基于可再生能源的農村生態建筑設計探討

韓亞梅

（浙江廣廈建設職業技術大學，浙江 東陽 322100）

目前，人們在重視生態環境建設的基礎上提出了生態建筑，其設計與規劃立足于生態學原理，通過利用當地自然環境，并運用現代科學技術手段、建筑技術原理等，使建筑與環境有機結合，滿足人們的需求。因此，研究基于農村可再生能源的生態建筑建設意義重大。

1 農村現存可再生能源資源

與城市相比，我國農村地域更為寬闊，因而所擁有的可再生能源更為豐富。通過對目前農村資源的研究，發現現階段農村可以利用的可再生能源主要有以下幾種。一是太陽能。據數據統計，我國超過1/2區域的太陽能輻射量平均每年多于6000J/m2，大部分農村地區均可利用太陽能，特別是我國西南、西北、華南地區太陽能資源豐富，應用優勢更加明顯。與其他能源相比，太陽能更易于收集與利用，因此，太陽能可以為農村建設生態建筑提供資源保障。二是生物質能，是指直接或間接地通過綠色植物的光合作用，把太陽能轉化為化學能后固定和貯藏在生物體內的能量。生物質能來源廣泛、成本低廉，是可再生能源的重要組成部分。生物資源利用方式主要有熱化學法、生物化學法、化學法和物理化學法4種，目前我國生物質能利用主要包括生物質發電、生物液體燃料、生物質成型燃料、生物質燃氣和生物制氫技術等。三是風能。與城市相比，農村土地更為遼闊，因而可以更好地利用風力發電來獲得能量。此外，農村還擁有地熱能、水能等可再生能源，但與上述能源相比，由于其開發難度較大，需要設備支持，因而應用較少［1］。

2 基于可再生能源的農村生態建筑設計原則

2.1 尊重環境

進行建筑設計之前，必須認識到建筑是自然的一個重要組成部分，建筑設計對自然環境會產生較大的影響。因此，只有在尊重自然的基礎上，才能設計出符合自然協調發展需求的建筑，減少施工或完工后對于自然環境產生的不利影響。

2.2 節約能源

雖然基于可再生能源進行生態建筑設計會大大減少不可再生能源的使用與浪費，但是在充分利用風能、水利能、太陽能、生物能等可再生能源的同時，也會利用不可再生能源，因此，必須遵循節約能源的原則。通過合理進行采光、降溫設計，使農村生態建筑具有更好的隔熱與保溫性能，使建筑冬季利用太陽能取暖、夏季利用遮陽設備進行降溫，在提高農村生態建筑性能的同時為我國節省更多能源［2］。

2.3 以人為本

該原則是指在依靠可再生能源進行農村生態建筑設計時，必須充分考慮人的因素，保證所設計的建筑可以滿足人的需求，提高人們后期使用舒適性。與此同時，要求設計者考慮未來發展與未來人們的需求，盡可能減小農村生態建筑后期大改的可能性。

2.4 地方性

不同區域的地理環境和所擁有的可再生資源是不同的，只有深入考慮地理因素、地方風俗、地域氣候，才能保證設計的建筑能與當地環境有機融合，進而最大化延長生態建筑的壽命。

3 基于可再生能源的農村生態建筑設計策略

3.1 建筑體形設計

基于對建筑設計環節與建筑實際運用的分析發現，建筑體形直接影響建筑耗能，建筑能耗會隨著建筑體形系數的增加而增加。為了盡可能降低建筑耗能，基于可再生能源進行農村生態建筑設計時，必須做好建筑體形系數控制工作。第一，減小建筑面寬，控制建筑表面面積分配。可以加大生態建筑縱深，并通過減小建筑南墻面積，使建筑能吸收更多的太陽輻射，更好地利用太陽能來保證生態節能效果。第二，盡可能減少建筑體形變化。對于生態建筑而言，最好選用長方體，并使長軸朝向東西方向。減少建筑體形變化時，建筑體形系數會變小，此時建筑耗能更少。第三，增加建筑長度，調整建筑長寬比。對于朝向不同的建筑來說，其所得熱量會發生變化。當農村生態建筑正向朝南時，其長寬比越大，建筑所得能量越多。但當建筑朝向發生變化時，其能量則逐漸減少，因此，需要在控制建筑朝向的同時，選擇適當的長寬比［3］。

3.2 建筑群體設計

為了使農村生態建筑可以更好地利用可再生能源，進行建筑設計時必須保證建筑物與其周邊環境更為協調，以改善農村人民的生活質量與居住環境。

建筑群體設計需要考慮的因素是多方面的，既需要考慮農村建筑占地情況，還需要考慮地理環境、房屋距離、建筑排列等因素，以使得建筑群體設計更加合理。首先，應全面考慮影響因素，如農村的地理環境、氣候條件、建筑場地情況。通過細致分析每一因素對于建筑耗能的影響，最終選擇最優的建筑朝向。其次，我國冬季溫度整體相對較低，為了使農村生態建筑在冬季能利用好太陽能這一可再生能源，需要合理設計建筑間的間距，以保證建筑之間有足夠的空隙使陽光進入室內。最后，結合南向為我國夏季主要風向，因此，應選擇南低北高、南小北大的建筑群體設計原則，以滿足建筑群體夏季日照與通風需求。

3.3 建筑圍護設計

設計生態建筑時，需要考慮藝術性與技術性兩方面因素。圍護結構是生態建筑結構中的一個重要組成結構，只有其具有良好的保溫隔熱功能，才能滿足節能目標，使得人、建筑與自然之間形成和諧的關系。為此，基于可再生能源進行農村生態建筑設計工作時，必須考慮圍護結構［4］。

進行農村圍護結構中的屋面設計時，建議采用坡屋面保溫構造形式，平屋面則應選用倒置式保溫構造。選擇材料時，盡可能選擇保溫材料，現階段我國研究出的新型墻體材料與節能材料可以更好地滿足圍護設計需求。與此同時，要考慮農村人民的實際情況，選用其能承擔的材料，以控制好生態建筑成本。從可持續發展角度來看，進行圍護結構設計時，要考慮不同材料的再生利用價值，很多新型墻體材料是由農業廢棄物或工業廢棄物制成的，因此要做好廢舊材料收集工作。此外，由于農村多數住宅為一層或兩層的低層建筑，因此，需要從用料角度做好建筑圍護設計，使得農村生態建筑既可以滿足夏季人們對于隔熱的需求，也可以滿足冬季保暖需求。

3.4 建筑綠化設計

在尊重自然環境的基礎上，進行農村生態建筑設計時，需要利用可再生能源做好建筑綠化設計。一方面，需要考慮農村不同地段的各種氣候條件，如日照強度、溫度、風力、濕度等因素的影響，選擇適合的植物；另一方面，需要選擇立體綠化方式。通過立體綠化不僅可以借助改變建筑區域微氣候環境來改變室內可溫度，而且能增加室內外空氣傳熱熱阻，最終實現建筑生態節能。

進行建筑立體綠化設計時，首先，需要結合建筑空間設計情況，選擇與之相匹配的植物種類及合適的綠化方式。此時設計者必須考慮不同植物與不同綠化方式對建筑環境的影響，使農村生態建筑的外墻、屋頂、中庭及陽臺等均可以進行綠化。做好上述綠化工作，綠色植物接受太陽輻射后，將根系所吸收的水分發散到空氣中，可以有效增加建筑的空氣濕度，繁茂的綠色植物也會吸收太陽光，降低建筑周圍溫度，減少夏季使用空調的頻率與次數。其次，需要以人為本，考慮人的需求。在農村建設建筑的主要目的是滿足人的居住需求，因此，設計時必須基于居住者對于綠化的需求來做好環境改善工作，并利用土壤、地下水、太陽能等可再生資源來滿足后期建筑綠化需求［5］。

4 結語

在人類文明不斷發展的背景下，不僅要關注城市建筑設計與城市環境問題，而且需要積極利用可再生能源做好農村生態建筑設計，在保證生態文明的基礎上，為農村人民創造更適合居住與生活的建筑。