新能源建筑設計范文

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第1篇

[關鍵詞]建筑施工；工程設計；新能源；能源開發利用

中圖分類號： TU7 文獻標識碼： A

我國建筑節能現狀分析

改革開放以來我國經濟的迅速發展為建筑工程開展奠定了堅實的基礎，伴隨著我國建筑工程發展規模的擴大，建筑能耗也逐漸發展成為能源消耗的主要組成部分，據不完全統計，2010年以來，我國的建筑能耗約占全球能耗總量的25%，成為建筑能耗最為嚴重的國家。人口數量的巨大以及廣闊的國土面積，進一步加速了我國建筑工程的能源消耗速度，建筑工程中大量的能源消耗使得我國的能源開發利用面臨更為嚴峻的挑戰。為有效解決我國建筑工程的能源消耗問題，我國設定了建筑節能設計標準，通過改進建筑材料和控制建筑數量等方法實現對建筑工程能源消耗的有效控制。

我國建筑節能工程的發展，使得能源節約理念在建筑施工中得到有效落實。在建筑施工中，進一步控制建筑節能的范圍，通過選取更具節能性質的材料以實現對降低建筑工程中的能源消耗量，并保證建筑工程的施工質量。建筑節能還對建筑工程的設計提出了一定要求，為有效減少工程的能源利用量，需要更為科學的設計建筑的結構，通過科學合理的設計集中建筑支持能量，以有效減少能量散失，進而實現建筑工程的節能建設。而由于我國建筑節能技術尚未得到完全普及，因此我國建筑能源消耗仍處于較高水平，我國建筑節能工作的進一步開展也面臨巨大挑戰。

建筑設計中有效節能方式的探究

在我國的建筑節能施工中，能源節約的有效方式主要是從建筑結構自身能源維護和開發新型能源兩方面展開的。就建筑工程施工中建筑結構自身能源維護分析，提高建筑自身的能源供給效率和減小建筑結構的能源散失是最為主要的方法。為有效提高建筑的能源供給效率，要著重對建筑結構進行科學設計與合理排布，如在進行供暖系統設計施工過程中，要針對不同的建筑結構搭建對應的供暖網絡，并通過科學合理的設計供暖管道和調控建筑室暖氣裝置等技術來提升建筑中供暖系統的工作效率。為有效限制建筑結構自身能源的散失，通常采用的方法是在建筑過程中引入具有特殊物理特性的建筑材料，利用材料的物理特性提升建筑結構的密閉性及能源維持性能。針對建筑施工中的保暖系統設計分析，為有效保證建筑結構能夠有效維持自身的熱量，通常會在建筑施工中使用保溫特性較好，并且具有密閉性的建筑材料，通過將保溫建筑材料與建筑結構進行有機融合，進而提升了建筑結構整體的保溫性能。

建筑節能中對新能源的開發利用主要集中在太陽能裝置的使用中。當下在建筑結構中引入太陽能是最為主流的建筑節能方式，通過利用太陽能這一可再生能源代替其他化石能源的燃燒，以此有效控制能源燃料燃燒對環境造成的影響。與其他化石能源相比，太陽能這一能源具有可再生和清潔等優良特性，將太陽能裝置搭建在建筑結構的屋頂，能夠有效實現建筑的采暖，熱水供給以及電力供給等，而由于太陽能設備的內部結構涉及到多種能源的有效轉換，建筑節能工程中需要專業建筑師進行太陽能裝置的設計與安裝，結合建筑工程的施工實際對太陽能設備進行對應調整，以此實現建筑結構施工中的有效節能。

建筑設計新能源利用概述

在我國建筑結構的節能設計中，新能源的開發利用主要強調太陽能與建筑結構的有機結合，通過將太陽能裝置應用到建筑結構的取暖和發電等領域中，實現建筑設計中新能源的有效開發與利用。不同太陽能裝置的結構與功能是不同的，所以在建筑節能工程的設計中，針對不同的太陽能裝置要采用針對性建設方案。建筑設計中新能源利用的主要方式包括太陽能熱水器，太陽能發電以及太陽能空調等。

太陽能熱水系統的原理是通過特殊材質吸收太陽光能量，并在熱交換器的作用下將吸收的光能轉化為熱能，進而實現對太陽能熱水器中水體的加熱。由于太陽能熱水器的運行不需要投入任何運行費用個，因此在學校，醫院以及政府部門的建筑設計中通常受到廣泛利用。太陽能熱水系統與建筑結構的結合方式主要包括設備的固定安裝和管道的搭建兩種，太陽能設備的固定安裝是指在建筑結構的屋頂安裝固定的太陽能熱水器，使得熱水器成為建筑結構的組成部分，在有新住戶進行居住時，能夠直接使用太陽能熱水器，無需對裝置進行處理與改動。而在管道搭建式太陽能熱水器的建設中，一旦住戶出現搬遷，就會帶走太陽能熱水器，新住戶的到來則需要重新安裝太陽能熱水器，需要在墻壁和地板上重新開孔并施工，重新安裝熱水器，而由于此種安裝方式會在一定程度上對建筑結構的穩定性造成影響，因此在太陽能熱水器的實際應用中多采用前一種方式。

太陽能光伏發電技術的發展有力推動了我國建筑工程發展中新能源技術的開發與應用。太陽能光伏發電過程是通過利用太陽能電池方陣將太陽輻射能直接轉化為電能的過程，伴隨著我國太陽能電池技術的不斷成熟，其在建筑工程中的應用也日漸普及。在建筑結構中安裝太陽能發電裝置，首先要在屋頂鋪設光伏組件，進而將光伏組件的引出端接在太陽能發電裝置的控制端，通過控制光伏轉化速率實現對太陽能發電裝置的有效控制。伴隨著建筑工程開展中新能源利用效率的不斷提高，太陽能發電裝置的光伏組件的形態發展將會更加注重建筑結構的一體化，通過在建筑結構中添加光伏涂層，使得太陽能發電技術更具觀賞性，也有效保證了建筑工程中新能源的利用效率。

[結束語]

在建筑設計與施工中科學利用新能源，不僅實現了對新能源的有效開發，也進一步加強了我國建筑業與能源節約工程的聯系，通過新能源開發利用與建筑業的有機結合，提升了我國建筑工程的科學技術含量，也在一定程度上完善了我國的建筑技術，使其能夠在新能源開發利用的基礎上，有效減少我國建筑業的能源消耗，同時有效促進我國建筑工程技術發展。

[參考文獻]

[1]李遠哲，劉天穎.中國建筑節能戰略目標與對策研究[A].北京清華大學出版社，2011.6-15

第2篇

關鍵詞：節能新能源建筑設計

中圖分類號：TU201.5

一、建筑節能與新能源的緊密關系

建筑節能中的環境保護、生態平衡與節省能源不是孤立的，而是相互影響和聯系的。人類可以自主建造舒適的建筑內部環境，但人工化的舒適通常依賴于照明、空調和通風等高耗能設施，且舒適度的提高又往往以耗能的增加為前提條件，這種發展模式帶來了當前環境和能源危機，進而威脅到人類自身的生存發展與安全保障。

隨著經濟的發展與城市化進程的加快、城市居民生活水平提高，建筑耗能占整個能源消費總量的比重不斷上升，每年由于新建和改建建筑，消耗大量能源，帶來自然環境的惡化。同時在建設過程中還存在水污染嚴重、土地資源利用率低、建筑耗材高等嚴重問題。如不注意防止水、土和空氣的污染，綠化與水面嚴重不足、空氣污濁、氣溫升高、能耗劇增。自然環境的日趨惡化，結果是建筑系統內和建筑系統外的物質良性循環與能量的良性轉換受到嚴重破壞，也就是生態環境受到嚴重破壞。居住區中的氣候設計，不僅僅是一個充分利用自然能源、減少再生能源消耗的問題，也是一個直接處理人與自然的關系問題，實現可持續發展是本世紀人類所面對的巨大挑戰。

二、新能源前提下的建筑設計原則

如今，隨著節能環保意識的增強和能源短缺的壓力，“節能建筑”成為當前最熱的話題，節能建筑的標準應該統一的，節能建筑就應該是環保建筑，充分利用陽光、雨水等可再生能源，最大限度的節電節水，大力發展綠色節能建筑是中國建筑業未來發展的方向。我們在新能源的建筑設計上要遵從以下原則:

（一）建筑設計的資源利用效率要達到最高的原則，指的是對各種建筑用的資源，包括能源、土地、水、各種建筑材料等，都要高效率地利用，盡可能的節約能源。

（二）要達到對環境影響最小，要注意以下幾個方面:一是防止建筑對土壤、空氣和水的污染;二是盡量使用本地建材。這也是對環境影響最小的一項措施，因為這樣可以減少運輸對環境的影響，而且可以支持當地經濟的發展:三是重復利用建筑材料。在建筑選材時，要考慮材料的可循環使用，這是鼓勵利用建筑材料的回收利用。四是要盡可能利用既有建筑，提高建筑物的壽命。

（三）對生態環境最好指的是對人以及其他生物的生存和健康最為有利，通常我們說“以人為本”是正確的，但同時不要忘了其他物種。人也是自然生態中的一部分，“以人為本”的建筑設計原則，不單只是滿足“人”的物質與精神需求，更應該使其與生態環境保持應有的平衡關系，需考慮到未來的的可持續發展。

三、如何做好建筑節能工作相關措施

實施建筑節能，已經勢在必行，通常需要首先從意識上轉變，結合國家相關建筑法規，運用高新節能技術進行創新運用。具體措施為：

（一）建筑外部環境的節能設計

在建筑位址確定之后,根據建筑功能的需求,應通過合理的外部環境設計來改善既有的微氣候環境,創造建筑節能的有利環境,主要方法為:在建筑周圍布置樹木、植被,既能有效地遮擋風沙、凈化空氣,還能遮陽、降噪；創造人工自然環境,如在建筑附近設置水面,利用水來平衡環境溫度、降風沙及收集雨水等作用。這種綠化方式的優點在于綠色植物在光合作用過程中吸收利用大量的太陽輻射能，直接減少地面對太陽輻射的吸收，與此同時還通過蒸騰作用吸收周圍空氣中的能量可持續性發展，有效降低該區域的空氣溫度、增加空氣濕度。

（二）合理的建筑規劃和建筑體型設計

合理的建筑規劃和體型設計能有效地適應惡劣的微氣候環境。它包括對建筑整體體量、建筑體型及建筑形體組合、建筑日照及朝向等方面的確定。節能建筑的形態不僅要求體型系數(外表面積／體積)小，同時需要夏季日輻射得熱少，冬季還需要對避寒風有利，但滿足此三項需要的建筑形體常不一致，因此應考慮多種因素的制約，包括當地夏季氣溫和日輻射照度、建筑朝向、各圍護結構的保溫狀況和局部的風向環境情況，權衡各個因素之間的得失,找到一個平衡點,選擇出這一地區建筑的最佳朝向和較好朝向,盡量避免東西向日曬。

（三） 建筑物各部分構造的節能設計

通過對建筑各部分的節能構造設計、建筑內部空間的合理分隔設計,以及一些新型建筑節能材料和設備的設計與選擇等,來更好地利用既有的建筑外部氣候環境條件,以達到節能和改善室內微氣候環境的效果。建筑各部位的節能構造設計,主要是在滿足其作為建筑的基本組成部分的要求之外,通過對各部位(屋頂、樓板、墻體、門窗等)的造型、結構、材料等方面加以進一步設計,充分利用建筑外部氣候環境條件,達到節能和改善室內微氣候環境的效果。如：屋頂的節能設計。屋頂是建筑物與室外大氣接觸的一個重要部分,主要節能措施為:①采用坡屋頂；②加強屋面保溫；③根據需要,設置保溫隔熱屋面(架空隔熱屋面、蓄水屋面、種植屋面等)。

（四）減少建筑圍護結構的能量損失

建筑圍護結構的節能技術集中體現在對通過建筑圍護結構的能量控制上。在建筑實體墻部分,通過建筑的內、外保溫技術,在冬季的采暖季節,降低通過圍護結構向外的熱損失,在夏季的空調季節,降低通過圍護結構向低通季節,充分利用自然通風作用,調節室內環境。在建筑物透明結構部分,主要是控制窗戶的太陽能熱流,采光性能,通風性能等。如通過設計控制合適的窗墻面積比,選擇合適的窗戶結構,通過采用遮陽技術和鍍膜技術等,來達到冬季采暖季節時,可以阻止室內熱輻射通過透明結構的損失,增加太陽能對室內的滲透,在夏季空調季節時,可以阻止室外熱量向室內滲透,減少室內冷氣的損失。

（五）降低建筑設備運行的能耗

建筑內的能耗設備與系統主要包括建筑的空調系統、照明系統、熱水供應系統、電梯設備等。其中空調系統和照明系統在大多數的民用建筑能耗中占主導地位,空調系統的能耗更接近建筑能耗的40%到60%,成為主要的控制對象。而降低能耗又成為建筑設施節能的關鍵,因而在降低能耗設備方面可以做到如：家用空調器選用節能型(高效制冷壓縮機、換熱器和風扇，采用變頻調速，并匹配良好)；空調器的安裝位置宜不受太陽直射；不設定過低室溫，經常清洗。采用熱泵技術，同時滿足夏季制冷與冬季采暖的需要。在用電方面盡可能充分利用自然光；采用高效照明光源及燈具。

（六）合理選用建筑節能材料

合理選用建筑節能材料也是全面建筑節能的一個重要方面。建筑材料的選擇應遵循健康、高效、經濟、節能的原則。一方面,隨著科技的發展,大量的新型高效材料不斷被研制并應用到建筑設計中去,更好地起到節能效果。另一方面,要結合當地的實際情況,發掘出一些地方節能材料,更好地應用到建筑節能中去。

四、結束語

第3篇

目前，建筑大多數以石油、礦石石料、煤炭、天然氣等不可再生能源為主要原料。這些不可再生的能源在運用過程中會產生大量有害人體健康的物質及氣體，例如二氧化硫、二氧化碳、氮氧化合物等。這些物質都是造成環境污染、可吸入顆粒增多、生態環境破壞的重要因素。我國雖然是資源大國，但隨著我國經濟的快速發展，城鎮化及第二產業工業化的高速發展，加大了我們對能源資源的需求，迫使不可再生能源、土地、水、原材料等資源嚴重短缺，人均能源占有量在全世界排倒數幾位。我國大部分地區以溫帶季風氣候為主，夏暖冬涼，冬天需要暖氣開房，大批建筑物需要煤電供暖，如何在建筑中高效率的利用能源，讓新能源代替舊能源發揮更大效用值得我們思考。

二、新能源在建筑中的具體運用

近年來，新能源走進建筑設計，運用新能源構造低碳環保的建筑成為了建筑設計行業的風向標。新能源是指非常規能源，是指原傳統能源之外的各種能源，也指最新開發研究出來的，如太陽能、地熱能、風能、海洋能等已經應用的能源，生物質能和核聚變能等正在研究階段的、未有推廣的能源。目前,應用于建筑行業最多的、規模最大的就是太陽能，每天將太陽光收集起來加以利用，經濟環保，節約了能耗；同時，使人們享受新技術新能源給日常生活提供的便利。生活熱水、利用光伏電池提供電源、供熱采暖，太陽能制冷空調是幾種比較主要的太陽能在建筑中的利用形式，運用的最具體有成效的是太陽能光電技術。太陽能光電技術廣泛應用于建筑中，在建筑外側安放太陽能熱板，作為建筑物供熱熱源，提供給生活在建筑物里的廣大用戶日常運用的熱力供暖、洗浴熱水等等，綜合利用太陽能供熱系統。太陽能的光電技術增強了太陽能整合系統的性能，關鍵是提升建筑與太陽能系統相互之間的協調能力技術。空調是建筑中不可缺少的物品，太陽能空調技術的利用會減少二氧化碳的排放，改善生活環境。新型太陽能復合超導冷暖空調，制熱時的主要能耗是以可再生的生物質燃料及太陽能，是最綠色合理的取暖方式，制冷時利用夏季地源低溫的能量，通過超導系統，直接冷卻房間中的空氣達到制冷目的，讓太陽能的供給量和用戶對太陽能空調的應用需求達到平衡；新型太陽能復合超導冷暖空調在建筑中由于能全年綜合利用，可以降低能源耗損，提高能源利用效率，保護生態壞境，可提高建筑節能經濟效益，增強可持續發展。因此，炎炎夏季可以成功利用太陽光來冷卻家庭房間或辦公室——并且在此過程中不會產生令人厭惡的環境污染，消耗大量難以再生的能源。根據我國具體的地理環境使太陽能和建筑和諧搭配，我國大部分地處北緯23°26''''以北。因此，建議建筑物的南側面采用斜型屋頂結構。首先，因為斜面的采光面積比平面大得多，可以安裝更多的太陽能集熱器；其次，因為在斜面上安裝太陽能集熱器時并不需要過多考慮前后遮擋問題，并且從建筑美學上來說造型美觀。斜屋頂傾角取與當地太陽直射成90°的安裝角度，有利于太陽能集熱器充分發揮作用。太陽能與建筑相結合是一個利國利民的好事，能有效地降低建筑能耗，實現建筑節能的目標；將太陽能電池板和集熱器安裝在屋頂或屋面上，不用占取建筑用地，節約土地資源；就地安裝、實施供應熱水和發電上網，不用額外架設電路輸電線路、安裝熱水管道，運用太陽能減少了對市政工程建設的壓力，降低對市政配套公共設施的依賴，太陽能產品零噪音，零排放，零污染，不消耗任何燃料，人們容易接受。地熱能的開發就是利用高達200~400℃的淺層地熱資源進行發電，目前利用淺層地熱能的主要方面主要是運用在建筑物的空氣調節中，其方法就是通過熱泵技術將地下低品位的淺層低溫熱源提取上來加以利用。地源熱泵技術是一種利用淺層地熱資源的既可供熱又可制冷的高效節能的空調技術。熱力學第一定律告訴我們能量是守恒的，而且是可以相互轉換的，熱泵的理論基礎源于卡諾循環，與制冷機相同，是按照逆循環工作的。在設計中采用生態節能技術的實例很多，像張家港生態農宅設計、清華大學建筑設計中心大樓設計、濟南高等交通專科學校圖書館等。而天津工業大學新校區是新能源在建筑設計中的成功應用的典型范烈，校園利用地熱深井、地源熱泵、水源熱泵、LED照明、太陽能技術，打造節能、節水、資源綜合利用生態綠色節約型校園。校園生態系統經過2年運行，地熱深井每年可降低65%供暖成本，節約標準煤1.24萬噸，減少二氧化碳排放量3.28萬噸。1500余盞LED照明路燈和2000余盞LED室內照明燈組成目前世界上規模最大的商用化半導體照明示范工程，每年可節約用電130萬千瓦時。天津工業大學的土壤源熱泵系統被住房和城鄉建設部列為可再生能源建筑應用示范項目，能源多樣化創新型技術集成應用示范工程總體水平達到國內領先，多種可再生能源的利用達到了國際先進水平。對于新能源而言，無論采用太陽能，還是地熱能，提高能源綜合利用效率，加強資源綜合利用效能，減少污染物排放，強化對于稀缺資源的替代和努力節約能源資源，以及依靠信息化最終實現能源的可持續發展，都是我們努力的方向。除此之外，從建筑設計的全局來說，建筑設計階段要合理布局、生態布局，構造綠色建筑，與周圍環境形成一體，平衡生態系統的，促成建筑成為周圍生態環境的有機組成部分。構建綠色建筑體系，發展節能、節地、節水、節材和環保的綠色建筑。政府應當制定建筑應用可再生能源的鼓勵政策，支持、引導建筑項目應用可再生能源；應當加強對建筑用能系統運行的科學研究，建筑用能指導信息，強化建筑用能系統的能耗監測，提高能源利用效率。

三、結語