建筑設(shè)計(jì)中的可再生能源利用分析

鄧恩波

【摘 要】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(fēng)能、地?zé)崮艿??？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。

【關(guān)鍵詞】建筑設(shè)計(jì)；可再生能源；能源利用

引言

21世紀(jì)能源危機(jī)問題成為困擾當(dāng)代人們生產(chǎn)和生活的主要問題之一，而低碳綠色、節(jié)能減排的理念不斷進(jìn)入人們的思想范疇，并將低碳環(huán)保理念付諸實(shí)踐，尤其是在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域，低碳綠色建筑已經(jīng)成為人們所向往和青睞的理想建筑。建筑行業(yè)中需要消耗大量的能量，而要實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保目標(biāo)，必須從建筑能量方面著手。

一、綠色環(huán)境建筑的必要性

節(jié)能建筑與傳統(tǒng)的建筑相比，主要通過采用商品化的生產(chǎn)技術(shù)設(shè)計(jì)和建設(shè)過程，實(shí)現(xiàn)低碳式建筑過程的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)對(duì)于節(jié)能建筑而言，主要是突出強(qiáng)調(diào)了將本地的文化和原材料融入建筑設(shè)計(jì)中的節(jié)能減排的措施，所以對(duì)于低碳式建筑，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要與當(dāng)?shù)刈匀?、氣候條件相結(jié)合，體現(xiàn)本地風(fēng)格特色的建筑美學(xué)，此外節(jié)能建筑還需要適應(yīng)四季之景，這是與傳統(tǒng)的建筑中存在的最大的區(qū)別，傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)與自然環(huán)境相沖突的方面過多，可謂是嚴(yán)重地破壞了大自然環(huán)境，而且傳統(tǒng)室內(nèi)空氣不流通，對(duì)于居民的身體健康是極為不利的，而在這一方面，節(jié)能建筑設(shè)計(jì)內(nèi)部與外部是連通的，根據(jù)氣候變化對(duì)室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)地過渡調(diào)節(jié)，在建筑過程中，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整成本，從這一方面便可以體現(xiàn)出節(jié)能建筑中在節(jié)能環(huán)保中最大的優(yōu)勢(shì)。

二、可再生能源在建筑設(shè)計(jì)中的利用

1、風(fēng)能資源

風(fēng)是一種最好的自然能源，由于太陽在地球表面的輻射，使地球受熱不均，由此產(chǎn)生溫差從而引起大氣的對(duì)流運(yùn)動(dòng)形成風(fēng)。風(fēng)能是由地表大量空氣流動(dòng)所產(chǎn)生的動(dòng)能，風(fēng)能的大小由風(fēng)速和空氣的密度決定，人類利用的風(fēng)能已有幾百年的歷史，全球的可利用風(fēng)能是水能資源的十倍。建筑上一般采用小型或微型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，這類產(chǎn)品在我國已經(jīng)有較為成熟的技術(shù)，目前主要供應(yīng)沒有電網(wǎng)連接的偏遠(yuǎn)農(nóng)村使用，而在我國城市，很少能夠看到風(fēng)力發(fā)電機(jī)的影蹤。

風(fēng)力發(fā)電裝置的特殊性表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：首先，風(fēng)力發(fā)電裝置的安裝要求較高，這主要體現(xiàn)在在風(fēng)力發(fā)電裝置在建筑物上的固定，通常情況下，綠色建筑的造型存在不同的風(fēng)格，但是風(fēng)力發(fā)電裝置必須保持其水性，這就要求設(shè)計(jì)師在適宜的位置構(gòu)建水平臺(tái)。其次，風(fēng)力發(fā)電裝置的運(yùn)行要求也比較高，風(fēng)力發(fā)電機(jī)存在著啟動(dòng)速度和運(yùn)轉(zhuǎn)速度，在建筑上使用風(fēng)力發(fā)電裝置要充分考慮其速度的提高。風(fēng)力發(fā)電裝置由風(fēng)力發(fā)電機(jī)和蓄能裝置兩部分組成，風(fēng)能的不穩(wěn)定性是限制風(fēng)能廣泛應(yīng)用的最主要因素，為了保證風(fēng)能的穩(wěn)定性與持續(xù)性，通常采用蓄能裝置，因此在設(shè)計(jì)時(shí)需要對(duì)綠色建筑的能耗和該地區(qū)的風(fēng)能大小進(jìn)行預(yù)測(cè)，并且確定蓄電池的大小，這樣才能更有效地對(duì)風(fēng)能進(jìn)行應(yīng)用。

風(fēng)能的來源廣泛，是目前社會(huì)的最主要的新能源，也是社會(huì)發(fā)展運(yùn)用最廣泛的可再生能源，風(fēng)能主要用于發(fā)電，目前我國也有專門的風(fēng)能發(fā)電站，社會(huì)生產(chǎn)和工業(yè)發(fā)展都需要風(fēng)能發(fā)電幫助，風(fēng)能發(fā)電的運(yùn)用十分普遍和方便，使用起來大大地便利了工業(yè)建筑的發(fā)展，在保障不可再生能源的使用的同時(shí)，也為社會(huì)能源的使用提供了一條新的道路。

2、太陽能在建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

（1）太陽能集熱蓄熱墻設(shè)計(jì)。集熱蓄熱墻的主要功能是提高對(duì)太陽能的吸收和利用，墻體設(shè)計(jì)一般選用黑色，但是黑色的墻體影響建筑的外觀，尤其是大片的黑色墻體讓人產(chǎn)生厭煩、壓迫感。因此在設(shè)計(jì)集熱蓄熱墻時(shí)為了實(shí)現(xiàn)美觀與集熱蓄熱的效果，盡量選用其他鮮亮的顏色與黑色等深顏色混合搭配，這樣在保證太能能吸收的情況下，可以創(chuàng)建一個(gè)健康、活潑、明亮的生活環(huán)境。此外在太陽能集熱器保溫板的設(shè)計(jì)時(shí)，需將保溫集熱器與墻體有機(jī)融合，保證太陽能集熱保溫墻上面的固定熱反射板中的拋物槽型能夠與建筑物的墻面實(shí)現(xiàn)成功對(duì)接，這樣太陽光透過熱反射板上的集熱器可以將太陽熱量有效地聚焦排列到熱管中，熱管中的熱量經(jīng)過傳熱裝置再傳送到熱量轉(zhuǎn)換裝置并轉(zhuǎn)換成可直接使用的能源，實(shí)現(xiàn)了能量的收集和轉(zhuǎn)換。此外墻面上的集熱器的設(shè)計(jì)安裝可以根據(jù)建筑物的形態(tài)來設(shè)計(jì)，以南昌市萬科城小區(qū)為例，該小區(qū)采用的太陽能集熱器裝置是將附屬構(gòu)件設(shè)置在外墻表面，并以兼具其他附屬功能呈現(xiàn)，作為陽臺(tái)的護(hù)欄桿或者空調(diào)的擋板。

（2）建筑屋面集熱器設(shè)計(jì)。將太陽能集熱器設(shè)置在建筑物屋面，不影響建筑的立體觀感，屋頂太陽能條件佳，太陽能利用率高。因此，建筑屋面集熱器設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該將集熱裝置緊貼頂板結(jié)構(gòu)安裝，減少風(fēng)雨的侵蝕。此外可以根據(jù)建筑物屋面的情況，將其設(shè)計(jì)成房屋的太陽能屋頂，可以減少建筑材料，加大能源利用轉(zhuǎn)換率。

（3）房屋陽臺(tái)集熱器設(shè)計(jì)。安裝在陽臺(tái)的集熱器方便用戶觀察、維護(hù)，具有連接管道短、熱損耗小的優(yōu)勢(shì)，能夠?yàn)橛脩籼峁┥顭崴约安膳?wù)。這種設(shè)計(jì)方式必須根據(jù)建筑物的特點(diǎn)，對(duì)陽臺(tái)進(jìn)行科學(xué)和例的封裝，陽臺(tái)窗框固定在太陽能集熱器的下端，中部為窗戶，集熱器與安裝在窗戶兩側(cè)的連接水管以及儲(chǔ)水箱相接融為一體，集熱器通過窗戶兩側(cè)的水管和儲(chǔ)水箱將熱水和熱能輸送到房屋內(nèi)，儲(chǔ)水箱中的水經(jīng)過集熱器中的熱水循環(huán)裝置的加熱后，源源不斷地為室內(nèi)提供生活熱水。在冬天，集熱器能夠?qū)⑻柲軣崃窟M(jìn)行保溫儲(chǔ)藏并輸送房屋內(nèi)，為人們供暖。陽臺(tái)集熱器裝置可以在不影響采光和自然通風(fēng)的前提下，最大限度地使用了太陽能，而且該設(shè)計(jì)具有安裝簡(jiǎn)單、造價(jià)低、外型美觀、負(fù)荷小的優(yōu)勢(shì)。

3、生物質(zhì)能的利用

（1）沼氣的廣泛運(yùn)用

我們對(duì)生物質(zhì)能最多的就是沼氣的運(yùn)用，沼氣是在沼氣池中利用微生物將植物的秸稈和動(dòng)物的糞便發(fā)酵，然后將產(chǎn)生的沼氣進(jìn)行過濾以提升其純度從而更高效地運(yùn)用在生產(chǎn)生活中。最后通過管道將沼氣運(yùn)輸?shù)矫總€(gè)家庭中。并且沼氣能夠減少廢物的排放，達(dá)到環(huán)保的效果。

（2）利用生物質(zhì)能應(yīng)注意的問題

在建筑中利用生物質(zhì)能需要注意很多問題，比如說沼氣場(chǎng)地的選擇，沼氣池應(yīng)該建多大，沼氣池應(yīng)該與植物園建在一起，植物對(duì)沼氣池的影響作用，以及沼氣池的外觀與內(nèi)在結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，它必須與建筑物達(dá)到一定的協(xié)調(diào)性，這些都是設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)建筑物的時(shí)候應(yīng)該考慮的問題。

4、地?zé)崮艿睦?/p>

（1）地?zé)崮芾眉夹g(shù)

在建筑物中利用地?zé)崮苤饕怯脽岜脤⒌乇頊\層的低溫?zé)岢樽?，供建筑產(chǎn)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。利用熱泵獲取輸送熱能主要有土—?dú)庑偷責(zé)岜眉夹g(shù)和水—水地?zé)岜眉夹g(shù)兩種技術(shù)方式。土—?dú)庑偷責(zé)岜眉夹g(shù)是從地表土壤中地下水中獲取熱能，然后分散在各個(gè)房間中，直接轉(zhuǎn)化成熱風(fēng)或者冷風(fēng)。而水—水地?zé)岜眉夹g(shù)則是將獲取的熱能經(jīng)過熱泵機(jī)轉(zhuǎn)換成熱水或冷水，然后分散在各個(gè)房間里通過風(fēng)機(jī)盤轉(zhuǎn)換成熱風(fēng)或冷風(fēng)來供熱或者制冷。

（2）利用地?zé)崮軕?yīng)注意的問題

利用地?zé)崮軙r(shí)，地理的選取是非常重要的。修建建筑物時(shí)，首先要做好規(guī)劃，對(duì)建筑地基進(jìn)行勘測(cè)，選取地?zé)崮茉摧^廣的地方進(jìn)行建筑，并且在地下預(yù)留空洞，以便以后安裝地?zé)岜脕韨鬏數(shù)責(zé)崮?。同時(shí)，利用地?zé)崮艿臅r(shí)候還要建立機(jī)房以便加強(qiáng)對(duì)地?zé)崮芾玫目刂?，以及地?zé)崮苎b置的埋置都是值得注意的問題，埋置時(shí)不能影響建筑物的外觀造型，以免造成不協(xié)調(diào)的現(xiàn)象發(fā)生。

結(jié)束語

當(dāng)前人與自然環(huán)境之間的矛盾不斷尖銳，尤其是在建筑行業(yè)中，建筑能源消耗過大，導(dǎo)致自然環(huán)境遭到了嚴(yán)重的破壞，就當(dāng)前我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式而言，如若再不加強(qiáng)對(duì)自然環(huán)境的保護(hù)能力，未來將會(huì)直接危害我們自身的生存環(huán)境。我國作為世界上最大的發(fā)展中國家，節(jié)能減排對(duì)于我國可持續(xù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展是十分重要的，同時(shí)在建筑工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用節(jié)能建筑的設(shè)計(jì)理念，通過應(yīng)用各種環(huán)保材料以及節(jié)能技術(shù)對(duì)于我國的環(huán)境保護(hù)工作是有著重要意義的。

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