淺析可再生能源在建筑設計中的利用

詹必釵

（福建省連江縣建筑設計院）

淺析可再生能源在建筑設計中的利用

詹必釵

（福建省連江縣建筑設計院）

建筑物是人類日常生活、生產、娛樂和工作的主要場所，建筑物建設中所耗費的能源在整個社會能源消耗中占有重大比例。因此，在施工建設之初，必須要深入了解建筑設計的可行性和能源應用的再生性，并對兩者之間的關系做研究，這樣才能充分發(fā)揮能源應有效果，減少能源消耗，提高企業(yè)經濟效益的同時保證企業(yè)社會效益。從我國可再生能源現(xiàn)狀入手，闡述了其在建筑設計中的應用，旨在降低可再生能源在建筑施工中的消耗。

建筑物；建筑設計；太陽能；風能

引言

近年來，我國建筑節(jié)能日益受到人們的關注，這也使得加強建筑節(jié)能的工作是一個綜合性研究的問題，它主要是提高能源的利用率和實現(xiàn)能源的綜合利用。我國可再生能源非常豐富，大力開發(fā)可再生能源并且運用到建筑各方面是非常有效的一項工程。只要能將可再生能源有效應用在建筑中，我國能源問題在很大程度上就會得到緩解。

1　低碳住宅建筑的現(xiàn)狀及問題

1.1低碳理念

低碳理念是近幾年開始流行起來的，其主要宗旨就是提倡能源節(jié)約，同時將污染降低，實現(xiàn)能源與污染的協(xié)調。它的核心目的在于追求將最少的常用非可再生能源通過科學的消耗方式來滿足最大的能源需求。當低碳理念被應用與建筑行業(yè)時，所體現(xiàn)出來的核心需求即通過最少的建筑材料以及后期能源消耗，來滿足住戶的日常需求。通過將低碳住宅建筑理念應用在實際的建筑設計與施工中，應用低碳住宅建筑理念的建筑物在能源使用以及污染排放上比其他住宅要更優(yōu)秀。低碳住宅建筑理念可以有效地減輕當前社會發(fā)展中對自然資源與人類生存的違和性。實現(xiàn)綠色建筑的發(fā)展目標，做到住宅建筑與能源循環(huán)的和諧統(tǒng)一。

1.2我國的低碳住宅建筑問題

在我國，自1978年改革開放以來，經濟得到了迅速的發(fā)展。人們對于生活條件改善的要也逐漸地顯現(xiàn)出來。我國的建筑事業(yè)的興起也源于改革開放，全國上下在大興土木地建設城市，實現(xiàn)城市的現(xiàn)代化進程。許多的房屋在沒有設計或者缺乏成熟的設計即開始施工，弊端頻出。同時，在當時的建筑環(huán)境下，由于缺乏成熟科學的低碳理念，建筑物的建筑根本沒有考慮到能源節(jié)約以及污染排放的問題。所以在經過一段使用時間后，人們對居住的環(huán)境有了更高的要求，這樣的背景就推動了我國房屋建筑工程的另外一個春天。建筑物如春筍般崛起，在此同時，其設計與施工對能源以及污染排放的要求也有了質的提高。但是由于各種條件的影響，很多建筑物在建筑以及投入使用的時候，還是會有很多問題沒有解決，這也對我們現(xiàn)如今的建筑師以及設計師提出了更高的要求。

2　太陽能的利用

太陽能作為經濟環(huán)保的能源之一，越來越受到人們的重視。太陽能的主要優(yōu)勢是無污染，無噪聲，是取之不盡用之不竭的綠色能源。我國長期以來一直致力于太陽能在建筑技術上的應用，現(xiàn)階段太陽能技術在建筑中的應用和發(fā)展方向主要是在太陽能熱水、供暖、空調等方面的綜合利用，不僅為人們提供健康舒適的生活環(huán)境，對于生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展也有著重要意義。

2.1太陽能技術的基本原理

太陽能的使用原理就是將建筑結構自身形成的熱量集中在專門的太陽能部件上，從而滿足建筑物的能耗需求，減少建筑物的能源消耗，雖然太陽能有許多優(yōu)勢，但在利用技術上卻比較復雜，因為太陽能的分散性較強且不適合收集利用，因此太陽能的利用裝置需要很大的集熱面積，導致現(xiàn)代建筑不能滿足集熱裝置所需要的空間。目前，太陽能的主要應用技術是發(fā)電，太陽能發(fā)電技術主要有兩種方法：①將太陽能轉化為熱能，稱為太陽能熱發(fā)電；②利用光生伏達原理直接轉化為電能，稱為太陽能光伏發(fā)電。太陽能熱發(fā)電技術是利用大規(guī)模的碟形鏡面來收集太陽熱能，通過換熱裝置提高蒸汽從而達到發(fā)電的目的。太陽能光伏發(fā)電是利用太陽能光伏電池的光生伏達原理把太陽能轉換為電的發(fā)電形式。

2.2太陽能的發(fā)展方向

太陽能的發(fā)展方向主要是提升太陽能在建筑中的應用水平，除了要提高太陽能的技術創(chuàng)新方面之外，還要實現(xiàn)太陽能與建筑的完美結合，不斷提高產品的質量，使之更好的與建筑設計融為一體，還要進一步的推進太陽能與建筑的一體化，在建筑施工中充分利用太陽能來滿足建筑能耗和健康環(huán)境的要求，降低常規(guī)能源在建筑能耗中的比例，充分利用太陽能，實現(xiàn)太陽能熱水、供暖、空調在建筑中的綜合利用，滿足人們的生產生活所需，促進國民經濟的可持續(xù)發(fā)展。

3　風能的利用

為了保證人類發(fā)展所需要的能源持久、穩(wěn)定的供應，風能作為一種無污染、可再生的新型能源在具有風力資源的地區(qū)應該得到重視。風能是太陽能的一種轉換形式，是一種重要的自然能源，如圖1所示。風能技術與太陽能技術相比是成本價格較低的可再生能源。風能是指太陽輻射造成地球各部分受熱不均勻，引起各地溫差和氣壓不同，導致空氣運動所產生的能量。利用風力機可以將風能轉換成電能、機械能和熱能。風力的主要應用范圍是風力發(fā)電、風車提水、風力采暖等。

圖1　穿越式通風和煙囪效應

3.1風能技術的基本原理

風力的主要應用范圍是風力發(fā)電，而風力發(fā)電的主要原理是利用風力帶動風車葉片旋轉，再透過增速機將旋轉的速度提升，來促使發(fā)電機發(fā)電。目前的風車技術每秒大約是三公尺的微風速度便可以發(fā)電，風力發(fā)電機主要包括三部分：風輪、機艙和塔桿。風力發(fā)電機分為大型風力發(fā)電機和小型風力發(fā)電機。大型風力發(fā)電機的結構是橫軸式三葉片風輪，并安裝在直立管狀塔桿上。與小型風力發(fā)電機相比，大型風力發(fā)電機轉動速度較慢，小型風力發(fā)電機發(fā)電系統(tǒng)效率很高，主要是由機頭、轉體、尾翼、葉片組成。風力大電機的綜合控制系統(tǒng)能夠確保運行過程的安全可靠性，確保能夠獲取最大能量，提供良好的風力質量。

3.2風能的發(fā)展方向

風力發(fā)電是我國能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要選擇，確定風能發(fā)展的方向是提高風能利用領域的基礎，今后我國風能發(fā)展的主要目標是開發(fā)大容量的風力發(fā)電機，擴大風能的應用領域，進一步提高風能在建筑施工中的應用方面，減少建筑施工中能源的消耗。加大對風能資源豐富地區(qū)資源的開發(fā)和利用，實現(xiàn)風力發(fā)電、風車提水、風力采暖在建筑工程上的應用，大大的減少常規(guī)能源的消耗。

4　地熱能的利用

4.1地熱能利用技術

供建筑產熱和獲取熱水，而到了夏天，建筑則通過熱泵將熱能輸送到地表，如圖2所示。利用熱泵獲取輸送熱能主要有土-氣型地熱泵技術和水-水地熱泵技術兩種技術方式。土-氣型地熱泵技術是從地表土壤中地下水中獲取熱能，然后分散在各個房間中，直接轉化成熱風或者冷風。而水-水地熱泵技術則是將獲取的熱能經過熱泵機轉換成熱水或冷水，然后分散在各個房間里通過風機盤轉換成熱風或冷風來供熱或者制冷。

圖2　地埋管地源熱泵系統(tǒng)的分類

4.2利用地熱能應注意的問題

在利用地熱能時，需要注意地理位置的選擇。修建建筑物時，首先要做好規(guī)劃，對建筑地基進行勘測，選取地熱能源較廣的地方進行建筑，并且在地下預留空洞，以便以后安裝地熱泵來傳輸地熱能。同時，利用地熱能的時候還要建立機房以便加強對地熱能利用的控制，以及地熱能裝置的埋置都是值得注意的問題，埋置時不能影響建筑物的外觀造型，以免造成不協(xié)調的現(xiàn)象發(fā)生。

5　生物質能的利用

5.1沼氣的廣泛運用

目前對生物質能最多的就是沼氣的運用，沼氣是在沼氣池中利用微生物將植物的秸稈和動物的糞便發(fā)酵，然后將產生的沼氣進行過濾以提升其純度從而更高效地運用在生產生活中。最后通過管道將沼氣運輸到每個家庭中。并且沼氣能夠減少廢物的排放，達到環(huán)保的效果。

5.2利用生物質能應注意的問題

在建筑中利用生物質能的過程中需要注意的事項有很多，例如沼氣場地的選擇，沼氣池應該建多大，沼氣池應該與植物園建在一起，植物對沼氣池的影響作用，以及沼氣池的外觀與內在結構的和諧性，沼氣池不僅要可觀，而且要可行等等。最重要的是沼氣池不能破壞建筑物的美觀和結構，它必須與建筑物達到一定的協(xié)調性，這些都是設計師在設計建筑物的時候應該考慮的問題。

6　結束語

綜上所述，建筑節(jié)能是我國當前最為常見的發(fā)展戰(zhàn)略之一。近年來，我國政府一直將建筑節(jié)能作為放在國家發(fā)展的首要位置，采取措施去緩解能源問題，但是我國建筑節(jié)能還存在很多很嚴重的問題，這些問題直接影響著我國經濟能源的發(fā)展，也阻礙著我國的全面整體的發(fā)展。為了我國能夠可持續(xù)發(fā)展，每個人都應該負起一份責任，積極參與到建筑節(jié)能的行動中去。此外，開發(fā)利用可再生能源是一項能夠有效緩解我國能源問題的行動，必須研究并且熟練掌握相關技術，提高可再生能源的利用率，減少溫室氣體的排放，從而達到綠色建筑的效果。

[1]孟憲建.淺析可再生能源在綠色建筑設計中應用[J].能源與節(jié)能，2011 （12）：40～41.

[2]?；?可再生能源技術在綠色建筑中的應用[J].建筑節(jié)能，2013（4）：39～41.

[3]白靜.建筑節(jié)能技術與能源利用淺析[J].價值工程，2011（29）：95～96.

TU201.5

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1673-0038（2015）22-0001-02

2015-5-18