楊 琳

廈門大學(xué)嘉庚學(xué)院（363105）

0 前言

我國實(shí)現(xiàn)2030年碳減排目標(biāo)的關(guān)鍵就是如何在建筑領(lǐng)域開展建筑節(jié)能。一方面建筑行業(yè)對于生態(tài)節(jié)能技術(shù)及新能源等的運(yùn)用，使得建筑能耗總體呈現(xiàn)下降趨勢，另一方面，我國相關(guān)部門也相應(yīng)加大了對新建建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行工作的監(jiān)督與檢查力度。基于此，建筑領(lǐng)域應(yīng)積極推廣生態(tài)節(jié)能技術(shù)及利用新能源，做好節(jié)能工作，從而提高建筑的能效水平。

1 實(shí)施建筑節(jié)能的重要意義

1.1 實(shí)施建筑節(jié)能是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求

作為人類賴以生存與發(fā)展的重要舉措，社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與能源的利用息息相關(guān)。因此，能源的節(jié)約與利用已成為世界關(guān)注的重點(diǎn)話題，能源短缺問題上升為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵因素。建筑領(lǐng)域從一開始的建材生產(chǎn)環(huán)節(jié)、建筑施工環(huán)節(jié)直至建筑物投入使用，每一環(huán)節(jié)都需要消耗大量能源。與傳統(tǒng)能源不同的是，新能源作為能夠與生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)的清潔能源，對環(huán)境污染較小，具有取之不盡、用之不竭的優(yōu)勢。因此，建筑領(lǐng)域全面推廣應(yīng)用生態(tài)節(jié)能技術(shù)及新能源勢在必行。

1.2 實(shí)施建筑節(jié)能是環(huán)境保護(hù)的需求

世界對能源的需求量不斷增加，現(xiàn)階段主要應(yīng)用的不可再生能源包括石油、煤炭、天然氣等，在利用過程中二氧化碳、硫化合物等氣體的排放量逐步增加，進(jìn)一步加劇了溫室效應(yīng)及大氣污染問題，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境被破壞。根據(jù)現(xiàn)有的能源使用速率來看，不可再生能源面臨枯竭的風(fēng)險(xiǎn)。因此，提倡建筑節(jié)能可延緩不可再生能源枯竭的速度，對改善生存環(huán)境及降低污染物排放量具有積極作用，從而間接改善人類的生活質(zhì)量[1]。

1.3 實(shí)施建筑節(jié)能是提高人民生活水平的需求

隨著生活水平的不斷提升，大家開始追求更為舒適且現(xiàn)代化的建筑生活環(huán)境。在這種環(huán)境下不可避免地需要消耗大量能源。因此，應(yīng)在保證人們生活舒適度的基礎(chǔ)上，運(yùn)用先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)及新能源，降低建筑能耗。

2 可再生能源在建筑中的應(yīng)用

2.1 太陽能的應(yīng)用

2.1.1 光伏能源技術(shù)

光伏能源技術(shù)主要是利用太陽能電池組件采集太陽能資源，將采集的資源運(yùn)用一定技術(shù)手段轉(zhuǎn)換為電能資源，再經(jīng)過系統(tǒng)中逆變器的操作，將電能資源轉(zhuǎn)化為可供利用的交流電。該技術(shù)主要應(yīng)用于建筑行業(yè)的電氣節(jié)能環(huán)節(jié)，能夠有效地降低傳統(tǒng)電能的消耗量，且具有可充電蓄能的優(yōu)勢。該技術(shù)的廣泛運(yùn)用，不僅解決了我國部分無電地區(qū)居民的用電問題，也在一定程度上改善了日趨嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，為用戶帶來了更大的經(jīng)濟(jì)效益。

光伏能源技術(shù)具體體現(xiàn)為以下幾點(diǎn)優(yōu)勢:①利用太陽能資源發(fā)電，節(jié)約了石油、天然氣等不可再生能源，且在發(fā)電過程中能夠?qū)╇姺逯颠M(jìn)行自動化調(diào)節(jié)，具有可控性，保障了電網(wǎng)的安全性與穩(wěn)定性；②應(yīng)用過程中，具有經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性和可持續(xù)性等特點(diǎn)，且在白天、夜間均能進(jìn)行蓄電，從而縮減一定成本；③能源利用效率較之傳統(tǒng)技術(shù)高。

2.1.2 太陽能制冷系統(tǒng)

太陽能制冷系統(tǒng)是在太陽能系統(tǒng)光能轉(zhuǎn)化為熱能的基礎(chǔ)上，應(yīng)用吸收式制冷技術(shù)達(dá)到制冷的目的。通常情況下，太陽能制冷模式包括蒸汽噴射式制冷、吸收式制冷及壓縮式制冷。

蒸汽噴射式制冷系統(tǒng)可充分利用蒸汽噴射設(shè)備的抽吸作用，在蒸發(fā)器內(nèi)部形成真空環(huán)境，從而在水分蒸發(fā)的過程中達(dá)到制冷的效果。該系統(tǒng)包含蒸汽噴射設(shè)備、蒸發(fā)機(jī)冷凝器等，在使用過程中需要保證較高的集熱溫度，因此使用效果有待改善。

吸收式制冷系統(tǒng)依據(jù)液體在汽化過程中吸收大量熱量的原理達(dá)到制冷效果?？蛇x擇水作為吸收劑，加入氨水溶液，以此形成較為完善的制冷循環(huán)系統(tǒng)。該方法對熱能的要求不高，生產(chǎn)成本較低，制現(xiàn)階段的新建建筑中，廣泛應(yīng)用了具有環(huán)保特點(diǎn)的地?zé)峥照{(diào)。早在我國舉辦北京奧運(yùn)會時(shí)，該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于提供生活熱水及游泳池的加熱中。除了能夠滿足每天較高的熱水使用量外，地?zé)崮芗訜岬挠斡境匾材軌蜷L時(shí)間保持水溫的恒定，且在應(yīng)用過程中不會生成污染物，符合綠色環(huán)保及生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的要求。

3 生態(tài)節(jié)能技術(shù)在建筑中的應(yīng)用

傳統(tǒng)建筑在設(shè)計(jì)過程中，并未全面考慮建筑能耗問題，新能源及生態(tài)節(jié)能技術(shù)未得到廣泛利用，導(dǎo)致建筑耗能嚴(yán)重，不利于節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境。因此，需要逐步開展已有建筑的改造工作，以達(dá)到節(jié)能減排的目的。下面以某建筑改造工程為例，從通風(fēng)、光照及供熱等方面分析生態(tài)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用。

3.1 自然通風(fēng)與機(jī)械通風(fēng)相結(jié)合

經(jīng)檢測，建筑內(nèi)的污染物顆粒聚集度較大，空氣流通性較差，存在有害氣體。有害氣體主要包括生產(chǎn)生活中未能及時(shí)排出的廢氣、陰暗潮濕環(huán)境中產(chǎn)生的次生氣體及吸煙等人為制造的煙塵廢氣等?；诖耍O(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在改善建筑內(nèi)部通風(fēng)結(jié)構(gòu)，充分遵循生態(tài)、環(huán)保的理念，從而達(dá)到自然通風(fēng)的標(biāo)準(zhǔn)。自然通風(fēng)一般情況下是指一種在風(fēng)壓與熱壓共同作用下的空氣運(yùn)動。自然通風(fēng)效果與多種因素有關(guān)，如建筑物的方位、朝向等。為了實(shí)現(xiàn)更好的通風(fēng)效果，需要加強(qiáng)排風(fēng)管及天井對風(fēng)向的引導(dǎo)，即依靠建筑物預(yù)留的通風(fēng)廊道、孔洞等聯(lián)通外界環(huán)境，借助天井頂部的冷氣裝置，井口冷卻后的空氣自動下沉到建筑內(nèi)部，從而實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)的目的。為達(dá)到環(huán)保建筑的效果，滿足現(xiàn)代高層建筑的需求，還需要借助機(jī)械在自然通風(fēng)力度不夠或風(fēng)力不足的情況下輔助通風(fēng)，即:有效地依據(jù)空氣力學(xué)，運(yùn)用機(jī)械設(shè)備，強(qiáng)行改變風(fēng)的流向，在建筑內(nèi)部形成低、中、高三種形式的節(jié)能通風(fēng)。

3.2 自然采光結(jié)合機(jī)械采光

建筑通常情況下的采光包括自然采光及人工照明兩種形式。傳統(tǒng)型建筑一般在日間依靠自然采光，夜間利用燈光照明的形式。但在夜間長時(shí)間使用燈光，會消耗較多的電能，產(chǎn)生過多的能耗，造成成本增加。因此，在滿足日常需求的前提下，可通過改變建筑結(jié)構(gòu)及增設(shè)物理采光設(shè)計(jì)的方式，實(shí)現(xiàn)長期采光、節(jié)能采光、環(huán)保采光的目的。如將建筑物的墻面及梁進(jìn)行錯(cuò)位設(shè)計(jì)，創(chuàng)建采光空間，同時(shí)安裝采光板，結(jié)合建筑的實(shí)際情況，根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)冷效率較高，符合絕大多數(shù)用戶需求，應(yīng)用更為廣泛。

壓縮式制冷系統(tǒng)，制冷劑在壓力、溫度的作用下產(chǎn)生沸騰現(xiàn)象（溫度小于被冷卻物體溫度），壓縮機(jī)吸收蒸發(fā)機(jī)所產(chǎn)生的蒸汽，以壓縮的方式將其與冷凝壓力整合后輸入冷凝器，此時(shí)蒸汽轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w。此方法在建筑中的應(yīng)用受限于造價(jià)成本及其對熱能的需求。

2.1.3 太陽能建筑

太陽能建筑的主要特征就是被動地利用太陽能，這里的“被動”是指在設(shè)計(jì)過程中結(jié)合建筑物的結(jié)構(gòu)特征，有針對性地收集并利用太陽能。以某太陽能建筑為例，該建筑在設(shè)計(jì)時(shí)為了達(dá)到陽光直射到建筑內(nèi)部的目的，結(jié)合建筑頂部及其南側(cè)窗體，同時(shí)兼用墻體儲能的方式儲存更多的太陽能，最終利用建筑內(nèi)部的熱能蓄積能力，實(shí)現(xiàn)了對太陽能的高效儲存。由此可知，在建筑設(shè)計(jì)中，對太陽能的應(yīng)用應(yīng)建立在科學(xué)合理的基礎(chǔ)上，選擇科學(xué)、綠色、適宜的建筑材料，配合設(shè)計(jì)合理的建筑結(jié)構(gòu)，構(gòu)建并利用建筑周圍良好生態(tài)環(huán)境，提高內(nèi)外部結(jié)構(gòu)的契合度，由此完成對太陽能的收集、儲存與利用[2]。太陽能建筑能夠有機(jī)整合太陽能與建筑各自的特點(diǎn)，對于減少建筑能耗具有顯著的效果。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，太陽能建筑將更趨向于完善性與科學(xué)性，并廣泛應(yīng)用于建筑工程中。

2.2 地?zé)崮艿膽?yīng)用

2.2.1 地?zé)峁┡?/p>

地?zé)崮苁莵碜杂诘厍蛏钐幍臒崮埽从诘厍蛉廴趲r漿及放射性物質(zhì)的衰變。地球可視為一個(gè)巨大的熱能庫，內(nèi)部蘊(yùn)含著巨大能量。高品位地?zé)崮芗暗推肺坏責(zé)崮苤皇且粋€(gè)相對的概念。在建筑領(lǐng)域，高品位地?zé)崮芸梢灾苯颖焕?，但對于土壤、地下水及地表水中蘊(yùn)藏著的低品位熱能，需要輸入少量高位電能，使其轉(zhuǎn)變?yōu)楦咂肺浑娔芎螅材軌虮焕诮ㄖI(lǐng)域。因此，在建筑中的采暖、供熱及熱水供應(yīng)等系統(tǒng)中直接利用高品位電能是僅次于地?zé)岚l(fā)電的利用方式，其在應(yīng)用過程中的無污染、經(jīng)濟(jì)性能佳、節(jié)能、利用便捷等諸多優(yōu)勢受到各國建筑行業(yè)關(guān)注。對于我國而言，地下熱水為建筑供暖并提供生活用熱水是京津地區(qū)最為常見的地?zé)崮芾梅绞健?/p>

2.2.2 地?zé)峥照{(diào)

地?zé)崮茉趹?yīng)用過程中促進(jìn)了暖通行業(yè)的發(fā)展。合理延伸多塊采光板，即通過物理光學(xué)原理，充分利用自然光，將其引入光照不足的建筑物內(nèi)部，從而在一定程度上達(dá)到節(jié)能減排、生態(tài)節(jié)能的目的。此外，也可以適當(dāng)采用LED節(jié)能燈、冷光燈作為照明燈具，盡量減少建筑能耗。

3.3 科學(xué)技術(shù)降低空調(diào)能耗

除上述利用新能源中的地?zé)崮軐ㄖM(jìn)行整體供暖，還可以改造暖通空調(diào)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、降低建筑能耗的目的。暖通空調(diào)兼具供暖與通風(fēng)的特點(diǎn)，發(fā)揮了對冷熱空氣交換、室內(nèi)保溫或降溫的作用，應(yīng)用廣泛。隨著計(jì)算流體力學(xué)的不斷發(fā)展，暖通空調(diào)可以根據(jù)環(huán)境自動選擇合適的空調(diào)溫度或?qū)嶋H負(fù)荷，達(dá)到降低能耗的目的。現(xiàn)階段，對采用CFD軟件模擬室內(nèi)氣流組織的技術(shù)的研究已較為成熟，在應(yīng)用過程中可達(dá)到生態(tài)節(jié)能的目的，但同時(shí)也需要使用者樹立綠色環(huán)保、節(jié)能減排的理念。

3.4 合理配置綠色植物

綠色植物對于建筑而言具有十分重要的地位，能夠有效過濾有害氣體，改善建筑物周圍及內(nèi)部的被動式通風(fēng)現(xiàn)狀，發(fā)揮有利的生態(tài)效益。對綠色植物的選擇，需要依據(jù)植物的生長習(xí)慣及建筑物所在地的環(huán)境因素加以考慮，如在室內(nèi)放置仙人掌、綠蘿等。在室外進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，可以考慮在建筑物周圍栽種綠植和樹木，起到防塵、防污染等作用，使植物與建筑的不同功能有機(jī)結(jié)合，最大限度地發(fā)揮生態(tài)環(huán)保建筑的效果。

4 結(jié)語

運(yùn)用生態(tài)節(jié)能技術(shù)及新能源，目的是為了有效緩解能源危機(jī)，最大程度減輕環(huán)境的污染，降低建筑能耗，促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。因此，在建筑設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)樹立生態(tài)建筑理念，充分尊重自然環(huán)境，將科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益有機(jī)結(jié)合，將綠色融入建筑設(shè)計(jì)。