基于可再生資源利用的住宅建筑設計

摘要：目前，世界各國新型的生態住宅可謂方興未艾，從可持續發展的角度出發，發展生態建筑在我國也必然是大勢所趨。作為國家的重要產業，城鎮住宅建設必將快速發展。所以，如果不抓住時機，及時把“生態理念”引入到住宅設計中，解決住宅節能和住區環境保護問題，將會對社會、經濟、環境產生不可挽回的后果。本文主要論述了如何通過建筑設計和構造的一些處理方法，實現高效的自然通風、采光、隔熱遮陽以及利用太陽能等以減少設備的配置與能耗。

關鍵字：太陽能；住宅；建筑一體化

生態建筑的興起是建筑走向可持續發展的重要一步，通過建筑設計和構造的一些處理方法，實現高效的自然通風、采光、隔熱遮陽以及利用太陽能等以減少設備的配置與能耗是最常用也最有效的節能辦法。在建筑設計中如何最少程度的占有和消耗資源，用量最小且效率最高地使用能源，使建筑成為與自然和諧共生的綠色建筑。將建筑業這個傳統的高消耗型發展模式轉變為高效綠色型發展模式的任務已經是迫在眉睫。

1 可再生能源在生態建筑設計中的應用現狀

1.1 風能的利用

良好的自然通風，既有利于改善室內的熱舒適程序，也可減少開空調的時間，降低建筑物的實際使用能耗，因此在建筑單體設計和群體總平面布置時，盡可能地考慮自然通風是十分必要的。可現在有的樓盤本來自然通風良好，卻將南向平臺用玻璃密封起來，形成所謂“陽光房”，阻斷自然通風，是達不到建筑節能設計標準要求的。在建筑設計中，往往采用全封閉的外圍護體系，這是由于對能源問題缺乏足夠的重視而造成的，建筑師在塑造舒適穩定環境時，完全依賴空調系統。事實上，依靠自然通風滿足室內空間需求，不但可以節省大量的空調能耗，還能塑造一個較之以往更加健康的室內環境。因此在今后的住宅建筑設計中做為設計師應更多地考慮對自然風的利用。

1.2 太陽能的利用

我國具有豐富的太陽能資源，全國2/3以上的地區的全年太陽能輻射量大于5700MJ/（m2?a），全年日照時數大于2200h。建筑行業過去很長時間里，只注重建筑的功能和立面效果，基本沒有參與太陽能利用的設計與施工，對其原理、設計方法不夠了解，缺乏必要的基礎設計參數，造成建筑的土建時就沒有裝置適當的預埋件，給太陽能裝置的安裝造成了一定的障礙，并在安裝時可能損害建筑結構和增加建筑負荷；太陽能產業界只考慮太陽能設備的結構和性能，沒有考慮將太陽能設備作為建筑物的有機組成部分與建筑相結合，使得太陽能集熱設備的安裝在建筑的外表面及屋頂形成了形式各異、雜亂無章的狀態，外觀與造型難以適應現代建筑的需求，建筑如何與太陽能設備很好的結合起來也已成為擺在我們眼前的事實。

2 可再生能源在生態建筑設計中的應用趨勢

2.1 可再生能源——風能在生態建筑設計中的應用趨勢

利用風壓促進室內換氣通風。首先在建筑規劃布局時，應對建筑單體體量和建筑群體組合進行合理設計，利用建筑的向陽面和背陰面形成風壓差，在建筑內部產生空氣流動，促進室內氣流循環，使建筑單體獲得良好的自然通風效果。在城市建筑密集區，空氣不易流通，可在建筑上設置捕風裝置，利用風能垂直分布的特性和空氣的煙囪效應誘導氣流沿特定的路徑運動，改善室內熱環境，滿足人體舒適度的要求。其次，單體建筑設計上。良好的室外風環境，不僅意味著在冬季風速太大時不會出現人們舉步維艱的情況，還應該在炎熱夏季保持室內自然通風。從這一點上來說，在規劃設計中僅僅考慮對盛行風簡單設置屏障的做法顯然是不夠的。在實際的規劃設計中，要獲得良好的住區風環境，需要收集氣象統計資料，并對建筑場地進行調研，掌握局部風環境的情況，通過調整建筑開口位置和高度，使得建筑物更多的房間獲得良好的通風效果。

2.2 可再生能源——太陽能在生態建筑設計中的應用趨勢

（1）太陽能熱水系統。太陽能在建筑的應用形式主要是太陽能熱水器，按照“十二五”規劃，到2015年中國太陽能熱水器擁有量將達4×108m2之多，1m2太陽能熱水器每年就可節約標準煤130kg～150kg。為了實現太陽能利用與建筑一體化，太陽能集熱器和太陽能光電板通常可以安裝在建筑屋面、陽臺、墻面下面就不同的安裝部位進行討論。一是屋頂部位。太陽能熱水器安裝在屋頂時位置較高，可形成自然水壓，管路選擇較靈活。相應集熱器類型也有較大的自由度，自然循環式、強迫循環式和直流式均可。住宅屋頂形式有平屋頂和坡屋頂之分，需要解決太陽能設備與不同屋頂形式的有機結合和連接。就熱水器的安裝而言，平屋頂的優點是施工比較方便，集熱器或支架與屋頂結構的連接技術難度較小。考慮到由高層或其他位置能夠看到平屋頂的情況，集熱器需排列整潔。而坡屋頂安裝太陽能熱水器，根據其坡度不同，可以直接將集熱器安裝在屋頂，也可以用支架安裝，但都要做到不影響房屋的使用和外觀。由于坡屋頂正常視高一般可見，集熱器可以起到豐富其外觀的作用。缺點是施工會牽扯到防水的問題，技術上相對復雜。二是墻面與陽臺。在墻面或陽臺安裝太陽能熱水器，可以減小管路的長度，對高層住宅安裝極具優勢。而且其位置往往處于立面的視覺焦點，可以成為立面構成的重要因素，這也更加符合一體化設計的思想。在墻面或陽臺安裝應盡量選擇集熱器與儲水箱分離的系統，可以減小墜落傷人的概率。根據使用情況的不同，構件連接可以分為固定式和活動式兩種情況。

（2）太陽能空調技術。太陽能空調的實現方式主要有兩種。一是先實現光-電轉換，再用電力驅動常規壓縮式制冷機或家用空調和電冰箱進行制冷。這種方式簡單，適用于一般家庭使用。二是利用太陽的熱能驅動吸收式和吸附式制冷機進行制冷，這種制冷方式技術要求高，但成本低、無噪音、無污染。常用的吸收式制冷機根據吸收劑的不同，分為氨-水吸收式制冷和溴化鋰-水吸收式制冷兩種。它以太陽能集熱器收集太陽能產生熱水或熱空氣，再用太陽能熱水或熱空氣代替鍋爐熱水輸入制冷機中制冷。由于造價、工藝、效率等方面的原因，采用這種技術的太陽能空調系統一般適用于設有中央空調的大型民用建筑。設計中由于吸收式制冷機組體積較大，一般設置在地下室，太陽能集熱器設在屋頂或墻面，設計中要注意使太陽能空調設備與建筑外觀融為一體，達到建筑整體和諧美觀的要求。使用太陽能空調的結果，既創造了室內宜人的溫度，又能降低大氣的環境溫度，還減弱了城市中的熱島效應。

3 結束語

總之，我國作為世界能耗大國，對于發展可持續發展的生態建筑，減少建筑能耗更是刻不容緩。而建筑節能是養活建筑能耗的有效方法，同時也是節約的方法。因此，作為建筑師，更應從自身做起，從不同角度，依據建筑規范對節能進行優化設計，充分利用我國現有的自然條件，在改善人們居住環境的同時，充分挖掘節能潛力，從而實現節約能源，減少能源消耗。太陽能、風能等可再生能源在建筑上的有效應用，不僅可以代替資源有限的傳統能源，而且可以減少污染物的排放，保護生態環境，它的開發和利用具有廣闊的前景和深遠的意義。

參考文獻

[1]田蕾，秦佑國.可再生能源在建筑設計中的利用[J].建筑學報，2006，(2)

[2]張英魁，張正梅.可再生能源建筑應用技術及其發展前景[J].現代城市研究，2010，(2)

[3]張春枝，翁維安，張銀安.可再生能源在武漢某住宅建筑中的應用分析[J].暖通空調，2009，(3)

[4]林樹枝，胡建勤.可再生能源在建筑中應用的探索與實踐[J].福建建設科技，2009，(3)