可再生能源在建筑設(shè)計中的運用

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一、可再生能源在建筑設(shè)計中廣泛使用意義重大

隨著社會的高速發(fā)展，能源問題已經(jīng)越來越突出地擺在人們面前，節(jié)約能源，減少環(huán)境污染，促進社會可持續(xù)發(fā)展，已經(jīng)成為全社會的共識，并被納入國家發(fā)展基本戰(zhàn)略。建筑物能耗占社會總能耗比例相當大，建筑物是人們生活的基本場所，據(jù)有關(guān)資料，建筑物能源消耗與全球工業(yè)生產(chǎn)耗能旗鼓相當，建筑工程有較長的周期，有建筑設(shè)計、建筑施工以及建筑竣工等階段。在每個建筑工程階段，都應當樹立積極利用可再生能源的觀念，使得建筑行業(yè)能夠成為綠色環(huán)保的新行業(yè)，所以說，加快技術(shù)開發(fā)，加大人力、物力投入，在建筑設(shè)計中，充分利用可再生能源意義非凡。

二、可再生能源在建筑設(shè)計中的具體應用

3.1太陽能是在建筑中得到最早應用的可再生資源

人們對太陽能的利用歷史久遠，早期的人類利用太陽能照明、取暖，這是先民們對太陽能的最原始利用。當代社會人類對太陽能的利用有兩大類；一類是被動式利用太陽能，一類是主動式利用太陽能。被動式太陽能利用技術(shù)，是指不借助復雜機械對太陽能進行直接采用或者利用一定的器具對太陽能進行存儲，這一技術(shù)有直接獲取設(shè)施、間接獲取設(shè)施及綜合獲取設(shè)施。這一建筑設(shè)計主要強調(diào)，在建筑設(shè)計角度上、高度上和方向上盡可能多利用自然光，通過采集自然能來為居家提供熱量補足及光線強化等，這是對太陽能的直接、簡單利用。主動式太陽能利用是指采用一些專門設(shè)備對太陽能進行采集、收集，并通過光電、光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)，將太陽能轉(zhuǎn)換成熱能、光能，以為其他設(shè)備提供用能。主動式太陽能的利用，主要有太陽能加熱器，為居家洗浴提供熱水，另外，主動式太陽能利用，還可以為居家室內(nèi)采暖或降溫。在運用太陽能建筑設(shè)計上，既要考慮美觀又要考慮太陽使用效果；在利用太陽能生成熱量時，要綜合考慮給排水問題以及熱能輸送管道的保溫問題。

3.2風能的利用

在建設(shè)設(shè)計中，對風能的利用主要有兩個方面，一是風力發(fā)電，二是運用自然風為室內(nèi)提供降溫需求。第一種風力利用是主動式的，第二種是被動式的。建筑風能設(shè)計利用，通常是在建筑高層。當風機風速達2.7m/s的情況下能夠產(chǎn)生電能，在25m/s時達到額定功率，保證持續(xù)發(fā)電的風速為40m/s。因此，在一些高樓頂部設(shè)計安裝發(fā)電機組，其現(xiàn)實應用性、可行度都非常高，而且這一技術(shù)國外發(fā)達國家已被廣泛采用。所以，設(shè)計高層風力發(fā)電技術(shù)，應該考慮的問題是，①當?shù)啬昶骄L力、風速以高層建筑頂部離地高度，這些都對風力的采集有直接影響；②發(fā)電機組的負載、發(fā)電機組重量也要充分考慮，如果使用不當，將會對樓體形成嚴重破壞。風能的被動利用，就是在建筑設(shè)計時，要充分考慮如何利用自然風，讓樓間及家居內(nèi)空氣保持流通，在熱季可以利用自然通風帶走室內(nèi)一部分熱量。利用自然風能降溫比利用家電降溫效果要好，電器設(shè)施在使用中要消耗能源，對環(huán)保不利。

3．3地熱能的利用

所謂地熱利用是將地下表層帶有一定溫度的熱水通過地源熱泵抽取出來，用于人們的生產(chǎn)、生活。地源熱泵技術(shù)兩種，一是土一氣型，二是水一水型。土一氣型技術(shù)，就是將地熱通過地源熱泵抽取出來，然后實現(xiàn)熱轉(zhuǎn)換，將熱能轉(zhuǎn)換成冷風或熱風，根據(jù)用戶需要向居家或生產(chǎn)提供用熱。土一氣型技術(shù)，是從地下水中取熱和排熱，經(jīng)過熱泵機組轉(zhuǎn)換成熱水或冷水，然后再經(jīng)過設(shè)置在各房間的風機盤管轉(zhuǎn)換成熱風或冷風給房間供暖或制冷。在設(shè)計利用地熱能方面，最重要的是要注意選地點，如何建筑離熱源很遠，由于物理原因很難對地熱加以有效利用，或者地熱利用成本就變得非常昂貴；另外，可再生能源在建筑中的利用設(shè)計上，對地基處理要重視。通常有地熱的區(qū)域，地質(zhì)構(gòu)成都復雜，地質(zhì)環(huán)境變化大，一般不適宜建設(shè)高層樓宇，為了安全利用地熱資源，在設(shè)計中，一定要對地質(zhì)結(jié)構(gòu)有充分了解，以避免由于對地質(zhì)條件不掌握，給建筑安全帶來不測。其三，在設(shè)計中，在查找到熱源后，要留足空間，便于安裝地熱機組，注意在地熱輸送和傳導中減少熱耗。

3.4生物能的利用

在可再生能源在建筑設(shè)計中的利用方面，生物能的發(fā)展空間及可拓展?jié)摿σ卜浅＞薮?。在對生物能的利用方面，目前重點有兩個方面，一是城區(qū)對廢物、垃圾進行處理形成的熱電聯(lián)產(chǎn)，二是主要在一些農(nóng)村對沼氣的利用開發(fā)。在建設(shè)設(shè)計中，生物能被用于居家供熱?，F(xiàn)在，在城區(qū)，每天形成的度物、垃圾很多，國家近些年加大投入，對城市垃圾進行綜合處理，其變廢為寶，一些垃圾處理廠將焚燒垃圾所產(chǎn)生電、熱被用于城市生產(chǎn)、生活。沼氣就是利用植物秸稈和動物的糞便，在沼氣池中進行微生物發(fā)酵，產(chǎn)生沼氣，通過管路將氣體運送到用戶。沼氣可以替代煤氣等能源，滿足人們居家生活的需要，其優(yōu)點在于環(huán)保、降低廢物的排放。為了合理、有效地利用生物能這一可再生資源，建設(shè)設(shè)計在選地方面要有充分考慮污物處理場在提供能源線路安裝上，是否具備條件。如果小區(qū)物業(yè)有能力對生物能進行有效利用，比如建設(shè)小型污物焚燒場，實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)，減少生活成本，那么在設(shè)計安排上，要考慮建筑格局、植物生產(chǎn)、以及建筑位置對利用生物能帶來的可能的各個方面的影響。在具體設(shè)計中，要通過對各物理設(shè)施的構(gòu)造節(jié)點，技術(shù)選擇等細致材料來完善對可再生生能源利用。在設(shè)施安裝設(shè)計和技術(shù)管理方面，需要與專門人才積極協(xié)作，充分研討，使生物能利用不僅僅停留在初期的應用層面，而是與建筑融為一體，讓可再生能源走入人們的生活，以期使生物能利用效益最大化。

三、結(jié)束語

減少對傳統(tǒng)能源的使用依賴，大量采用新能源，是當代社會發(fā)展的必然趨勢。當前，可再生能源在建筑設(shè)計及在實際建設(shè)中的廣泛使用，帶給人們生活方式的改變是帶有革命性的。可再生能源技術(shù)應用前景廣闊，市場空間很大，社會效益、經(jīng)濟效益可觀，建筑設(shè)計從業(yè)者應該對可再生能源在建筑設(shè)計中利用給予足夠重視。

作者：倪昌劍 單位：同濟大學建筑設(shè)計研究院（集團）有限公司 同勵建筑設(shè)計院