较为潮湿的区域；2）将夜间的冷风引入到室内中，从而使室内的一些储存热量的材料可以将热量进行充分的散发。等到第二天因为冷空气而出现冷却地储存热量的材料就可以作为热库进行使用，能够保证室内温度上升的速度得到有效降低，这种方式适合应用在早晚温度差异较大且天气炎热干燥的区域。想要使整个建筑的自然通风在利用风压后获得最佳的效果，可以在建筑设计之前，就对该处的天气情况，场地周边情况以及局部的自然风情况等进行充分的调查和了解。通风措施的设计可能会受到诸多因素的影响，如该处的自然风频率、风速的平均情况、风向的分布情况、没有风日子的占比以及该处周围的建筑物和植物状况等。

主动式主要是指在建筑物中使用风力发电技术。可以将小型或者微型的风力发电应用到建筑设计中，其风车主要高度在3米到5米的范围内，同时风车的叶片一般都会选择2米到4米的直径范围[8]。风力发电技术可以使建筑物在夜间的照明得到保证。在对风力发电进行设计时，需要对该区域周围的风力情况进行充分的了解和掌握，并且还要对所应用的设备所产生的噪声问题进行考虑，防止因为噪声过大而给周围社区居民带来严重的影响。风力发电机在城市中的发展受到阻碍的主要原因就是噪声的问题无法得到有效的改善和解决。当前，已经有了针对噪声而生产的静音型产品。

2.3生物质能技术

现有的生物质能技术中火坑技术、沼气技术以及城市垃圾焚烧热点联产技术等已经成为现有的较为成熟性的技术。火坑技术常常被应用在北方农村的取暖当中，他们通过燃烧秸秆等农作物来获得热量，但是该技术使能源造成了一定的浪费，因此需要使用一种节能性的火坑技术。沼气在农村地区存在丰富，因此在建设过程中可以充分地对沼气利用进行考虑，如沼气灶、沼气灯等。在对养殖方面进行建设时，可以对动物粪便形成的沼气进行考虑应用，同时在发电过程中还可以考虑使用热电联产设备来进行，使养殖场中日常的用电得到有效保证，产生的余下电量还可以输送到国家电网中。在建筑较为大型的居住场所时，可以对垃圾焚烧设备建造进行考虑，这样可以使居民日常的生活垃圾得到有效处理，还能够通过燃烧这些生活垃圾所产生的热量来进行取暖或者烧制热水。但是对该方法进行使用时，需要在对建筑进行设计时就要对垃圾站是否满足此类功能进行考虑，同时在对垃圾站和焚烧炉的位置进行选择时，应该要对它的科学性和合理性进行充分考虑，从而使二次污染的情况得到有效预防。

3结语

人与自然和谐共生的基础就是确保生态环境得到有效的保护，随着社会经济的发展，能源短缺的问題逐渐展现出来，为了能够解决能源短缺和社会发展之间的矛盾性问题，新能源的利用逐渐被人们所重视，特别是在建筑方面对新能源技术进行充分的应用，有助于建筑行业的发展，同时也符合社会发展的趋势。可是在建筑设计中对新能源技术进行应用还存在着许多需要考虑的问题，如在新能源利用方面的效率还比较低、对于新能源和建筑实现一体化方面还缺乏一定的思考，在对新能源中的关键性技术的研究和创新、相关政策法规的建立、新能源产业的发展等还存在许多的阻碍，因此，想要使新能源技术在建筑行业中得到充分的应用和发展，还需要社会各部门之间的共同努力。

【参考文献】

[1]王明亮，董迪，雷凯，等.常见绿色建筑技术分析[J].居舍，2022（13）：80-82.

[2]刘世炜.基于专利分析的装配式建筑技术发展现状研究[J].江西建材，2022（4）：6-7.

[3]泽临.结构与建筑技术：雕琢细节精益求精[J].中国人力资源社会保障，2022（4）：60-61.

[4]刘熙阅.城市住宅被动式超低能耗建筑技术应用分析[J].中国住宅设施，2022（3）：133-135.

[5]推广超低能耗建筑技术需多方协同[J].江西建材，2022（3）：36.

[6]张笑笑.绿色建筑技术在历史建筑保护中的运用[J].环境工程，2022，40（3）：303.

[7]倪海琼.推广超低能耗建筑技术改善农村人居环境[J].中国勘察设计，2022（3）：37.

[8]谢斐.绿色建筑技术在历史建筑保护与更新中的应用[J].中国住宅设施，2022（2）：55-57.

【作者简介】

唐弘涛，男，1989年出生，工程师，学士，研究方向为新能源建筑及其技术研究。

（编辑：谢飞燕）