可再生能源在建筑設計中的利用

李驥 唐俊芳 牟濤

【摘 要】 建筑物是人類生活、工作、娛樂的基本場所，而它建造消耗的能源在整個社會中都占有相當高的比例。所以它的規劃、設計以及建設將直接影響到我國現有資源和可再生能源的消耗。所以只有在建筑設計之前，深入了解建筑設計和可再生能源兩者之間的關系，才能合理利用各個方面的積極因素，從而降低可再生能源在建筑過程中的消耗。

【關鍵詞】 建筑設計；太陽能；風能；地熱能

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，它包括太陽能、風能、地熱能等。可再生能源不僅對環境危害小，而且資源分布十分廣泛，適合就地開發利用，更是與社會生態環境相協調的能源。根據調查表明，現階段我國建筑中能源消耗正在逐年上升，因此，建筑的合理規劃設計，降低建筑行業能源消耗和生態環境污染程度，對建造生態良好性社會和社會能源發展可持續起著重要作用。

一、可再生能源的現狀與發展趨勢

現在石油、煤炭、天然氣是全世界各個國家大規模生產利用的能源，但是從世界經濟的可持續發展來講，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，太陽能、風能、地熱能等可再生能源的開發和利用，會在而未來社會的經濟發展具有重要地位。在當今不可再生能源日益局限的情況下，開發利用可再生能源是未來能源安全的需要，也是為了減少當今社會環境污染的需要，更是能源可持續發展的需要。

隨著我國經濟的高速發展，能源短缺滯后經濟發展的形勢日益嚴重，可再生能源的將提高到一個全新的戰略高度。我國是以煤炭為主要能源的國家，經過長期不斷的發展努力，我國能源消耗中煤炭的比重已經逐年下降，而可再生能源的開發利用將受到高度重視。現階段，降低礦物能源的開發利用，從以煤炭、石油、天然氣為主的礦物能源系統轉向可再生能源持久性能源系統，提到可再生能源在經濟發展中的結構比重，推動可再生能源的開發利用已成為我國經濟發展的一項基本國策。而在建筑行業中，如何最少的消耗資源，合理規劃設計以求用最小量達到最高效率的使用能源，將建筑這一高消耗發展轉變為低耗能高效率的發展已是我國未來建筑業發展的必然選擇。

二、可再生能源的利用

（一）太陽能

在中國幾千年的文明發展史中，建筑業也是越發的完善。古代建筑就是利用太陽的光和熱進行南北布局、較大開窗等一系列科學方法建造房屋。上世紀初，通過對建筑建造的反思，新型建筑著重強調了對空氣通透性和充足陽光的重視，到世紀中期更是加大了對太陽能技術的研發。在石油危機的情況下，太陽能技術終于開始被重視，并有了較大進展。而太陽能按照利用方式可分為太陽能光電技術、主動式太陽能技術以及被動式太陽能機技術。其中，被動式太陽能利用時指在不借助其他人造機械設備和控制系統進行對太陽能的收集、儲存和利用，這些與建筑是相互一體不可分割的，進行太陽能收集方式主要包括間接獲取系統、直接獲取系統和混合式獲取系統，但無論是哪一種收取系統都有收集器、熱吸收裝置、蓄熱材料、控制裝置以及輸送系統五個相同的基本要素。而這五種裝置相互之間的不同組合，又可以產生各種各樣的被動式太陽能建筑。在規劃設計建筑時，建筑師應了解建筑所在地區的太陽輻射量，并通過現場勘查獲取周邊的不利因素，從而進行對太陽能更好的收集。

被動式太陽能收取系統主要在陽光充足和視野開闊的地點進行，在建筑南向外側安裝單層或雙層玻璃，是入射的太陽熱能被墻體所吸收進而儲存，并向使用空間進行輻射，不同的墻體厚度可以在不同的時間段內向建筑內部釋放熱量。這樣可以使使用空間具有較高的熱舒適性，而且溫度波動較小，并且還可以利用一些輔助設施來增強被動式太陽能建筑的性能。主動式太陽能主要是稱呼采集太陽能進而產生熱能，并保存從而以備后用的設備，通常以空氣或水歷來完成工作。為了太陽能更好的利用，集熱器通常放在建筑物的屋頂，并通過一定的設計進行太陽能更好的收集。

（二）風能

建筑方面對風能的利用通常是采用小型風力發電機，在我國這類產品主要供應于沒有電網的偏遠地區。而在建筑物設計中采用風力發電系統，應該結合建筑物所在區域風力資源狀況和發電設備給周圍社區帶來的影響。如果室外有噪音源的話，則需要合理的設計建筑形體和通風口位置，將通風口與噪音源隔離開來，從而降低因風能發電而造成的噪音。現階段風力發電主要問題是風力的不穩定，能夠解決這一難題，風力發電將能夠很快的進入都市中。建筑物能夠自然通風不僅可以改善室內舒適度和其中的空氣質量，一方面，夏天利用自然通風方式進行室內的被動降溫，從而節約用電減少常規能源的消耗，另一方面，冬天自然通風能夠降低室內的空氣污染度和潮氣，要控制適當地范圍從而減少取暖所需能耗。要想建筑物具有良好的通風效果，需要建筑設計師對所在地區進行準確詳細的氣象數據統計，掌握該地區的風能環境狀況，并利用計算機或風洞進行模擬實驗，從而對建筑形體進行更好的調整。

（三）地熱能

地熱能也是現今社會可再生能源中能更好代替常規能源的能源之一。地下表層的熱能能夠被抽取，從而供應建筑取暖和熱水，到夏天時則是由建筑物向地下排放熱量，由于在此過程中只有抽取熱量時用到電能，所以不僅能有效的利用地熱能，還能夠降低地熱能利用過程中電能的消耗。通過對建筑物周邊地質情況進行詳細調查，當有適合地熱能可以利用的前提下，地熱能的應用主要通過在建筑物四周打井或挖溝的方式直接抽取地表水，進而輸送到建筑物中進行合理利用。通常情況下，進行抽取地熱能的地源熱泵機組是放在室內的，并沒有集中地機房，是通過一家一戶的小型熱泵進行自行調節，這不僅減少了用空調時錯需要的冷卻塔，還有利于建筑物的整體造型設計。

結束語

為了可再生能源在建筑技術中更好更廣泛的應用，需要對建筑進行場地選擇和場地規劃設計，通過對建筑材料的合理選擇和節點的合理構造等細節來完善可再生能源的合理開發利用。使可再生能源在建筑行業得到進一步的發展，從而逐漸代替傳統常規能源在建筑方面的有效應用，降低污染物的排放，保護生態環境，所以可再生能源的開發利用對未來社會可持續發展具有深遠意義。

參考文獻

[1] 諾伯特·萊希納.建筑師技術設計指南——采暖·降溫·照明[M].中國建筑工業出版社，2004

[2] 彰國社.被動式太陽能建筑設計[M].中國建筑工業出版社，2004