基于可再生能源的農(nóng)村生態(tài)建筑設(shè)計(jì)探討

韓亞梅

（浙江廣廈建設(shè)職業(yè)技術(shù)大學(xué)，浙江 東陽 322100）

目前，人們?cè)谥匾暽鷳B(tài)環(huán)境建設(shè)的基礎(chǔ)上提出了生態(tài)建筑，其設(shè)計(jì)與規(guī)劃立足于生態(tài)學(xué)原理，通過利用當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境，并運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段、建筑技術(shù)原理等，使建筑與環(huán)境有機(jī)結(jié)合，滿足人們的需求。因此，研究基于農(nóng)村可再生能源的生態(tài)建筑建設(shè)意義重大。

1 農(nóng)村現(xiàn)存可再生能源資源

與城市相比，我國(guó)農(nóng)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(duì)目前農(nóng)村資源的研究，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段農(nóng)村可以利用的可再生能源主要有以下幾種。一是太陽能。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)超過1/2區(qū)域的太陽能輻射量平均每年多于6000J/m2，大部分農(nóng)村地區(qū)均可利用太陽能，特別是我國(guó)西南、西北、華南地區(qū)太陽能資源豐富，應(yīng)用優(yōu)勢(shì)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(nóng)村建設(shè)生態(tài)建筑提供資源保障。二是生物質(zhì)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(zhuǎn)化為化學(xué)能后固定和貯藏在生物體內(nèi)的能量。生物質(zhì)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(xué)法、生物化學(xué)法、化學(xué)法和物理化學(xué)法4種，目前我國(guó)生物質(zhì)能利用主要包括生物質(zhì)發(fā)電、生物液體燃料、生物質(zhì)成型燃料、生物質(zhì)燃?xì)夂蜕镏茪浼夹g(shù)等。三是風(fēng)能。與城市相比，農(nóng)村土地更為遼闊，因而可以更好地利用風(fēng)力發(fā)電來獲得能量。此外，農(nóng)村還擁有地?zé)崮?、水能等可再生能源，但與上述能源相比，由于其開發(fā)難度較大，需要設(shè)備支持，因而應(yīng)用較少［1］。

2 基于可再生能源的農(nóng)村生態(tài)建筑設(shè)計(jì)原則

2.1 尊重環(huán)境

進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)之前，必須認(rèn)識(shí)到建筑是自然的一個(gè)重要組成部分，建筑設(shè)計(jì)對(duì)自然環(huán)境會(huì)產(chǎn)生較大的影響。因此，只有在尊重自然的基礎(chǔ)上，才能設(shè)計(jì)出符合自然協(xié)調(diào)發(fā)展需求的建筑，減少施工或完工后對(duì)于自然環(huán)境產(chǎn)生的不利影響。

2.2 節(jié)約能源

雖然基于可再生能源進(jìn)行生態(tài)建筑設(shè)計(jì)會(huì)大大減少不可再生能源的使用與浪費(fèi)，但是在充分利用風(fēng)能、水利能、太陽能、生物能等可再生能源的同時(shí)，也會(huì)利用不可再生能源，因此，必須遵循節(jié)約能源的原則。通過合理進(jìn)行采光、降溫設(shè)計(jì)，使農(nóng)村生態(tài)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(shè)備進(jìn)行降溫，在提高農(nóng)村生態(tài)建筑性能的同時(shí)為我國(guó)節(jié)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(jìn)行農(nóng)村生態(tài)建筑設(shè)計(jì)時(shí)，必須充分考慮人的因素，保證所設(shè)計(jì)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(shí)，要求設(shè)計(jì)者考慮未來發(fā)展與未來人們的需求，盡可能減小農(nóng)村生態(tài)建筑后期大改的可能性。

2.4 地方性

不同區(qū)域的地理環(huán)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(fēng)俗、地域氣候，才能保證設(shè)計(jì)的建筑能與當(dāng)?shù)丨h(huán)境有機(jī)融合，進(jìn)而最大化延長(zhǎng)生態(tài)建筑的壽命。

3 基于可再生能源的農(nóng)村生態(tài)建筑設(shè)計(jì)策略

3.1 建筑體形設(shè)計(jì)

基于對(duì)建筑設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)與建筑實(shí)際運(yùn)用的分析發(fā)現(xiàn)，建筑體形直接影響建筑耗能，建筑能耗會(huì)隨著建筑體形系數(shù)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(jìn)行農(nóng)村生態(tài)建筑設(shè)計(jì)時(shí)，必須做好建筑體形系數(shù)控制工作。第一，減小建筑面寬，控制建筑表面面積分配?？梢约哟笊鷳B(tài)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(tài)節(jié)能效果。第二，盡可能減少建筑體形變化。對(duì)于生態(tài)建筑而言，最好選用長(zhǎng)方體，并使長(zhǎng)軸朝向東西方向。減少建筑體形變化時(shí)，建筑體形系數(shù)會(huì)變小，此時(shí)建筑耗能更少。第三，增加建筑長(zhǎng)度，調(diào)整建筑長(zhǎng)寬比。對(duì)于朝向不同的建筑來說，其所得熱量會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)農(nóng)村生態(tài)建筑正向朝南時(shí)，其長(zhǎng)寬比越大，建筑所得能量越多。但當(dāng)建筑朝向發(fā)生變化時(shí)，其能量則逐漸減少，因此，需要在控制建筑朝向的同時(shí)，選擇適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)寬比［3］。

3.2 建筑群體設(shè)計(jì)

為了使農(nóng)村生態(tài)建筑可以更好地利用可再生能源，進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)必須保證建筑物與其周邊環(huán)境更為協(xié)調(diào)，以改善農(nóng)村人民的生活質(zhì)量與居住環(huán)境。

建筑群體設(shè)計(jì)需要考慮的因素是多方面的，既需要考慮農(nóng)村建筑占地情況，還需要考慮地理環(huán)境、房屋距離、建筑排列等因素，以使得建筑群體設(shè)計(jì)更加合理。首先，應(yīng)全面考慮影響因素，如農(nóng)村的地理環(huán)境、氣候條件、建筑場(chǎng)地情況。通過細(xì)致分析每一因素對(duì)于建筑耗能的影響，最終選擇最優(yōu)的建筑朝向。其次，我國(guó)冬季溫度整體相對(duì)較低，為了使農(nóng)村生態(tài)建筑在冬季能利用好太陽能這一可再生能源，需要合理設(shè)計(jì)建筑間的間距，以保證建筑之間有足夠的空隙使陽光進(jìn)入室內(nèi)。最后，結(jié)合南向?yàn)槲覈?guó)夏季主要風(fēng)向，因此，應(yīng)選擇南低北高、南小北大的建筑群體設(shè)計(jì)原則，以滿足建筑群體夏季日照與通風(fēng)需求。

3.3 建筑圍護(hù)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)生態(tài)建筑時(shí)，需要考慮藝術(shù)性與技術(shù)性兩方面因素。圍護(hù)結(jié)構(gòu)是生態(tài)建筑結(jié)構(gòu)中的一個(gè)重要組成結(jié)構(gòu)，只有其具有良好的保溫隔熱功能，才能滿足節(jié)能目標(biāo)，使得人、建筑與自然之間形成和諧的關(guān)系。為此，基于可再生能源進(jìn)行農(nóng)村生態(tài)建筑設(shè)計(jì)工作時(shí)，必須考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)［4］。

進(jìn)行農(nóng)村圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的屋面設(shè)計(jì)時(shí)，建議采用坡屋面保溫構(gòu)造形式，平屋面則應(yīng)選用倒置式保溫構(gòu)造。選擇材料時(shí)，盡可能選擇保溫材料，現(xiàn)階段我國(guó)研究出的新型墻體材料與節(jié)能材料可以更好地滿足圍護(hù)設(shè)計(jì)需求。與此同時(shí)，要考慮農(nóng)村人民的實(shí)際情況，選用其能承擔(dān)的材料，以控制好生態(tài)建筑成本。從可持續(xù)發(fā)展角度來看，進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮不同材料的再生利用價(jià)值，很多新型墻體材料是由農(nóng)業(yè)廢棄物或工業(yè)廢棄物制成的，因此要做好廢舊材料收集工作。此外，由于農(nóng)村多數(shù)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(hù)設(shè)計(jì)，使得農(nóng)村生態(tài)建筑既可以滿足夏季人們對(duì)于隔熱的需求，也可以滿足冬季保暖需求。

3.4 建筑綠化設(shè)計(jì)

在尊重自然環(huán)境的基礎(chǔ)上，進(jìn)行農(nóng)村生態(tài)建筑設(shè)計(jì)時(shí)，需要利用可再生能源做好建筑綠化設(shè)計(jì)。一方面，需要考慮農(nóng)村不同地段的各種氣候條件，如日照強(qiáng)度、溫度、風(fēng)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(qū)域微氣候環(huán)境來改變室內(nèi)可溫度，而且能增加室內(nèi)外空氣傳熱熱阻，最終實(shí)現(xiàn)建筑生態(tài)節(jié)能。

進(jìn)行建筑立體綠化設(shè)計(jì)時(shí)，首先，需要結(jié)合建筑空間設(shè)計(jì)情況，選擇與之相匹配的植物種類及合適的綠化方式。此時(shí)設(shè)計(jì)者必須考慮不同植物與不同綠化方式對(duì)建筑環(huán)境的影響，使農(nóng)村生態(tài)建筑的外墻、屋頂、中庭及陽臺(tái)等均可以進(jìn)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(fā)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(huì)吸收太陽光，降低建筑周圍溫度，減少夏季使用空調(diào)的頻率與次數(shù)。其次，需要以人為本，考慮人的需求。在農(nóng)村建設(shè)建筑的主要目的是滿足人的居住需求，因此，設(shè)計(jì)時(shí)必須基于居住者對(duì)于綠化的需求來做好環(huán)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(jié)語

在人類文明不斷發(fā)展的背景下，不僅要關(guān)注城市建筑設(shè)計(jì)與城市環(huán)境問題，而且需要積極利用可再生能源做好農(nóng)村生態(tài)建筑設(shè)計(jì)，在保證生態(tài)文明的基礎(chǔ)上，為農(nóng)村人民創(chuàng)造更適合居住與生活的建筑。