可再生能源在建筑設(shè)計(jì)中的利用

羅蘭

（重慶市設(shè)計(jì)院　重慶　400015）

可再生能源在建筑設(shè)計(jì)中的利用

羅蘭

（重慶市設(shè)計(jì)院重慶400015）

建筑物的建設(shè)中，所耗費(fèi)的能源占據(jù)重大比例。因此，必須深入了解建筑設(shè)計(jì)的可行性、能源應(yīng)用的再生性，充分發(fā)揮能源效果，減少消耗，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本文闡述了可再生能源在建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用情況。

可再生能源；建筑設(shè)計(jì)；利用

引言

可再生能源在建筑中的應(yīng)用是綠色建筑的重要技術(shù)途徑。在實(shí)際的運(yùn)用中，各個(gè)地方的綠色建筑技術(shù)大多以可再生能源為先導(dǎo)，這也是消費(fèi)者最容易接受的能源技術(shù)。在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)中，可再生能源系統(tǒng)的構(gòu)建應(yīng)當(dāng)根據(jù)地區(qū)氣候特征、地域特征等作為設(shè)計(jì)要素，應(yīng)用相應(yīng)的可再生能源技術(shù)，以提高建筑的環(huán)保性能。

1　可再生能源能源概述

1.1概念

可再生有源就是在自然界自然生成的，不會(huì)被一次性消耗，可以給社會(huì)生產(chǎn)、生活帶來(lái)光、熱、力及其他動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的勢(shì)能。相對(duì)石油、煤炭、天然氣這些傳統(tǒng)能源，可再生能源是一個(gè)新的能源概念，其特點(diǎn)是對(duì)環(huán)境友好，潔凈、無(wú)污染；并且在自然界取之不盡，用之不竭，可循環(huán)利用。

目前已經(jīng)被人類充分認(rèn)識(shí)并積極開(kāi)發(fā)的可再生能源主要包括：太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能、潮汐能、地?zé)崮?、海洋能、生物質(zhì)能等。在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中，目前，技術(shù)成熟，應(yīng)用比較廣泛的可再生能源主要包括太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、生物能等，人們?cè)谙碛眠@些新能源的過(guò)程中，取得了切實(shí)的收益。

1.2重要性

現(xiàn)有的市政基礎(chǔ)設(shè)施為了給用戶帶來(lái)舒適的生活環(huán)境，逐漸開(kāi)始采用有利于環(huán)境保護(hù)的材料。所以，為了最大限度減少不可再生能源的使用，同時(shí)減少建筑垃圾，科學(xué)有效的利用廢棄的土地，減少耕地?cái)U(kuò)占，應(yīng)當(dāng)選用循環(huán)經(jīng)濟(jì)，將廢棄的土地、原料、磚石等建筑材料進(jìn)行二次利用。環(huán)境綠色建筑還需要建筑者注重對(duì)環(huán)境本身的保護(hù)，這一建筑方式強(qiáng)調(diào)建筑在運(yùn)營(yíng)和投入使用的時(shí)候盡可能的減少對(duì)環(huán)境的污染，如減少建筑廢棄、污水排放、垃圾分類等多項(xiàng)環(huán)保項(xiàng)目，以便于減少生物圈破壞，使人與自然達(dá)到一個(gè)相對(duì)平衡的狀態(tài)。

2　可再生能源在建筑設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

2.1太陽(yáng)能的利用

當(dāng)前，太陽(yáng)能是我國(guó)可再生資源中應(yīng)用最廣泛的一種，例如目前最為常見(jiàn)的太陽(yáng)能熱水器，這種熱水器對(duì)水的加熱方式就是選用了太陽(yáng)能，利用太陽(yáng)的熱能來(lái)進(jìn)行熱能發(fā)電（見(jiàn)圖1），然后對(duì)水進(jìn)行加熱。太陽(yáng)能具有以下幾種特點(diǎn)：

圖1　太陽(yáng)能熱水器系統(tǒng)示意圖

（1）太陽(yáng)能的無(wú)限性。太陽(yáng)相對(duì)于地球或人類，在一定程度上是無(wú)限的。目前，人類無(wú)需對(duì)這一能量的資源進(jìn)行擔(dān)心，對(duì)于人類來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)能是取之不盡用之不竭的一種可再生資源。

（2）太陽(yáng)能的普遍性。一種能量被利用的最基本原因就是他的普遍性，相對(duì)性其他不可再生資源，太陽(yáng)能在地球上的絕大多數(shù)地區(qū)都是普遍的，并且可以進(jìn)行就地取材。這一特點(diǎn)就為缺少不可再生能源的國(guó)家和地區(qū)在能源問(wèn)題上提供了幫助。

（3）太陽(yáng)能的清潔性。太陽(yáng)能這種可再生的資源是一種干凈的、潔凈的能源，在人類對(duì)其進(jìn)行開(kāi)發(fā)和利用的時(shí)候，幾乎不產(chǎn)生任何的污染，對(duì)環(huán)境的保護(hù)是一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)，加上太能能本身的無(wú)限性，是目前發(fā)現(xiàn)的能源中十分可靠，同時(shí)也是十分理想的代替能源。

（4）太陽(yáng)能的經(jīng)濟(jì)性。太陽(yáng)能的經(jīng)濟(jì)性可以分為本身的無(wú)限性和使用的收費(fèi)和考量，因而無(wú)需對(duì)這種能量進(jìn)行過(guò)濾和選擇。同時(shí)根據(jù)目前的科技發(fā)展，能夠有效利用這種能源。另外，目前在使用太陽(yáng)能這種能源的時(shí)候，不需開(kāi)采，只需接收，在一定程度下節(jié)省了成本。

2.2風(fēng)能的利用

在建設(shè)設(shè)計(jì)中，對(duì)風(fēng)能的利用主要有兩個(gè)方面，即風(fēng)力發(fā)電和運(yùn)用自然風(fēng)為室內(nèi)提供降溫需求。①風(fēng)力利用是主動(dòng)式；②被動(dòng)式。建筑風(fēng)能設(shè)計(jì)利用，通常是在建筑高層。當(dāng)風(fēng)機(jī)風(fēng)速達(dá)2.7m/s的情況下能夠產(chǎn)生電能，在25m/s時(shí)達(dá)到額定功率，保證持續(xù)發(fā)電的風(fēng)速為40m/s。因此，在一些高樓頂部設(shè)計(jì)安裝發(fā)電機(jī)組，其現(xiàn)實(shí)應(yīng)用性、可行度都非常高，而且這一技術(shù)國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家已被廣泛采用。

所以，設(shè)計(jì)高層風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，應(yīng)該考慮的問(wèn)題是：①當(dāng)?shù)啬昶骄L(fēng)力、風(fēng)速以高層建筑頂部離地高度，這些都對(duì)風(fēng)力的采集有直接影響；②發(fā)電機(jī)組的負(fù)載、發(fā)電機(jī)組重量也要充分考慮，如果使用不當(dāng)，將會(huì)對(duì)樓體形成嚴(yán)重破壞。風(fēng)能的被動(dòng)利用，就是在建筑設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮如何利用自然風(fēng)，讓樓間及家居內(nèi)空氣保持流通，在熱季可以利用自然通風(fēng)帶走室內(nèi)一部分熱量。利用自然風(fēng)能降溫比利用家電降溫效果要好，電器設(shè)施在使用中要消耗能源，對(duì)環(huán)保不利。

2.3地?zé)崮艿睦?/p>

所謂地?zé)?，是利用帶有一定溫度的地下表層熱水，通過(guò)地源熱泵抽取出來(lái)，投入人們生產(chǎn)、生活使用。地源熱泵技術(shù)有兩種：①土-氣型；②水-水型。土-氣型技術(shù)，就是將地?zé)嵬ㄟ^(guò)地源熱泵抽取出來(lái)，然后實(shí)現(xiàn)熱轉(zhuǎn)換，將熱能轉(zhuǎn)換成冷風(fēng)或熱風(fēng)，根據(jù)用戶需要向居家或生產(chǎn)提供用熱。土-氣型技術(shù)，是從地下水中取熱和排熱，經(jīng)過(guò)熱泵機(jī)組轉(zhuǎn)換成熱水或冷水，然后再經(jīng)過(guò)設(shè)置在各房間的風(fēng)機(jī)盤管轉(zhuǎn)換成熱風(fēng)或冷風(fēng)給房間供暖或制冷。

設(shè)計(jì)地?zé)崂脮r(shí)，最重要的是地點(diǎn)的選擇，如果建筑離熱源很遠(yuǎn)，由于物理原因很難對(duì)地?zé)峒右杂行Ю?，或者地?zé)崂贸杀揪妥兊梅浅０嘿F；另外，可再生能源在建筑中的利用設(shè)計(jì)上，要重視對(duì)地基的處理。通常有地?zé)岬膮^(qū)域，地質(zhì)構(gòu)成都復(fù)雜，地質(zhì)環(huán)境變化大，一般不適宜建設(shè)高層樓宇，為了安全利用地?zé)豳Y源，在設(shè)計(jì)中，一定要對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)有充分了解，以避免由于對(duì)地質(zhì)條件不掌握，給建筑安全帶來(lái)不測(cè)。在設(shè)計(jì)中，在查找到熱源后，要留足空間，便于安裝地?zé)釞C(jī)組，注意在地?zé)彷斔秃蛡鲗?dǎo)中減少熱耗。

2.4生物能的利用

生物能的利用也具有巨大的可拓展?jié)摿?。在?duì)生物能的利用方面，目前重點(diǎn)有兩個(gè)方面：①城區(qū)對(duì)廢物、垃圾進(jìn)行處理形成的熱電聯(lián)產(chǎn)；②農(nóng)村對(duì)沼氣的利用開(kāi)發(fā)。在建設(shè)設(shè)計(jì)中，生物能被用于居家供熱。

在城區(qū)，每天必然會(huì)形成很多垃圾，國(guó)家已經(jīng)加大投入，對(duì)城市垃圾進(jìn)行綜合處理，其變廢為寶，一些垃圾處理廠將焚燒垃圾所產(chǎn)生電、熱被用于城市生產(chǎn)、生活。沼氣就是利用植物秸稈和動(dòng)物的糞便，在沼氣池中進(jìn)行微生物發(fā)酵，產(chǎn)生沼氣，通過(guò)管路將氣體運(yùn)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(yōu)點(diǎn)在于環(huán)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(shè)設(shè)計(jì)在選地方面要有充分考慮污物處理場(chǎng)在提供能源線路安裝上，是否具備條件。如果小區(qū)物業(yè)有能力對(duì)生物能進(jìn)行有效利用，比如建設(shè)小型污物焚燒場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)，減少生活成本，那么在設(shè)計(jì)安排上，要考慮建筑格局、植物生產(chǎn)以及建筑位置對(duì)利用生物能帶來(lái)的可能的各個(gè)方面的影響。

在具體的設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)通過(guò)對(duì)各物理設(shè)施的構(gòu)造節(jié)點(diǎn)，技術(shù)選擇等細(xì)節(jié)，完善可再生能源的利用。在設(shè)施安裝設(shè)計(jì)和技術(shù)管理方面，需要與專門人才積極協(xié)作，充分研討，使生物能利用不僅僅停留在初期的應(yīng)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。

2.5潮汐能的特點(diǎn)與其可利用性

潮汐能通常對(duì)地理位置有特定的要求，且相對(duì)于太陽(yáng)能和風(fēng)能，在利用上更少。潮汐能的來(lái)源主要是海水的漲潮與落潮，形成的水的高低勢(shì)差來(lái)引起的能量。潮汐能所帶來(lái)的能量往往由于地域的不同，其能量的多少也不同，在不同的地區(qū)海水的漲潮與落潮在時(shí)間上與能量上都會(huì)出現(xiàn)不同的狀態(tài)。同時(shí)潮汐能所得出的能量的大小，與潮量和潮差成正比。潮汐能這種能量是把海水的動(dòng)能轉(zhuǎn)化中勢(shì)能，但是目前來(lái)看，這種能量相對(duì)與太陽(yáng)能和風(fēng)能更難以收集，同時(shí)具有地域的局限性，目前來(lái)看這一能量主要應(yīng)用在人類的航海、捕魚、曬鹽等方面。在建筑工程中，可以利用潮汐能進(jìn)行發(fā)電，但是有地域的局限性，需要根據(jù)不同地域來(lái)建設(shè)不同的電站。

3　結(jié)語(yǔ)

可再生能源逐漸在能源利用方面占據(jù)重要地位，尤其是在建筑的設(shè)計(jì)方面，需融入綠色思想，做到綠色地使用資源。因此需要進(jìn)行進(jìn)一步的研究，將可再生能源真正運(yùn)用到社會(huì)建筑設(shè)計(jì)中，發(fā)揮其真正的作用，為和諧社會(huì)的構(gòu)建貢獻(xiàn)力量。

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TU201.5

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1673-0038（2015）38-0025-02

2015-9-3