新能源技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的利用效果探析

李卉

摘要：我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速的發(fā)展，各方面都取得了優(yōu)異的成果。尤其是在建筑行業(yè)中，新能源的加入更是取得了飛躍的發(fā)展。不但解決了由經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展帶來(lái)的能源大量消耗，而且也減少能源危機(jī)越來(lái)越嚴(yán)重化。因?yàn)榻ㄖ袠I(yè)相對(duì)其它行業(yè)而言，消耗能源過(guò)大，所以要對(duì)新能源的應(yīng)用加以重視，促進(jìn)新能源技術(shù)與建筑設(shè)計(jì)的有效結(jié)合。將兩者結(jié)合既可以為建筑帶來(lái)改變，又可以利用新能源獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，使建筑設(shè)計(jì)更加完善化。因此本文將對(duì)新能源應(yīng)用到建筑設(shè)計(jì)中的效果進(jìn)行分析，選取太陽(yáng)能、風(fēng)能及水能技術(shù)在建筑中的應(yīng)用作進(jìn)一步探析，僅供參考。

關(guān)鍵詞：新能源技術(shù);建筑設(shè)計(jì);太陽(yáng)能;風(fēng)能;水能

一、前言

新能源技術(shù)不僅可以合理利用大自然的自有資源，還可以節(jié)能減排，同時(shí)采用新能源循環(huán)利用模式，也可以降低技術(shù)成本等。建筑設(shè)計(jì)關(guān)乎于人類(lèi)的居住環(huán)境，也影響著社會(huì)發(fā)展，在建筑設(shè)計(jì)中加入新能源技術(shù)可以使建筑更上一層樓，減少環(huán)境的污染，使建筑更加的環(huán)保，減少更多的資源浪費(fèi)。因此要加大對(duì)新能源技術(shù)的開(kāi)發(fā)和利用。此外，建筑行業(yè)對(duì)新能源利用也會(huì)引起其它行業(yè)的重視，從而全面貫徹我國(guó)綠色發(fā)展的政策方針，故而應(yīng)當(dāng)從理論和實(shí)踐等角度促進(jìn)建筑設(shè)計(jì)與新能源技術(shù)更加密切的結(jié)合。

二、新能源技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的利用的意義

（一）節(jié)能減排是建筑設(shè)計(jì)發(fā)展的新趨勢(shì)

節(jié)能減排是當(dāng)前我國(guó)各行各業(yè)發(fā)展的新目標(biāo)。經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展的同時(shí)也增加了能源的消耗量，為了滿(mǎn)足能源需求量的逐步增加，建筑行業(yè)要加大對(duì)新能源技術(shù)的開(kāi)發(fā)和利用，要充分認(rèn)識(shí)到新能源對(duì)行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)意義，它可以成為支撐社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱[1]。經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，能源的消耗量也在不斷的增加，因此使得世界上的能源儲(chǔ)備也在不斷的減少。而社會(huì)對(duì)能源的需求已經(jīng)是處于供不應(yīng)求的狀態(tài)，這樣也導(dǎo)致了能源危機(jī)越來(lái)越嚴(yán)重、環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，尤其是建筑行業(yè)的比較突出。所以將新能源技術(shù)應(yīng)用到建筑中，開(kāi)發(fā)綠色建筑也是勢(shì)在必行，要使資源利用達(dá)到最大化，要考慮由新能源帶來(lái)的作用效果，要做到物盡其用。新能源技術(shù)與建筑設(shè)計(jì)相互結(jié)合，這樣做可以減少能源的消耗，通過(guò)環(huán)保的設(shè)計(jì)理念，降低對(duì)能源的消耗，提高人們的品質(zhì)生活。

（二）新能源的利用推動(dòng)建筑設(shè)計(jì)新發(fā)展

新能源技術(shù)與建筑設(shè)計(jì)的相互結(jié)合，要根據(jù)不同的情況去設(shè)計(jì)，要對(duì)地理位置作深入的考察和分析要依據(jù)具體的地理環(huán)境、氣候等諸多因素去做判斷，新能源在其中應(yīng)該應(yīng)用何種能源[2]。在建筑設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)建筑整體結(jié)構(gòu)做充分的分析，比如對(duì)地形樓層的高度、空間的大小、形狀等在建筑設(shè)計(jì)時(shí)都要考慮到，要充分對(duì)利用建筑整體結(jié)構(gòu)的構(gòu)造對(duì)其進(jìn)行獨(dú)特的設(shè)計(jì)，像房屋的開(kāi)口，要減少表面，開(kāi)口部位內(nèi)部等熱量散失。這樣做的目的是，能在采暖方面減少能源的使用，在制冷方面可以通過(guò)自然風(fēng)、拍風(fēng)孔、人造風(fēng)等，利用已經(jīng)存在的可觀條件來(lái)減少熱量的產(chǎn)生[3]。另外要設(shè)計(jì)出采暖光好的、不昏暗的方法，這樣的建筑設(shè)計(jì)有通過(guò)反射面、房屋的朝向方來(lái)設(shè)計(jì)。不僅可以達(dá)到節(jié)約用電、還可以使房間更加的明亮，再一方面是對(duì)房屋的絕熱設(shè)計(jì)，需要特別注意的是墻板、地面的設(shè)計(jì)。由此可見(jiàn)，新能源的利用改變了建筑設(shè)計(jì)的理念，推動(dòng)了建筑設(shè)計(jì)的發(fā)展，可以節(jié)約很大一部分能源。

三、新能源技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用與發(fā)展

由于能源消耗量的增加，建筑行業(yè)設(shè)計(jì)需要開(kāi)發(fā)和利用新能源，來(lái)滿(mǎn)足當(dāng)今社會(huì)的需求，滿(mǎn)足基本民生的生活。新能源開(kāi)發(fā)項(xiàng)目有很多，主要包括太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能。這些能源的開(kāi)發(fā)，并應(yīng)用到建筑設(shè)計(jì)中將會(huì)促進(jìn)建筑行業(yè)的重大突破，滿(mǎn)足節(jié)能減排的行業(yè)發(fā)展要求[4]。目前新能源的開(kāi)發(fā)還有很大的發(fā)展空間，現(xiàn)在對(duì)新能源的利用只是針對(duì)一些大的建筑項(xiàng)目，而用在一般建筑中還需要加強(qiáng)去應(yīng)用。

（一）太陽(yáng)能

1. 技術(shù)分析

就目前而言，新能源技術(shù)中相對(duì)普遍利用的是太陽(yáng)能，太陽(yáng)能的優(yōu)點(diǎn)是可以使建筑設(shè)計(jì)脫離電能。依靠太陽(yáng)能的作用可以安裝熱水器，減少了人們?cè)谙词r(shí)的水電浪費(fèi)，可以安裝太陽(yáng)能路燈，可以自行調(diào)控，還節(jié)約了電能。太陽(yáng)能在建筑設(shè)計(jì)中三種方式的應(yīng)用主要有三種方式，分別是：被動(dòng)式、主動(dòng)式和太陽(yáng)能光伏發(fā)電[5]。

（1）被動(dòng)式。被動(dòng)式太陽(yáng)能建筑設(shè)計(jì)的原理是利用外部能源太陽(yáng)的自我調(diào)節(jié)，充分利用太陽(yáng)能熱能源，依據(jù)建筑的"冬暖夏涼"的需求，然后再用科學(xué)的技術(shù)對(duì)建筑的環(huán)境和位置做出合理的設(shè)計(jì)，從而改進(jìn)建筑的外部形態(tài)和內(nèi)部環(huán)境。被動(dòng)式的方式是通過(guò)建筑的朝向，結(jié)構(gòu)建造、建筑材料的合理設(shè)計(jì)和選擇，讓它能夠收集、蓄存和分配太陽(yáng)能熱量等諸多優(yōu)點(diǎn)建筑的理念[6]。被動(dòng)式的優(yōu)點(diǎn)是：發(fā)展的時(shí)間短，應(yīng)用范圍相對(duì)廣闊;充分利用自然自有資源環(huán)境潛能;綜合科技技術(shù)與材料技術(shù)的高端建筑，構(gòu)造簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)性?xún)?yōu)越。

（2）主動(dòng)式。即利用驅(qū)動(dòng)供熱與其他設(shè)備相互鏈接形成。光電技術(shù)是根據(jù)半導(dǎo)體的光電效應(yīng)的應(yīng)用原理，在它的內(nèi)部安裝一個(gè)發(fā)電系統(tǒng)，這樣做有利于降低能源的消耗和建筑成本和減少環(huán)境的污染。主動(dòng)式太陽(yáng)能建筑的優(yōu)點(diǎn)是：它依靠自身的獨(dú)特行為方式獲得能量，不需要其他任何機(jī)械力，只需要依靠太陽(yáng)能自然供暖，白天的一段時(shí)間可以直接依靠太陽(yáng)供暖，多余的熱量可以為熱容量大的建筑物構(gòu)建（比如墻壁、屋頂、地板）、蓄熱槽的卵石、水等吸收，晚上通過(guò)自然對(duì)流放熱，可以使屋內(nèi)保持一定的溫度，以達(dá)到采暖的目的。

（3）太陽(yáng)能光伏發(fā)電。太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，是對(duì)安裝的復(fù)雜變成簡(jiǎn)單的方式、使用的過(guò)程中沒(méi)有污染、沒(méi)有噪音、容易和建筑相結(jié)合。因此在建筑業(yè)廣泛的受到歡迎，特別是鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑[7]。太陽(yáng)能光伏建筑可以在建筑結(jié)構(gòu)外面鋪設(shè)光伏組建提供電力，將太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)與屋頂、天窗、幕墻等建筑融合成一體。

2. 技術(shù)應(yīng)用

新能源太陽(yáng)能技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中無(wú)處不在，如太陽(yáng)能的構(gòu)想，創(chuàng)新發(fā)展了建筑設(shè)計(jì)采暖和制冷的利用，在建筑中太陽(yáng)能供暖和制冷，可以通過(guò)主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種系統(tǒng)完成冬暖夏涼的需要，它主要是利用通過(guò)自然通風(fēng)完成降溫制冷的過(guò)程，系統(tǒng)不需要消耗電量就可以達(dá)到人們需要的效果。而這樣建造的房子叫做“太陽(yáng)房”，不僅冬暖夏涼，而且建造人員不需要安裝特殊的動(dòng)力設(shè)備，不需要用空調(diào)也不用消耗電，而是利用自然的資源就可以實(shí)行。詳見(jiàn)圖1。太陽(yáng)溫室，它利用的是太陽(yáng)的能量，來(lái)提高塑料大棚內(nèi)或者玻璃房?jī)?nèi)的室內(nèi)溫度，用這樣的方式來(lái)滿(mǎn)足植物生長(zhǎng)對(duì)溫度的需求。太陽(yáng)房的出現(xiàn)建設(shè)了環(huán)境的污染，降低成本，減少能源的消耗，所以太陽(yáng)能是符合經(jīng)濟(jì)能源節(jié)約的理念，因此要加強(qiáng)在這方面的應(yīng)用。

3. 案例分析

我國(guó)的“上海中心大廈”是節(jié)能環(huán)保的中國(guó)第一高層樓。它不僅壯觀，還采用了先進(jìn)的技術(shù)，新能源技術(shù)包括了照明、采暖、制冷、發(fā)電還有可再生能源。根據(jù)預(yù)測(cè)新能源加入其中以后碳的排放量將減少2.5萬(wàn)噸。這樣對(duì)環(huán)境的污染就減少了。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，頂端呈現(xiàn)漏斗的形狀，還可以旋轉(zhuǎn)、還有儲(chǔ)備箱可以收集雨水加以利用。大樓的整個(gè)結(jié)構(gòu)外面都使用玻璃幕，可以很好的吸收太陽(yáng)光，外幕墻采用了特制的彩釉，可以遮擋陽(yáng)光、還有每層的橫檔也是這樣的效果。大廈還利用地?zé)嶂醒脒M(jìn)行采暖和制冷，體現(xiàn)出了綠色設(shè)計(jì)的基本理念。

（二）風(fēng)能

1. 技術(shù)應(yīng)用

風(fēng)能是一種再生能源，風(fēng)能有空氣的流動(dòng)而產(chǎn)生，因此成本低，它不僅對(duì)建筑有利，而且在農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)的生產(chǎn)也是發(fā)揮著巨大作用[8]。風(fēng)能在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，主要是利用風(fēng)力壓促進(jìn)內(nèi)部通風(fēng)，以及在風(fēng)力發(fā)電兩方面。依據(jù)地理位置去設(shè)計(jì)相關(guān)能源的應(yīng)用，就沿海地區(qū)而言，氣候比較潮濕，因此，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)過(guò)程中要做詳細(xì)的策劃和布局的分析，要把建筑的質(zhì)量與科學(xué)相互結(jié)合起來(lái)，并具體的設(shè)計(jì)和分布，再利用風(fēng)力的轉(zhuǎn)向，對(duì)建筑內(nèi)部空氣進(jìn)行改進(jìn)，讓空氣的流動(dòng)在內(nèi)部能夠保持暢通，讓內(nèi)部的通風(fēng)與換氣效果一直持續(xù)在最好的狀態(tài)。在建筑比較密集的城市，其建筑內(nèi)部的空氣流動(dòng)是比較差，因此設(shè)計(jì)師要根據(jù)具體情況作出詳細(xì)的分析，找到設(shè)計(jì)建筑可以在內(nèi)部增加一個(gè)捕風(fēng)設(shè)備，利用風(fēng)和氣流的垂直分布特征及其產(chǎn)生煙囪效應(yīng)的過(guò)程來(lái)引導(dǎo)氣流流向特定的方向，可以使居民的環(huán)境更加舒適，還有在設(shè)計(jì)單體建筑時(shí)，設(shè)計(jì)師應(yīng)該注意收集氣象的有關(guān)資料，要對(duì)其進(jìn)行實(shí)地考察，周?chē)沫h(huán)境情況和其它相關(guān)條件等，在建筑的過(guò)程中進(jìn)行調(diào)整，科學(xué)設(shè)計(jì)建筑的高度和方向，還有使建筑擁有好的居住環(huán)境和通風(fēng)環(huán)境[9]。

2. 案例分析

風(fēng)能的作用也不亞于太陽(yáng)能，就“廣州珠江江城大廈”進(jìn)行說(shuō)明：它應(yīng)用新能源的氣候技術(shù)，還有太陽(yáng)能以及風(fēng)能等多種創(chuàng)新的新能源方案相互組合所建造出大廈，風(fēng)能、太陽(yáng)能自身的優(yōu)點(diǎn)自行發(fā)電，大廈的突出點(diǎn)有空調(diào)系統(tǒng)。冷輻射天花板（有溫度差的效果，大約在2攝氏度左右;可以節(jié)省空調(diào)能量消耗的25%）。珠江大廈將雙層玻璃幕墻應(yīng)用到了其中，幕墻還安裝光伏電設(shè)備從而利于日照發(fā)電。除此之外大樓還裝有其它太陽(yáng)能板為大廈提供熱水，詳見(jiàn)圖2。外墻和樓頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)使得大廈的房間在白天完全可以利用日光照明。據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)告顯示，這座大廈每年至少可減少二氧化碳排放量3-5噸，與一般的建筑相比可以，建筑自身能耗降低接近60%。這樣說(shuō)明風(fēng)能在的建筑設(shè)計(jì)中利用是很必要的。

風(fēng)能的力量不可小覷，它可以在高層建筑上發(fā)揮巨大作用，例如英國(guó)的建筑師在高層建筑上安裝風(fēng)力渦輪，利用的是風(fēng)力的渦輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)供給大廈電，這樣就不會(huì)擔(dān)心電量的不足，能量屋頂，由風(fēng)能和太陽(yáng)能的相互作用，可以自給自足。還有我國(guó)上海中心大廈，利用的就是新能源的特點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)的。

（三）水能

1. 技術(shù)分析

水能在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用主要是用于水力發(fā)電。水能是應(yīng)用物理學(xué)中的勢(shì)能和動(dòng)能裝換成電能。水能的優(yōu)點(diǎn)是成本比較低、可以再生循環(huán)利用、沒(méi)有污染，因此要加大水能的開(kāi)發(fā)和利用[10]。

2. 案例分析

加拿大馬尼托巴水電大樓就充分利用了水能的獨(dú)特作用。第一：在結(jié)構(gòu)上將其設(shè)置成大寫(xiě)字母A，這是對(duì)底端的設(shè)計(jì)這樣設(shè)計(jì)可以有充足的光源;第二：它對(duì)兩座樓之間的還設(shè)置了冬季花園系列，可以讓空氣永遠(yuǎn)保持清新，使人在工作的時(shí)候有新鮮的空氣呼吸。第三：瀑布的設(shè)計(jì)可以說(shuō)是美妙絕倫，它的出現(xiàn)可以根據(jù)季節(jié)做出改變有加濕和干燥空氣的作用[11]。除此之外大樓的設(shè)計(jì)還裝置了環(huán)保熱循環(huán)系統(tǒng)，它的作用效果是采暖和制冷這兩個(gè)方面，詳見(jiàn)圖3。

新能源技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，將會(huì)是建筑行業(yè)的新一種發(fā)展模式。只有不斷開(kāi)發(fā)新能源，社會(huì)才會(huì)有更好、快速的發(fā)展，同時(shí)還可以減少環(huán)境污染問(wèn)題，因此綠色建筑將會(huì)成為建筑行業(yè)的新發(fā)展趨勢(shì)，也會(huì)是建筑業(yè)未來(lái)發(fā)展的主要方向。

四、結(jié)語(yǔ)

綜合以上所述，新能源在建筑中的應(yīng)用，不僅可以有效減少環(huán)境污染、還可以降低能源的消耗，還綠化了環(huán)境，減少了大量經(jīng)濟(jì)資源的浪費(fèi)。新能源技術(shù)應(yīng)用到建筑設(shè)計(jì)中可以作為一種建筑的發(fā)展方向，讓人與大自然更加的和諧，在建筑設(shè)計(jì)中有更多的元素，充分融入自然環(huán)境，實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的共同發(fā)展。未來(lái)的建筑設(shè)計(jì)必將會(huì)是與新能源技術(shù)相結(jié)合在一起的，而且在應(yīng)用范圍上也將更加的普遍。

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