摘要：建築節能是技術是反映一個國家先進的重要标志,新能源利用是實現建築可持續發展的重要環節。本文對建築物的節能和太陽能建築技術的推廣應用進行分析探讨。建築節能成為日益關切的大問題,當今社會十分關注建築工程的能耗及建築物使用過程中長期的能耗,因此要根據建築設計的節能要求,尤其是利用太陽能建築技術的推廣應用。

　　關鍵字：建築物節能、太陽能建築、能源建築物、綜合應用

　　1建築物的節能技術

　　建築節能是技術進步的重要标志,新能源利用是實現建築可持續發展的重要環節。在目前條件下,建築節能主要采取以下五項技術措施:

　　1.1減少建築物的外表面積。建築物的外表面積的衡量值是體形系數。控制建築物體形系數的重點是平面設計,當平面凸凹過多,建築物外表面積就會增加。如住宅建築設計中,經常會遇到卧室及衛生間開窗問題,由于衛生間靠内開窗要凹進平面很多,無形中增加了建築物外表面積,另外還有飄窗,曬台等構造對節省能源很不利。所以對平面設計時,要綜合考慮多種因素,在滿足使用功能的同時,使建築物體形系數控制在有合理效範圍内。另外在立面造型,層高控制方面也會影響到建築物體形系數。進入21世紀許多高層建築采取矩形平面及矩形組合,使建築物外表面積相應減小,整體尺寸較和諧,也保持了建築物的外觀,對建築節能是有益的。體現了建築設計理念的新思維。

　　1.2重視圍護結構體設計。建築物的能源和熱工消耗,主要反映在外圍護結構上。圍護結構設計主要包括:選擇圍護結構材料和構造,确定圍護結構傳熱系數,外牆受周邊冷熱橋影響下其平均傳熱系數的計算,圍護結構熱工性能指标及保溫層厚度的計算等。在外牆外側或者内側增設一定厚度的保溫材料,以提高牆體的保溫性能,是現階段牆體節能的重要措施。目前外牆保溫多數采用聚苯乙烯泡沫塑料闆類材料。在施工過程中按照保溫材料的施工程序,加強保溫闆的粘結及固定牢固,保證邊緣及底部的質量,才能達到保溫效果。同時屋面是熱量波動最大的部位,需要采取有效措施增加保溫隔熱效果和耐久性。

　　1.3合理控制窗牆面積比例。同自然環境接觸面大的還有外門窗。許多分析和試驗表明,門窗占全部熱能耗的50%左右。對門窗進行節能設計就會明顯提高節能效果。必須選擇熱阻值高的門窗框體材料。現在許多門窗框體材料常用塑料内襯托鋼架,斷熱鋁合金框,低輻射鍍膜中空玻璃。窗戶的氣密性要好,認真控制窗牆面積比例,北向不留大窗和飄窗,其它朝向也不宜使用飄窗。在工程實踐中,建築物為了立面效果,許多住宅建築采取大面積窗戶。在無法減小窗戶大面積的情況下,也要采取措施:如盡量把窗戶安排南側,增加窗戶的固定扇,加強框及扇邊緣的密封,根據規定進行權衡判斷計算,以達到建築物的整體節能效率。

　　1.4加強其它部位的保溫隔熱措施。其它一些部位的保溫隔熱措施如地闆,樓闆,欄闆及冷熱橋部位進行保溫隔熱處理。寒冷及嚴寒地區建築物四周内外地面處理,不采暖樓梯間牆面及透光窗,單元門入口處理,陽台樓地面及門窗口處理。需要引起注意的是:遇外界接觸的門要選擇保溫門,外飄窗要采用上下挑闆及側闆的,凡是遇外界接觸的闆都必須進行保溫節能處理。現在建築采用專門用的節能設計軟件,通過綜合計算滿足各項熱工指标。要根據熱工指标采取相應的構造措施,使建築物整體達到節能要求。

　　1.5采取其它節能措施,綜合實現節能目标。另外采取其它一些節能控制措施如安裝熱量表,熱量控制開關等,使溫度保持均衡,也是減少能耗的必要手段。事實上建築節能的主要内容除采暖空調外,應該包含通風,家用電氣,熱水及照明等。假如家庭所有電氣都是節能産品,那節能的潛力更大效果更明顯。

　　2太陽能建築技術

　　2.1太陽能建築可分為主動式和被動式兩個類型。利用機械裝置收集和儲存太陽能,并在需要時向房間提供熱能的建築,被稱為主動式太陽能建築;根據當地氣候條件,在很少使用機械設備條件下,通過建築物布局,構造處理,選擇性能好的熱工材料,使建築物本身能夠吸收和儲存太陽能量,從而達到采暖,空調,供熱水的建築物,稱為被動式太陽能建築。

　　2.2太陽能建築的平面布置應盡量将長邊作為南北方向。使集熱面處于正南方向正負30ο以内。并根據當地的氣象條件及所處位置,做出恰當調整,以達到最佳的陽光照射效果。集熱和蓄熱牆間接受的熱是被動式太陽能建築的一種形式。它充分利用南方向太陽輻射熱大的特點,在南向牆面上加設一層透光外罩,使透光外罩與牆體之間形成一道空氣層。為了使透光外罩内最大限度得到太陽照射,在空氣夾層内壁表面塗上吸熱材料。當太陽照射的時候加熱了空氣夾層内的空氣和牆體,這時吸收到的熱量分為兩部分。一部分氣體加熱後利用溫差壓形成氣流,通過與室内相連的上,下通風口,與室内空氣進行循環對流,從而使室内溫度上升;另一部分熱量使牆體受熱後,利用牆體的蓄熱能力貯存熱量,當夜晚到後氣溫降低時牆體蓄存熱向室内釋放,從而達到晝夜溫度适宜的程度。
當夏季高溫到來時,将透光外罩内的空氣層與室外連接的通風口開啟,與室内連接的通風口關閉。室外通風口上部通向大氣,下部通風口最好處于與周圍空氣溫度低的位置連接,如曬不上太陽陰涼處或地下空間。這樣當空氣層的溫度加熱後,氣流迅速向上部通風口處流動,将熱空氣排向室外,随着空氣的不停流動,通過下部通風口的涼空氣進入空氣層,這時空氣層内的溫度低于室外溫度,室内熱氣通過牆體向空氣層散熱,從而達到夏季降低室溫的作用。

　　2.3從被動式工作原理可以看出,材料性能在太陽能建築中占有重要的位置。透光材料傳統使用的是玻璃,透光率一般達到65～85%之間,而現在使用的采光闆,透光率達到92%。蓄熱用材料:采用一定厚度的牆體,或改變牆的材質,如采取水牆做蓄熱體以增加牆體的蓄熱量。另外設置貯熱間也是一種蓄熱方法,貯熱間的傳統作法是,将卵石堆放在貯熱間内,熱空氣流過貯熱間時加熱卵石,進入夜晚或是陰雨天,可将卵石散出的熱量再輸送到室内。由于被動式太陽能建築簡單易行,太陽能建築得到廣泛采用,如多層建築,通信台站,民宅等。現在高層建築也采用這一原理:将玻璃幕牆分層設置,在外牆樓闆上下聯接處設可控式進出通風口,這樣既采用了太陽能又美化了建築立面,是太陽能技術的具體體現。

　　主動式太陽能建築就是利用機械設備,将收集到的熱能輸送到各個房間。這樣就可以擴大太陽能的吸收面,如屋頂,坡面及院落等處凡是太陽光照射強的地方,都可以作為太陽能的吸收面。同時還可以在需要的地方設置貯熱間。這樣把采暖系統,熱水供應系統組合成一體,應用有效的熱能控制設備,使太陽能利用更加合理。

　　2.4主動式太陽能采暖系統的運行過程是:該系統裝有兩台風機,一台是太陽能集熱器風機,另一台為供熱風機。當依靠太陽輻射直接采暖時兩台風機同時運行,使房間裡的空氣直接進入太陽能集熱器。然後再回到房間,如陰雨天時間較長熱量較低時采用輔助加熱,此時貯熱間不工作。熱空氣系統使用電動風門控制氣流,當直接采暖時空氣控制器中兩個電動風門轉向使空氣流入房間位置。在太陽能集熱器出口處設熱水盤管可以使房間的熱水供應系統與太陽能采暖系統成為一體。

　　2.5當太陽能集熱器收集到的熱量超過房間的需要時,集熱器風機開動而采暖機風機停止。通向房間的電動機門關閉。從太陽能集熱器出來的熱空氣向下流向貯熱間的卵石層,把熱量貯存在卵石裡,直至卵石層全部被加熱,使貯熱間蓄熱達到飽和狀态。進入夜晚沒有太陽輻射時,就要從貯熱間裡取熱。此時關閉空氣控制器中第一個電動風門,打開第二個電動風門,啟動供暖風機,使室内的空氣循環由下向上通過貯熱間卵石層加熱,再返回到供暖調節系統。當貯熱間有充足的熱量時,進入空氣調節器的空氣溫度隻比從太陽能集熱器直接出來的氣溫低一些。這一循環過程将持續到貯熱間卵石層的熱量差不放完。然後若是設有附助加熱器時,要啟動附助加熱器。如果貯熱間蓄熱達到飽和狀态或者夏季無采暖要求時,太陽能集熱器仍然工作,用于加熱使用熱水供給系統。

　　太陽能建築種類較多,工作原理基本相似。有的建築以水為媒介進行熱交換。這樣系統内的所有設備在同樣熱效應下,體積減小同時還可以與其它能源共同使用一個熱水系統。這是用水做媒介的最大優點。另一種能源是利用地熱做熱源,工作過程是将地下水熱量提取後,通過采暖系統将熱量送到房間,制冷時反向運行,工作原理如同空調機組。其不足是機組連續工作時間較長時,熱量可能供應不足。因此在地熱資源豐富地方比較适用。

　　3能源建築物的期望

　　太陽能的集取隻能在有太陽的時候才能進行,陰天及夜晚是采集不到熱量的,因此采集的熱量也是有限,但是陰雨天及夜間往往是需要熱量的時間,這就影響了太陽能建築的發展。如果把地熱資源與太陽能結合起來使用,取長補短,采取有效技術措施轉換能源,合理的熱控技術,優良的熱工材料,那麼,環保節能的新型建築會得到大力發展。由此可見,環保節能的應用是一個綜合性很強的技術,要想得到大力發展還要解決一些具體問題。

　　3.1節能措施要切實可行:新能源的利用是以節能措施為依托的應用,建築圍護結構的保溫性能就顯得非常重要。因此,外牆及外門窗,凡是與外界接觸的梁,樓闆部部位也要采取保溫,這是冷橋部位。總之要滿足規範,規程及行業保溫要求。

　　3.2要解決好熱能綜合利用控制技術;而單獨的太陽能,地熱能的利用都有一定局限性。新能源的利用要根據當地自然資源狀況,進行綜合應用才有效果。再加上必要的輔助熱源,才能保證正常的供熱。而綜合控制技術是根據建築物室内溫度需求和熱源的供應情況,自動轉換對房間的熱量供給,達到溫度的穩定。根據現在自動化控制技術的進步,熱工材料,熱交換設備,熱電氣元件功能,解決這些技術是完全可能的。

　　3.3節能和新能源中最佳選擇仍然是太陽能,而節能和太陽能的應用對建築物的外觀有一些影響,為此在建築物設計中,處理好建築物立面,屋頂收集熱源的外觀構造,不僅關系到熱效率,同時也是關系到建築物的整體效果。

　　綜上所述,建築節能是技術進步的重要标志,新能源利用是實現建築可持續發展的重要環節,也是世界上所有國家采取的節能措施。在今後的發展中,太陽能的應用和新型的節能建築,隻能以最低的能量消耗,使居住環境更舒适,更清浩,而節能及社會效益更好。