可再生能源在建筑設計中的應用

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1可再生能源能源概念

1.1可再生有源就是在自然界自然生成的，不會被一次性消耗，可以給社會生產、生活帶來光、熱、力及其他動力驅動的勢能。相對石油、煤炭、天然氣這些傳統能源，可再生能源是一個新的能源概念，其特點是，一是對環境友好，潔凈、無污染；二是在自然界取之不盡，用之不竭，可循環利用。

1.2目前已經被人類充分認識并積極開發的可再生能源主要包括太陽能、風能、水能、潮汐能、地熱能、海洋能、生物質能等。在建筑節能設計中，目前，技術成熟，應用比較廣泛的可再生能源主要包括太陽能、風能、地熱能、生物能等，人們在享用這些新能源的過程中，取得了切實的收益。

2可再生能源在建筑設計中廣泛使用意義重大

隨著社會的高速發展，能源問題已經越來越突出地擺在人們面前，節約能源，減少環境污染，促進社會可持續發展，已經成為全社會的共識，并被納入國家發展基本戰略。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，據有關資料，建筑物能源消耗與全球工業生產耗能旗鼓相當，建筑工程有較長的周期，有建筑設計、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，使得建筑行業能夠成為綠色環保的新行業，所以說，加快技術開發，加大人力、物力投入，在建筑設計中，充分利用可再生能源意義非凡。

3可再生能源在建筑設計中的具體應用

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，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，這一技術有直接獲取設施、間接獲取設施及綜合獲取設施。這一建筑設計主要強調，在建筑設計角度上、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備對太陽能進行采集、收集，并通過光電、光熱轉換技術，將太陽能轉換成熱能、光能，以為其他設備提供用能。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，還可以為居家室內采暖或降溫。在運用太陽能建筑設計上，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。在建設設計中，對風能的利用主要有兩個方面，一是風力發電，二是運用自然風為室內提供降溫需求。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的情況下能夠產生電能，在25m/s時達到額定功率，保證持續發電的風速為40m/s。因此，在一些高樓頂部設計安裝發電機組，其現實應用性、可行度都非常高，而且這一技術國外發達國家已被廣泛采用。所以，設計高層風力發電技術，應該考慮的問題是，①當地年平均風力、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發電機組的負載、發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，就是在建筑設計時，要充分考慮如何利用自然風，讓樓間及家居內空氣保持流通，在熱季可以利用自然通風帶走室內一部分熱量。利用自然風能降溫比利用家電降溫效果要好，電器設施在使用中要消耗能源，對環保不利。

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、生活。地源熱泵技術兩種，一是土一氣型，二是水一水型。土一氣型技術，就是將地熱通過地源熱泵抽取出來，然后實現熱轉換，將熱能轉換成冷風或熱風，根據用戶需要向居家或生產提供用熱。土一氣型技術，是從地下水中取熱和排熱，經過熱泵機組轉換成熱水或冷水，然后再經過設置在各房間的風機盤管轉換成熱風或冷風給房間供暖或制冷。在設計利用地熱能方面，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計上，對地基處理要重視。通常有地熱的區域，地質構成都復雜，地質環境變化大，一般不適宜建設高層樓宇，為了安全利用地熱資源，在設計中，一定要對地質結構有充分了解，以避免由于對地質條件不掌握，給建筑安全帶來不測。其三，在設計中，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計中的利用方面，生物能的發展空間及可拓展潛力也非常巨大。在對生物能的利用方面，目前重點有兩個方面，一是城區對廢物、垃圾進行處理形成的熱電聯產，二是主要在一些農村對沼氣的利用開發。在建設設計中，生物能被用于居家供熱。現在，在城區，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生電、熱被用于城市生產、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酵，產生沼氣，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，其優點在于環保、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，建設設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。如果小區物業有能力對生物能進行有效利用，比如建設小型污物焚燒場，實現熱電聯產，減少生活成本，那么在設計安排上，要考慮建筑格局、植物生產、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。在具體設計中，要通過對各物理設施的構造節點，技術選擇等細致材料來完善對可再生生能源利用。在設施安裝設計和技術管理方面，需要與專門人才積極協作，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。

4結束語

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

作者:倪昌劍 單位:同濟大學建筑設計研究院（集團）有限公司