建筑节能与建筑设计中的新能源利用

2022-03-21版权声明我要投稿

摘要:随着可持续发展理念的不断推行,能源问题成为各国越来越重视的问题,目前能源短缺的问题日益严重,为了实现可持续发展,只能通过降低能耗减少能源的消耗。建筑能耗在各种能源耗费中占比较大,如何开发节能建筑以及将新技术和新能源引入建筑设计中是目前建筑行业的重点研究方向,为我国社会和经济的长期发展奠定坚实的基础。

关键词:建筑节能;建筑设计;新能源利用;

随着我国社会和经济的不断发展,人们的生活水平不断提高,但也带来了巨大的能源耗费,对我国的可持续发展产生了严重的负面影响。建筑行业应重视自身的经济利益,重视新能源的利用,将新能源和新技术巧妙地应用在建筑设计中,有利于履行建筑行业环境保护的责任,也能够对未来的可持续发展产生积极影响。

1 节能建筑的特征和优势

相较于普通的建筑而言,节能建筑的优势较为明显。在建设过程中,建筑材料的采购是关键环节,将自然资源作为建筑物的原材料,能够降低企业的采购成本,间接提高企业的经济效益。

对于施工过程使用的部分材料而言,传统建筑材料具有一定有毒有害成分,如果不采取适当的保护措施,可能对施工人员的身体造成危害。相比之下,自然资源不含有毒有害成分,安全性更好,使用自然资源能够为建筑人员以及建筑使用者提供更稳定的环境,使建造者的工作环境和使用者的使用过程具有一定的安全保障。

2 新能源在建筑设计中的应用

2.1 太阳能的应用

太阳能资源是一种新型的可再生的清洁能源,对环境几乎不产生破坏,在目前的建筑领域中,太阳能资源的利用是较为常见和普遍。在建设设计过程中,太阳能的应用方式主要为三种,分别为间接获取、混合式获取以及被动式利用,其主要应用于热水器、太阳照或采光等方面。

太阳能在房屋设计中的应用如图1所示。

(1)在建筑物的设计过程中合理设计窗户结构和方位,能够延长阳光照射房间的时长,减少冬天的空调等发热设备的电能消耗。

(2)在建筑物的楼顶安装数量较多的太阳能发电装置,利用其在日间所吸收的能源为建筑物提供电力资源,达到节能的目的,有效利用建筑物的楼顶。

(3)在建筑物的顶部设置一定数量的太阳能集热装置,利用蓄热的设备进行太阳能资源的储存,通过末端装置实现供热水和采暖的功能,促使在阳光不充沛时也能达到发热的效果。

房屋设计通过房屋顶部安装太阳能光电池、平板型集热器以及热管式真空管集热器,利用其所吸收的太阳能为室内的储水器以及锅炉提供电能,通过太阳能实现供电功能,减少对环境的破坏。

2.2 地热能的应用

地热能是一种与太阳能相似的清洁能源,具有无污染的特点。在建筑设计过程中,通常借助热交换仪器将地表以下的土地层的温度转换为建筑物内冬季的热源,使得建筑物室内能够以此作为取暖或生产用电或热水的基础,通过使用地热能达到供电等目的,能够减少煤炭或电能的消耗。例如,在我国的部分高校中,通常使用地热能提供采暖和热水,为高校解决较多的供热与供水成本。在校内利用地热能,能够为学生和教师提供一个相对稳定的环境,降低安全事故发生的可能性。

地热空调原理如图2所示。

此外,地热能也能够用于地热空调,其被广泛应用于奥运村,通过将地热能转化为无污染、绿色的地热空调,不仅能够加热泳池中的水,为运动员提供舒适的游泳环境,也能够使泳池的水能够在较长一段时间内保持恒定的温度。地热空调不会排放任何的有毒物质,符合绿色奥运的理念,地热能成为奥运村的首选新能源。建筑企业应充分研究地热能,降低成本,节能减排,为企业的可持续发展注入活力。

2.3 风能的应用

风能是一种可再生的洁净能源物质,合理利用风能使其发挥出最佳的效果,能够减少不可再生能源的使用,也能够为环境保护做出更大的贡献。在建筑设计过程中,相关人员应对周边环境进行考察,充分及时了解当地历史气候风向以及近期的气候情况,借助设备和技术有效利用风能,尽可能实现循环利用,达到保温或降温等目的。夜晚可将适当的冷风引入建筑物,使其与房间内的热空气进行交换,达到降温的目的。建筑物的外部墙应采用具有一定隔热效果的材料,使其发挥出自身的蓄冷功能,保证室内的温度保持在一个适宜的范围内。针对炎热地区,可以在夜间加强通风,使房间内的温度保持在一个较低且适宜的范围,能够减少电能的消耗和碳排放。

风能在建筑物中的应用如图3所示。

由图3可知,在建筑物的风口处设置了一些垂直轴风力发电装置,主要利用建筑物对风的聚集作用,通过该装置将风能转化为电能。设计人员可以在旋转叶片中加装LED灯或通过彩绘的方式,将旋转叶片进行适当美化,能够充分利用风能,也起到一定的装饰作用。

2.4 变频空调系统的应用

空调是目前人们较为常用的一种设备,具有制冷和制热等多种效果,为居民的生活提供了更多便利。但传统的空调设备耗能较大,与目前的节能目标不一致,建筑企业应当充分考虑客户的需求,创造更便利的条件。

在建筑设计过程中,可选择变频空调或变风量系统,主要通过改变其频率或送风量调整建筑物内的温度和湿度,消耗最少的能量达到所需的温度。利用变频空调或变风量系统,能够使空调的制热和制冷成本明显降低,最大限度降低耗费的能源,达到节能的目的。

(1)变风量空调系统。

变风量空调系统原理如图4所示。

变风量空调系统主要通过改变送入建筑物内的风量实现温度调节,是一种新型空调系统。变风量空调系统包括温度传感器、风速传感器、控制器等核心部件,根据室内的温度传感器的指令实现的温度调控。在变风量空调系统的运行过程中,最大负荷的情况较为罕见,仅为总运行时间的1/10,消耗的风能资源较少,节能减排。

变风量空调系统属于全空气系统类别,系统中的冷冻和冷凝水管不会通过传统的建筑吊顶方式实现,使得霉变等问题出现的概率得到了明显降低。变风量空调系统能够使住户更便利,有效实现节能和保护环境的目标。

(2)变频空调。

变频空调原理如图5所示。

目前市面上的空调而主要采用变频式,其主要利用制冷剂作为介质,通过空调的频率和负荷变化调整制冷剂的使用量,达到节能环保的目的。作为空调的使用者,应当充分了解空调的使用技巧,减少能源消耗,在满足使用者温度需求的基础上,实现节能的目标。

3 结语

节约资源和环境保护是目前我国的主要发展方向,也是我国能够实现可持续发展的重要前提条件,利用新能源实现节能减排的目标是我国目前各行各业需要重视的问题。本文介绍了节能建筑的特点和优势,就建筑节能与新能源的关系进行详细阐述,从太阳能、地热能等多个方面详细讲解新能源在建筑设计中的具体应用,为建筑行业的节能方面提供相关思路。

参考文献

[1] 张红良.建筑节能与建筑设计中的新能源利用[J].名城绘,2020(4):479.

[2]张宇颖.建筑节能与建筑设计中的新能源利用[J].建材与装饰,2019(10):87-88.

[3]黄睿.建筑节能设计中的新能源利用方向研究[J].住宅与房地产,2019(33):75.

作者:程兰 单位:郑州工业应用技术学院

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