探討建筑節能與建筑設計中的新能源利用

吳 瓊 李江龍 王金花

（北京華茂中天建筑規劃設計有限公司，北京 100000）

探究建筑節能與建筑設計中新能源的利用，可以在有效幫助人們了解新能源及其在建筑節能設計中所發揮的重要作用的同時，也可以為建筑設計人員實際開展建筑節能設計工作，并靈活將新能源利用其中提供必要理論參考與實踐指導。因此本研究同時具有較高的理論意義與實踐價值。

1 將新能源運用在建筑節能設計中的重要性

在建筑節能設計中，設計人員通過充分結合建筑設計的具體要求，在切實結合相關設計規程規定的基礎上，對包括風能、太陽能等在內的各種新能源進行充分利用。一方面，可以最大程度地降低建筑能耗，有效提高建筑設計的節能性。另一方面，也可以在有效完成建筑設計工作的同時，實現控制建筑設計成本，擴大建筑設計經濟效益的根本目標[1]。這主要是由于新能源屬于清潔型能源，具有可再生、可循環的特性，將其運用在建筑節能設計中，可以有效防止建筑設計對周圍生態環境造成污染與破壞，實現人與自然的和諧統一。同時大量使用可循環再生的新能源，因此類能源安全可靠、成本較低，故而有助于提升建筑節能設計的安全可靠性與經濟實用性。

2 新能源在建筑節能與建筑設計中的實際運用

2.1 風能的利用

1） 自然通風，風能作為一種新能源，具有潔凈無污染、可再生等優勢特性，通過將其運用在建筑節能設計中，有效利用自然風能，可以達到有效改善建筑室內空氣環境、調節室內溫度等重要作用，最大程度地減少空調等設備的使用從而實現建筑節能。例如，在某教學樓設計中，設計人員通過充分結合當地夏季東南風這一主導風向，并對建筑內部各空間使用功能進行充分考量，采用連廊的設計方式并將建筑底層架空，由此形成形成一個自然通風道，使得夏季風可以被有效引入庭院內部，實現持續空氣流動，從而達到優化庭院自然通風環境的效果。此外，在建筑內部設計有走廊，同時設有走廊高側窗，在適當減小建筑進深下，借助自然通風的方式有效改善室內熱環境，將人性區域與地面距離1.5m 位置處的風速控制在1m/s 到5m/s，從而切實提高建筑內部舒適性。

2） 變頻系統，同樣在使用風能的過程中，設計人員可以引進變頻技術，從而更好地完成建筑節能設計，獲得更加理想的建筑節能設計效果。仍然以該教學樓建筑為例，考慮到此類建筑的使用時間具有一定的靈活性，因此設計人員通過運用變頻式新風熱回收系統，將二氧化碳濃度作為該系統最為關鍵的控制參數。當二氧化碳濃度不超過1000ppm 時，系統將自動關停風機。反之，當二氧化碳濃度超過1000ppm 時，引入了變頻技術的新風熱回收系統將會自動啟動風機，使之處于運行狀態。此時在系統的運作下，可以同時完成室內外的空氣和熱量交換，將排出空氣的冷熱量最大程度地進行保留，進而有效改善室內空氣環境，并實現節約能源的效果。

2.2 太陽能的利用

太陽能光伏發電的使用壽命相對較長，不僅可以完成獨立發電，同時也支持并網運行，加之其對環境無污染，因此非常適用于建筑節能設計。例如在某地區宿舍樓建筑項目中，由于當地日照充足，峰值日照時間可以達到4.5h 以上，具有較大的太陽能年輻射量，因此在建筑節能設計中，設計人員采用太陽能光伏發電系統，在為建筑整體提供充足照明，切實滿足建筑照明需求的同時，可以達到降低建筑能耗的效果。在該建筑中，使用的太陽能光伏發電系統的重要組件為，具有較高效率的晶體硅太陽能電池，設計人員在充分參考建筑所在位置的經緯度坐標、峰值日照時間等重要參數下，在基地北側屋頂位置處，呈37°傾角設置了光伏屋頂電站[2]。其接入電網系統的電壓等級為0.4kV,預計裝機容量達到60kW。通過運用太陽能光伏發電，可以有效為建筑照明、暖通空調設備等提供源源不斷的電能。

2.3 地熱能的利用

同樣歸屬于新能源范疇的地熱能，也具有清潔、無污染等特性。在進行建筑節能設計的過程中，設計人員可以結合實際情況，采用熱交換儀器，對地表下土層溫度進行轉化，即將其轉化成冬季熱源，供冬季室內取暖或是建筑內部生產熱水、發電等使用。而在當前我國許多北方城市地區，在建筑節能設計中通過使用地熱新能源實現供暖或生產熱水，大大降低了以往在建筑供暖供熱中，煤炭和電能的使用量，不僅有助于控制建筑整體能耗，同時也能夠達到建筑節能減排的效果。另外，在部分游泳館建筑設計中，設計人員選擇利用地熱能用作地熱空調，在有效保障地熱空調綠色無污染的基礎上，借助地熱能對泳池中的水進行加熱，保障游泳池始終可以保持適宜水溫，進而將煤炭能源使用量降至最低，并達到減少碳排放量的目的。

3 結語

總而言之，在建筑節能設計中靈活運用各種新能源，不僅可以有效幫助降低建筑能耗，提升建筑物整體節能水平，同時對于控制建筑設計成本和保護生態環境也具有重要的幫助作用。因此在實際進行建筑節能設計的過程中，設計人員需要充分結合建筑工程的實際情況，參照具體設計要求與設計規范，合理運用太陽能、風能等各種清潔型、可再生新能源，并積極運用變頻技術等先進科學技術，使其應有效用得以發揮至最大。