可再生能源在建筑設(shè)計(jì)中的利用

李驥 唐俊芳 牟濤

【摘 要】 建筑物是人類生活、工作、娛樂的基本場(chǎng)所，而它建造消耗的能源在整個(gè)社會(huì)中都占有相當(dāng)高的比例。所以它的規(guī)劃、設(shè)計(jì)以及建設(shè)將直接影響到我國(guó)現(xiàn)有資源和可再生能源的消耗。所以只有在建筑設(shè)計(jì)之前，深入了解建筑設(shè)計(jì)和可再生能源兩者之間的關(guān)系，才能合理利用各個(gè)方面的積極因素，從而降低可再生能源在建筑過(guò)程中的消耗。

【關(guān)鍵詞】 建筑設(shè)計(jì)；太陽(yáng)能；風(fēng)能；地?zé)崮?/p>

可再生能源是指自然界中可以不斷再生、不斷利用取之不盡的能源，它包括太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮艿取？稍偕茉床粌H對(duì)環(huán)境危害小，而且資源分布十分廣泛，適合就地開發(fā)利用，更是與社會(huì)生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)的能源。根據(jù)調(diào)查表明，現(xiàn)階段我國(guó)建筑中能源消耗正在逐年上升，因此，建筑的合理規(guī)劃設(shè)計(jì)，降低建筑行業(yè)能源消耗和生態(tài)環(huán)境污染程度，對(duì)建造生態(tài)良好性社會(huì)和社會(huì)能源發(fā)展可持續(xù)起著重要作用。

一、可再生能源的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)在石油、煤炭、天然氣是全世界各個(gè)國(guó)家大規(guī)模生產(chǎn)利用的能源，但是從世界經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展來(lái)講，這些廣泛利用的不可再生能源逐漸顯示局限性。在這種情況下，可再生能源的重要性將與日俱增，太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉吹拈_發(fā)和利用，會(huì)在而未來(lái)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要地位。在當(dāng)今不可再生能源日益局限的情況下，開發(fā)利用可再生能源是未來(lái)能源安全的需要，也是為了減少當(dāng)今社會(huì)環(huán)境污染的需要，更是能源可持續(xù)發(fā)展的需要。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，能源短缺滯后經(jīng)濟(jì)發(fā)展的形勢(shì)日益嚴(yán)重，可再生能源的將提高到一個(gè)全新的戰(zhàn)略高度。我國(guó)是以煤炭為主要能源的國(guó)家，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期不斷的發(fā)展努力，我國(guó)能源消耗中煤炭的比重已經(jīng)逐年下降，而可再生能源的開發(fā)利用將受到高度重視。現(xiàn)階段，降低礦物能源的開發(fā)利用，從以煤炭、石油、天然氣為主的礦物能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)向可再生能源持久性能源系統(tǒng)，提到可再生能源在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的結(jié)構(gòu)比重，推動(dòng)可再生能源的開發(fā)利用已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一項(xiàng)基本國(guó)策。而在建筑行業(yè)中，如何最少的消耗資源，合理規(guī)劃設(shè)計(jì)以求用最小量達(dá)到最高效率的使用能源，將建筑這一高消耗發(fā)展轉(zhuǎn)變?yōu)榈秃哪芨咝实陌l(fā)展已是我國(guó)未來(lái)建筑業(yè)發(fā)展的必然選擇。

二、可再生能源的利用

（一）太陽(yáng)能

在中國(guó)幾千年的文明發(fā)展史中，建筑業(yè)也是越發(fā)的完善。古代建筑就是利用太陽(yáng)的光和熱進(jìn)行南北布局、較大開窗等一系列科學(xué)方法建造房屋。上世紀(jì)初，通過(guò)對(duì)建筑建造的反思，新型建筑著重強(qiáng)調(diào)了對(duì)空氣通透性和充足陽(yáng)光的重視，到世紀(jì)中期更是加大了對(duì)太陽(yáng)能技術(shù)的研發(fā)。在石油危機(jī)的情況下，太陽(yáng)能技術(shù)終于開始被重視，并有了較大進(jìn)展。而太陽(yáng)能按照利用方式可分為太陽(yáng)能光電技術(shù)、主動(dòng)式太陽(yáng)能技術(shù)以及被動(dòng)式太陽(yáng)能機(jī)技術(shù)。其中，被動(dòng)式太陽(yáng)能利用時(shí)指在不借助其他人造機(jī)械設(shè)備和控制系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)太陽(yáng)能的收集、儲(chǔ)存和利用，這些與建筑是相互一體不可分割的，進(jìn)行太陽(yáng)能收集方式主要包括間接獲取系統(tǒng)、直接獲取系統(tǒng)和混合式獲取系統(tǒng)，但無(wú)論是哪一種收取系統(tǒng)都有收集器、熱吸收裝置、蓄熱材料、控制裝置以及輸送系統(tǒng)五個(gè)相同的基本要素。而這五種裝置相互之間的不同組合，又可以產(chǎn)生各種各樣的被動(dòng)式太陽(yáng)能建筑。在規(guī)劃設(shè)計(jì)建筑時(shí)，建筑師應(yīng)了解建筑所在地區(qū)的太陽(yáng)輻射量，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查獲取周邊的不利因素，從而進(jìn)行對(duì)太陽(yáng)能更好的收集。

被動(dòng)式太陽(yáng)能收取系統(tǒng)主要在陽(yáng)光充足和視野開闊的地點(diǎn)進(jìn)行，在建筑南向外側(cè)安裝單層或雙層玻璃，是入射的太陽(yáng)熱能被墻體所吸收進(jìn)而儲(chǔ)存，并向使用空間進(jìn)行輻射，不同的墻體厚度可以在不同的時(shí)間段內(nèi)向建筑內(nèi)部釋放熱量。這樣可以使使用空間具有較高的熱舒適性，而且溫度波動(dòng)較小，并且還可以利用一些輔助設(shè)施來(lái)增強(qiáng)被動(dòng)式太陽(yáng)能建筑的性能。主動(dòng)式太陽(yáng)能主要是稱呼采集太陽(yáng)能進(jìn)而產(chǎn)生熱能，并保存從而以備后用的設(shè)備，通常以空氣或水歷來(lái)完成工作。為了太陽(yáng)能更好的利用，集熱器通常放在建筑物的屋頂，并通過(guò)一定的設(shè)計(jì)進(jìn)行太陽(yáng)能更好的收集。

（二）風(fēng)能

建筑方面對(duì)風(fēng)能的利用通常是采用小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，在我國(guó)這類產(chǎn)品主要供應(yīng)于沒有電網(wǎng)的偏遠(yuǎn)地區(qū)。而在建筑物設(shè)計(jì)中采用風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，應(yīng)該結(jié)合建筑物所在區(qū)域風(fēng)力資源狀況和發(fā)電設(shè)備給周圍社區(qū)帶來(lái)的影響。如果室外有噪音源的話，則需要合理的設(shè)計(jì)建筑形體和通風(fēng)口位置，將通風(fēng)口與噪音源隔離開來(lái)，從而降低因風(fēng)能發(fā)電而造成的噪音。現(xiàn)階段風(fēng)力發(fā)電主要問(wèn)題是風(fēng)力的不穩(wěn)定，能夠解決這一難題，風(fēng)力發(fā)電將能夠很快的進(jìn)入都市中。建筑物能夠自然通風(fēng)不僅可以改善室內(nèi)舒適度和其中的空氣質(zhì)量，一方面，夏天利用自然通風(fēng)方式進(jìn)行室內(nèi)的被動(dòng)降溫，從而節(jié)約用電減少常規(guī)能源的消耗，另一方面，冬天自然通風(fēng)能夠降低室內(nèi)的空氣污染度和潮氣，要控制適當(dāng)?shù)胤秶鷱亩鴾p少取暖所需能耗。要想建筑物具有良好的通風(fēng)效果，需要建筑設(shè)計(jì)師對(duì)所在地區(qū)進(jìn)行準(zhǔn)確詳細(xì)的氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，掌握該地區(qū)的風(fēng)能環(huán)境狀況，并利用計(jì)算機(jī)或風(fēng)洞進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，從而對(duì)建筑形體進(jìn)行更好的調(diào)整。

（三）地?zé)崮?/p>

地?zé)崮芤彩乾F(xiàn)今社會(huì)可再生能源中能更好代替常規(guī)能源的能源之一。地下表層的熱能能夠被抽取，從而供應(yīng)建筑取暖和熱水，到夏天時(shí)則是由建筑物向地下排放熱量，由于在此過(guò)程中只有抽取熱量時(shí)用到電能，所以不僅能有效的利用地?zé)崮埽€能夠降低地?zé)崮芾眠^(guò)程中電能的消耗。通過(guò)對(duì)建筑物周邊地質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，當(dāng)有適合地?zé)崮芸梢岳玫那疤嵯拢責(zé)崮艿膽?yīng)用主要通過(guò)在建筑物四周打井或挖溝的方式直接抽取地表水，進(jìn)而輸送到建筑物中進(jìn)行合理利用。通常情況下，進(jìn)行抽取地?zé)崮艿牡卦礋岜脵C(jī)組是放在室內(nèi)的，并沒有集中地機(jī)房，是通過(guò)一家一戶的小型熱泵進(jìn)行自行調(diào)節(jié)，這不僅減少了用空調(diào)時(shí)錯(cuò)需要的冷卻塔，還有利于建筑物的整體造型設(shè)計(jì)。

結(jié)束語(yǔ)

為了可再生能源在建筑技術(shù)中更好更廣泛的應(yīng)用，需要對(duì)建筑進(jìn)行場(chǎng)地選擇和場(chǎng)地規(guī)劃設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)建筑材料的合理選擇和節(jié)點(diǎn)的合理構(gòu)造等細(xì)節(jié)來(lái)完善可再生能源的合理開發(fā)利用。使可再生能源在建筑行業(yè)得到進(jìn)一步的發(fā)展，從而逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)常規(guī)能源在建筑方面的有效應(yīng)用，降低污染物的排放，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，所以可再生能源的開發(fā)利用對(duì)未來(lái)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。

參考文獻(xiàn)

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