浅析物理学视域下的建筑节能问题

发布时间：2020-11-28

　　摘要：为了缓解我国的能源紧张危机，建筑节能逐渐受到相关专业人士和学者的重视。建筑节能的良好应用能够提升民众生活质量、改善生活环境，与此同时，还能够在一定程度上减小污染物质排放量，实现社会绿色可持续发展[1]。本文站在物理学角度对建筑节能问题展开深入分析，对当前我国建筑节能中的种种问题及其重要程度加以阐述，并以建筑节能中应用的物理知识作为核心内容进行深层次的剖析，为实现我国建筑节能在物理学领域内的有效发展提供一定参考。

　　关键词：物理学;建筑节能;问题

　　1物理学是建筑节能的基础

　　1.1能源与能耗本身属于物理学范畴

　　在一定角度上，可将物理学视为建筑节能的基础，脱离了物理知识的建筑规律与结论也就没有任何意义可言。在日常生活中，无论是电能、光能还是热能都是由能源间接或直接为人类提供的，当某种物体形态的转变过程就是能源的消耗过程，在该过程中给予人类需要的能源，因此，无论是能源自身，还是能源消耗均在物理学范畴内。为了满足某种需求或实现某种目的，选择消耗能源的方式来实现，例如，应用光能照亮房间、利用电能实现制冷等。

　　1.2从物理学角度看能量的转换

　　站在物理学的角度，能量形式的转换过程中，并没有改变总能。简言之，其中具有的能量保持不变，既不自行产生，也不会凭空消散，这就是能量守恒定律的内容，但在该规律中，仅仅对能量的数量关系加以规定，并提及能量的转换过程。在热力学第一定律的基础上，热力学第二定律的内容中对能量转换的基本方式进行了明确的解说，即能量无法自发从低温物体转移到高温物体。

　　1.3建筑节能的物理学基础

　　对于建筑节能而言，可将信息替代能源作为基础，相较能源而言，信息资源是无限的。在当前社会的的发展中，能源不断减少，能源短缺问题日益凸显，同时，能源消耗导致环境污染问题也愈加严重，若无法实现矛盾与冲突的有效化解，那么将加剧这一恶性循环[2]。因此，将物质能源由信息资源取替，可以实现该矛盾问题的巧妙化解。目前备受我国建筑界关注的问题，就是如何解决高层建筑节能问题，由于不全面的建筑节能信息了解，造成不合理的设计频频出现，从而导致对整体建筑影响极坏。

　　相关期刊推荐：《湖北农机化》(双月刊)创刊于1979年，是由湖北省农业机械化管理办公室主管、湖北工业大学期刊社承办的全省农机系统唯一具有国家正式刊号的农机科技期刊。设有：有综述、技术推广、排障与修理、安全监理、开发与研究、农机论坛、新产品新技术、学术天地、人物风采等栏目。

　　2物理学知识在建筑节能中的运用

　　2.1以物理手段实现太阳光照明

　　在现有的研究理论中，医学专家认为忧郁症、慢性疲劳综合征等疾病在太阳光下产生的几率相对较小，因此，在建筑设计过程中，利用物理方式实现太阳光的自然引入，不仅为建筑空间的使用者提供了更多晒太阳的机会，还为人体保持健康提供了有利条件。若无法实现自然光照的情况下，可利用导光管装置，其应用了反射原理，实现光纤的传递，但由于传递过程中会存在一定的能量损失，因而无法满足长距离的光纤需求。经过这一物理手段而形成的太阳光约为2个75W灯泡的亮度。

　　2.2利用太阳能取暖

　　在建筑取暖过程中，若想应用太阳能，在材料的选择上应当选取热阻和热吸系数相对较大的。在能量传递过程中发生阻碍作用的就是热阻，而物体自身的吸热能力成为热吸系数。在建筑的实际应用中，为了实现太阳能的有效储存，应用热阻和热吸系数大的玻璃[3]。白天，在太阳光的照射下吸收热量并加以储存，夜间温度较低时，可将热量释放，提高夜间温度。针对冬冷夏热地区的建筑，可利用这样设备实现温度的调节，即夏日高温时避免阳光直射，冬日低温时将阳光引入室内，从而实现保温节能的作用。

　　2.3纳米技术在建筑材料中的应用

　　考虑到纳米材料的自身特性，极具有量子尺寸，又具备光催化效应，因此，在混凝土中应用纳米制作技术将具备空气净化、有毒物质分解的作用。随着对于建筑功能需求的调整，混凝土材料的功能也可结合纳米材料的功能而调整，例如，现已部分应用的自我修复纳米材料[4]。由于纳米材料的自身特性，其刚度、强度都得到了有效调整，例如厂家内的抗菌陶瓷、弹性水泥等均具有较高性能。该类材料的应用，不仅大大提升了建筑物的使用性能，更从某种程度上实现了能耗的有效降低，为环境污染问题的化解提供了帮助。

　　3结语

　　随着当前经济的日益发展，能源的消耗问题也日益显著，在当前十分紧要关头下，相关部门应对建筑物能耗的降低给予足够的关注度，始终将低能耗作为建筑设计的重中之重，并贯穿于设计始终。总之，物理学与建筑之间的关系十分密切，大部分建筑学的思想与理论都离不开物理学知识的支持，因此，为了实现建筑能耗的有效降低，物理学将在今后的建筑节能可持续发展中做出巨大贡献，提供最优化的解决方式。——论文作者：曹永义