建筑节能与建筑设计中的新能源利用

曹帅

甘肃筑鼎建设有限责任公司 甘肃 兰州 730000

1 建筑节能新能源应用背景

随着城市化加快，我国建筑业面临新的发展机遇。在建筑领域，利用新能源进行节能设计已成为研究的热点，以应对生态环境问题。通过加大节能技术和新能源应用，可降低能源消耗、减少污染物排放，提高建筑行业竞争力，并促进可持续发展。因此，有必要在建筑中加强节能与新能源的应用，实践节能环保理念，提高施工质量，创造绿色无污染施工环境，解决生态污染和能源紧张问题。为此，需要在建筑设计中充分采用节能技术、利用新能源，及时创新传统建筑理念，加大新能源应用力度。相比传统能源，新能源具有清洁环保等优势，能减少对周围环境的污染，取代传统能源，为建筑企业带来更多经济效益。为最大限度发挥新能源应用效果，应因地制宜、考虑资源利用过程中的问题，在确保施工安全的同时降低成本，促进无污染能源的转化[1]。

2 建筑设计中节能技术的应用原则

随着全球能源资源的紧张和环境问题的日益突出，节能减排已经成为建筑行业的重要使命。在建筑设计中，应用节能技术可以有效地降低能源消耗和环境污染，提高建筑物的可持续性和经济效益。建筑设计中节能技术的应用原则主要有以下几个原则：

2.1 节约能源

在建筑设计中，应注重采用被动式太阳能源利用的设计方法，如利用太阳能进行采光、供暖和制冷等。此外，节能窗的设计也是节约能源的重要手段，如采用低辐射玻璃、双层玻璃等，提高窗户的保温性能和隔热性能[2]。

2.2 降低能耗

建筑设计应注重降低能耗，采用高效的设备和系统，如热回收系统、高效水处理设备等，以减少能源的浪费。此外，利用建筑设计和材料等手段，如采用保温墙体、中空玻璃等，提高建筑物的保温性能和隔热性能，降低能耗[3]。

2.3 资源优化

建筑设计应注重资源的优化利用，如通过合理设计建筑结构和空间，提高建筑物的利用率和空间效果，减少资源的浪费。此外，材料的选择也是资源优化的重要方面，如选择可再生材料、低能耗材料等，减少对自然资源的依赖[4]。

2.4 环境保护

建筑设计应注重环境保护，采用环保材料和技术，如采用零甲醛板材、无污染涂料等，减少建筑对环境的污染。此外，通过优化设计，如采用多层次绿化、噪声隔离等手段，可以有效地减少建筑物对环境的负面影响[5]。

2.5 健康舒适

建筑设计应注重健康舒适，创造一个舒适、安全、健康的室内环境。例如，通过室内空气调节系统、健康照明系统等设计，提高室内环境的品质和舒适度。同时，合理安排自然通风和采光，保证室内空气的新鲜和光照的充足。这样的设计可以提升人们的生活质量，同时也有助于提高工作效率和健康状况。

2.6 技术先进

建筑设计应积极引入先进的技术和设备，如智能控制系统、数字化管理系统等，实现建筑能源管理的智能化和自动化。这些技术的应用可以有效地提高建筑能源利用效率和管理效果，使建筑更加节能、环保和舒适。

2.7 经济合理

建筑设计应注重经济合理性，在满足节能、环保、舒适的前提下，合理控制建筑成本和维护费用。例如，在材料的选择上，应同时考虑其性能和价格；在系统的选择上，应考虑其稳定性和维护成本。此外，设计师还需要根据项目的实际情况，制定合理的预算和控制方案，确保项目的经济可行性。

2.8 可持续发展

建筑设计应遵循可持续发展的原则，关注人类健康、生态环保和社会发展。在材料的选择上，应优先选择可再生、可循环利用的环保材料；在能源的利用上，应优先选择清洁、可再生的能源；在设计的理念上，应注重与自然和谐共生，营造一个宜居、健康、和谐的人居环境。

3 新能源在建筑节能设计中的应用价值

3.1 降低能源消耗

目前，我国城市中的公共建筑越来越多，其能耗也在增加。在设计节能公共建筑时，要考虑区域特点，降低建筑的体积系数，保持墙体隔热，在建筑设计中有效利用新能源，实现节能降耗。例如，在设计中，需要充分利用建筑内部的自然通风和照明，以达到控制室内温度和降低能耗的目的。此外，还应考虑不同的地区和气候条件，选择不同类型的家庭。例如，在北方寒冷地区，可以采用南北走向，外部大门和天井可以增加自然采光，降低冬季电力压力，节省冬季能源消耗。

3.2 提升能源利用率

在过去，建筑设计更注重实用性、商品性，在工程建设中需要消耗大量的能源资源。随着建筑节能、环保等理念的引入，传统的住宅开发方式也发生了变化。建筑业已开始推动在建筑设计中更多地使用新能源和太阳能、风能等清洁能源。重点是材料的选择和运输过程中的控制，以避免材料浪费。对固体废物进行二次处理，以最大限度地利用固体废物。例如，在使用热水供应系统时，安装太阳能热水器可以最大限度地利用太阳能。在供水方面，每层楼都提供热水，以实现建筑内较低的温度和较高的供暖流量。通过使用保温材料，可以最大限度地减少热水在水运过程中的能耗，从而提高热能的利用率。

4 建筑设计中节能技术的应用

总的来说，建筑设计中的节能技术的应用不仅有助于降低建筑对环境的影响，还能提高人们的生活质量。在未来，我们期待看到更多的创新节能技术在建筑设计中得到应用和发展。

4.1 自然通风设计

自然通风是一种传统且高效地节能技术，通过合理地设计，可以减少建筑对机械通风的依赖，从而减少能源消耗。自然通风的原理是利用室内外空气的温差和气压差，使空气形成流动，从而带走或引入室内热量。

4.2 雨水收集利用

雨水收集利用是指将建筑物屋面和地面的雨水收集起来，经过处理后用于浇花、冲厕所等。这项技术可以有效减少建筑对水资源的消耗，同时节约用水。

4.3 建筑立面节能设计

建筑立面节能设计主要是通过合理设计建筑的外立面，来减少建筑物对太阳辐射的吸收，从而降低室内温度。常用的立面节能设计有：采用遮阳板、利用植被遮阳、选用低辐射玻璃等。

4.4 绿色建筑材料

绿色建筑材料是指那些低能耗、低资源消耗、可重复使用和再生利用的建筑材料。这类材料的使用可以有效降低建筑在其生命周期中对环境的影响。

4.5 建筑照明节能设计

照明是建筑中能耗的重要组成部分。建筑照明节能设计主要通过合理选择照明设备、布置方式和控制方式，来达到节约电能的目的。例如使用LED灯、合理布置灯具位置、采用智能照明控制系统等。

4.6 建筑能源管理系统

建筑能源管理系统可以实现对建筑物内各类能源设备的集中管理和监控，从而实现能源的优化使用和有效管理。通过建筑能源管理系统，我们能够实时了解建筑物地能源消耗情况，及时发现和解决能源浪费的问题。

4.7 高效建筑保温技术

高效建筑保温技术是通过对建筑物的围护结构和采暖系统进行高效地保温设计，来减少能源的消耗。常用的保温技术有：外墙保温、屋顶保温、门窗保温等。此外，还可以通过采用高效节能的采暖系统和设备，以及合理安排建筑物的朝向和间距等方式，来进一步提高建筑的保温性能。

5 建筑节能与设计中新能源的应用

随着全球能源需求的不断增长，新能源的开发和利用逐渐成为建筑节能和设计中不可或缺的一部分。本文将介绍建筑节能与设计中新能源的应用，主要包括太阳能采光、太阳能热水器、新能源供暖、风能发电、地源热泵技术、建筑一体化光伏和海洋能发电等方面。

5.1 太阳能采光

太阳能采光是一种利用太阳能进行室内照明的技术。其特点在于环保、节能、安全可靠，且太阳能电池板安装灵活，适用于各种建筑物。然而，太阳能采光也存在一些缺点，如受天气影响较大，电池板转换效率低等。在建筑设计中，太阳能采光的应用前景广阔，尤其在生态建筑和绿色建筑中，太阳能采光成为其重要的节能手段之一。例如，在住宅区楼顶安装太阳能电池板，既可以提供生活用电，又能够降低能耗。此外，太阳能采光还可以与玻璃幕墙、遮阳系统等结合设计，提高建筑的节能效果。同时，随着技术的不断发展，太阳能电池板的转换效率也将不断提高，太阳能采光的应用将更加普及。

5.2 太阳能热水器

太阳能热水器是利用太阳能将水加热的一种装置，具有节约能源、减少污染、经济实惠等优点。根据安装方式，太阳能热水器可分为固定式和分体式两种。其中，固定式太阳能热水器适用于平屋顶，而分体式太阳能热水器则适用于各种类型的建筑物。随着技术的不断发展，太阳能热水器在国内外得到了广泛应用。然而，受天气、地理位置等因素影响，太阳能热水器供热不稳定。因此，在推广应用中，需要结合其他能源设备，以保障用户供暖需求的可靠性。未来，随着技术的不断创新和成本的降低，太阳能热水器将更加普及，市场份额也将进一步扩大。

例如，常用的热水供暖集热系统，该系统主要依靠太阳能发电设备，然后通过循环泵加热，以达到加热和收集的目的。在建筑的顶层设计中，需要使用合理的布局，将太阳能收集的热量输送到建筑顶部，并将其转化为辅助热源。由于采集系统种类繁多，周期长，因此有必要从建筑的角度对不同的采集系统进行合理的选择。

5.3 新能源供暖

新能源供暖是指利用可再生能源进行供暖的一种方式，具有节约能源、减少污染、安全可靠等优点。新能源供暖的方式有多种，如地源热泵、水源热泵、生物质能等。其中，地源热泵技术是一种高效、节能、环保的供暖方式，通过利用地下浅层地热资源来达到供暖和制冷的目的。尽管新能源供暖初期投资相对较高，但随着技术的不断发展，成本也在逐渐降低，随着北方地区集中供暖的逐步推进和政府对新能源的支持，新能源供暖的发展前景广阔。未来，新能源供暖将逐渐替代传统供暖方式，成为北方地区主要的供暖方式之一。

5.4 风能发电

风能发电是指利用风能进行发电的一种技术，具有可再生、清洁、安全、无噪声等优点。风能发电的原理是利用风力作用在风轮上，使风轮旋转，从而带动发电机发电。风能发电不仅可以减少对环境的污染，还可以降低对化石能源的依赖。在建筑设计中，风能发电可以作为独立的电力供应系统，为建筑物提供充足的电力。同时，还可以将风能发电技术与建筑一体化结合设计，提高建筑物的节能性能。然而，风能发电受地理位置、气候条件等因素影响较大。因此，在推广应用中，需要因地制宜地选择合适的发电方案，并进行长期运营维护，确保电力供应的可靠性。随着技术的不断发展，风能发电的规模和应用范围不断扩大。未来，风能发电将成为全球重要的可再生能源之一，将在能源供应中占据重要的地位。

5.5 地源热泵技术

地源热泵技术是一种利用地球表面浅层地热资源进行供暖和制冷的技术。地源热泵技术可以通过输入少量的高品位能源（如电能），将地球表面浅层地热资源转化为可供建筑物使用的低位热源。在建筑节能与设计中，地源热泵技术的应用可以提高建筑物能效比和减少对环境的影响。具有高效、节能、环保等优点，可以大大降低建筑的能源消耗。地源热泵技术的原理是利用地下土壤、地下水等介质中的能量，通过地源热泵将介质中的能量提取出来，用于建筑的供暖和制冷。地源热泵技术不仅可以降低能源消耗，还可以减少对环境的污染和对化石能源的依赖。然而，地源热泵技术的初投资相对较高，且受地理位置限制较大。但随着政府对新能源的支持和技术的不断发展，地源热泵技术的应用范围不断扩大。未来，地源热泵技术将成为建筑节能和设计中重要的技术之一。

5.6 建筑一体化光伏

建筑一体化光伏是将光伏发电系统集成到建筑物中的一种技术。光伏电池板可以作为建筑物的外墙、屋顶、窗户等部分的建筑材料，使其成为建筑的一部分，实现光伏发电与建筑的一体化，从而可以在保证建筑功能的同时，实现建筑的节能和可再生能源的利用。这种技术不仅可以为建筑物提供电力供应，还能优化建筑物的能源利用结构，进一步降低能耗和减少对环境的影响。建筑一体化光伏的优点包括：提高建筑物的能源利用效率、减少对环境的污染、节省空间等。然而，建筑一体化光伏的初期投资相对较高，且对光伏电池板的维护提出了更高的要求。在推广应用中，需要充分考虑其经济性和技术可行性。随着政府对可再生能源的支持力度加大以及技术的不断发展，建筑一体化光伏的发展前景十分广阔。未来，随着技术的不断发展和成本的降低，建筑一体化光伏将成为建筑节能和设计中重要的技术之一。

5.7 海洋能发电

海洋能发电利用海洋中的能源为建筑提供电力，包括潮汐能、海浪能和海流能等。它是通过利用海洋能量驱动发电机发电，源自太阳辐射和地球自转。海洋能发电具有可再生、清洁、储量大等优点，可以减少环境污染并降低对化石能源的依赖，提高能源利用效率。在建筑节能设计中，海洋能发电可作为独立电力供应系统，也可与风能发电、地源热泵等技术结合使用，进一步提高能源利用效率。尽管初期投资较高，但随着技术进步和政府支持可再生能源的加大，海洋能发电具有巨大的发展潜力，在全球能源供应中将扮演重要角色。

6 结语

总之，建筑业在现代社会中发挥着至关重要的作用，直接影响着人们的工作、生活和社会发展。建筑设计中促进新能源及节能技术的应用是一个综合性、系统性的课题，要把这种方法应用到实践中，就必须把它与具体问题联系起来，抓住重点。在施工过程中，对存在的问题进行分析、识别，并提出相应的解决方案。以应用新能源为第一立足点，合理开发利用现代新能源，掌握新能源的使用方法和开发过程。此外，在建筑设计和施工过程中，实施可持续绿色发展战略是打破传统建筑业发展瓶颈的有力举措，为了融合新时代的建筑设计思想，建筑业的整体发展应该被视为一个长期的规划目标，使其成为一种可以节能和保护环境的建筑形式。