論述可再生能源在建筑設(shè)計(jì)中的利用

倪昌劍

（同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限公司，同勵(lì)建筑設(shè)計(jì)院 200000）

論述可再生能源在建筑設(shè)計(jì)中的利用

倪昌劍

（同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限公司，同勵(lì)建筑設(shè)計(jì)院 200000）

在全球范圍內(nèi)能源危機(jī)日趨嚴(yán)重，傳統(tǒng)能源石油、天然氣、煤炭等總儲(chǔ)量經(jīng)過(guò)兩百多年的開(kāi)掘日益減少，尋找和規(guī)模化利用潔凈的可再生能源已成為擺在人們面前的一個(gè)重要課題。可再生能源的廣泛采用，對(duì)于整個(gè)社會(huì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，意義重大。建筑物用能，在能源用量總消耗中，所占比例相當(dāng)高，在建設(shè)設(shè)計(jì)中，盡量多地采用可再生能源，對(duì)節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展有著十分重要的意義。本文謹(jǐn)就幾種技術(shù)成熟、比較常用的可再生能源在建筑設(shè)計(jì)中的利用問(wèn)題作一些探究，以期對(duì)有志推進(jìn)社會(huì)節(jié)能減排，促進(jìn)社會(huì)和諧發(fā)展的建筑設(shè)計(jì)從業(yè)人員有所啟發(fā)。

潔凈可再生能源；建筑設(shè)計(jì)；廣泛應(yīng)用

一、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(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，一是對(duì)環(huán)境友好，潔凈、無(wú)污染；二是在自然界取之不盡，用之不竭，可循環(huán)利用。

1.2目前已經(jīng)被人類(lèi)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)崮堋⒑Ｑ竽堋⑸镔|(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)崮堋⑸锬艿龋藗冊(cè)谙碛眠@些新能源的過(guò)程中，取得了切實(shí)的收益。

二、可再生能源在建筑設(shè)計(jì)中廣泛使用意義重大

隨著社會(huì)的高速發(fā)展，能源問(wèn)題已經(jīng)越來(lái)越突出地?cái)[在人們面前，節(jié)約能源，減少環(huán)境污染，促進(jìn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，已經(jīng)成為全社會(huì)的共識(shí)，并被納入國(guó)家發(fā)展基本戰(zhàn)略。建筑物能耗占社會(huì)總能耗比例相當(dāng)大，建筑物是人們生活的基本場(chǎng)所，據(jù)有關(guān)資料，建筑物能源消耗與全球工業(yè)生產(chǎn)耗能旗鼓相當(dāng)，建筑工程有較長(zhǎng)的周期，有建筑設(shè)計(jì)、建筑施工以及建筑竣工等階段。在每個(gè)建筑工程階段，都應(yīng)當(dāng)樹(shù)立積極利用可再生能源的觀念，使得建筑行業(yè)能夠成為綠色環(huán)保的新行業(yè)，所以說(shuō)，加快技術(shù)開(kāi)發(fā)，加大人力、物力投入，在建筑設(shè)計(jì)中，充分利用可再生能源意義非凡。

三、可再生能源在建筑設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

3.1太陽(yáng)能是在建筑中得到最早應(yīng)用的可再生資源。人們對(duì)太陽(yáng)能的利用歷史久遠(yuǎn)，早期的人類(lèi)利用太陽(yáng)能照明、取暖，這是先民們對(duì)太陽(yáng)能的最原始利用。當(dāng)代社會(huì)人類(lèi)對(duì)太陽(yáng)能的利用有兩大類(lèi)；一類(lèi)是被動(dòng)式利用太陽(yáng)能，一類(lèi)是主動(dòng)式利用太陽(yáng)能。被動(dòng)式太陽(yáng)能利用技術(shù)，是指不借助復(fù)雜機(jī)械對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行直接采用或者利用一定的器具對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行存儲(chǔ)，這一技術(shù)有直接獲取設(shè)施、間接獲取設(shè)施及綜合獲取設(shè)施。這一建筑設(shè)計(jì)主要強(qiáng)調(diào)，在建筑設(shè)計(jì)角度上、高度上和方向上盡可能多利用自然光，通過(guò)采集自然能來(lái)為居家提供熱量補(bǔ)足及光線強(qiáng)化等，這是對(duì)太陽(yáng)能的直接、簡(jiǎn)單利用。主動(dòng)式太陽(yáng)能利用是指采用一些專(zhuān)門(mén)設(shè)備對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行采集、收集，并通過(guò)光電、光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成熱能、光能，以為其他設(shè)備提供用能。主動(dòng)式太陽(yáng)能的利用，主要有太陽(yáng)能加熱器，為居家洗浴提供熱水，另外，主動(dòng)式太陽(yáng)能利用，還可以為居家室內(nèi)采暖或降溫。在運(yùn)用太陽(yáng)能建筑設(shè)計(jì)上，既要考慮美觀又要考慮太陽(yáng)使用效果；在利用太陽(yáng)能生成熱量時(shí)，要綜合考慮給排水問(wèn)題以及熱能輸送管道的保溫問(wèn)題。

3.2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，一是風(fēng)力發(fā)電，二是運(yùn)用自然風(fēng)為室內(nèi)提供降溫需求。第一種風(fēng)力利用是主動(dòng)式的，第二種是被動(dòng)式的。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。

3．3地?zé)崮艿睦谩Ｋ^地?zé)崂檬菍⒌叵卤韺訋в幸欢囟鹊臒崴ㄟ^(guò)地源熱泵抽取出來(lái)，用于人們的生產(chǎn)、生活。地源熱泵技術(shù)兩種，一是土一氣型，二是水一水型。土一氣型技術(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(hù)需要向居家或生產(chǎn)提供用熱。土一氣型技術(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(pán)管轉(zhuǎn)換成熱風(fēng)或冷風(fēng)給房間供暖或制冷。在設(shè)計(jì)利用地?zé)崮芊矫妫钪匾氖且⒁膺x地點(diǎn)，如何建筑離熱源很遠(yuǎn)，由于物理原因很難對(duì)地?zé)峒右杂行Ю茫蛘叩責(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，對(duì)地基處理要重視。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)。其三，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。

3.4生物能的利用。在可再生能源在建筑設(shè)計(jì)中的利用方面，生物能的發(fā)展空間及可拓展?jié)摿σ卜浅＞薮蟆Ｔ趯?duì)生物能的利用方面，目前重點(diǎn)有兩個(gè)方面，一是城區(qū)對(duì)廢物、垃圾進(jìn)行處理形成的熱電聯(lián)產(chǎn)，二是主要在一些農(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。現(xiàn)在，在城區(qū)，每天形成的度物、垃圾很多，國(guó)家近些年加大投入，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(hù)。沼氣可以替代煤氣等能源，滿(mǎn)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。在具體設(shè)計(jì)中，要通過(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)致材料來(lái)完善對(duì)可再生生能源利用。在設(shè)施安裝設(shè)計(jì)和技術(shù)管理方面，需要與專(zhuān)門(mén)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。

結(jié)束語(yǔ)：減少對(duì)傳統(tǒng)能源的使用依賴(lài)，大量采用新能源，是當(dāng)代社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。當(dāng)前，可再生能源在建筑設(shè)計(jì)及在實(shí)際建設(shè)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(shù)應(yīng)用前景廣闊，市場(chǎng)空間很大，社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益可觀，建筑設(shè)計(jì)從業(yè)者應(yīng)該對(duì)可再生能源在建筑設(shè)計(jì)中利用給予足夠重視。

[1]劉金銘. 可再生能源在建筑節(jié)能中的應(yīng)用[J]. 技術(shù)與市場(chǎng). 2013(10)

[2]蔡麗珠,史全福. 當(dāng)前建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的應(yīng)用分析[J]. 城市建筑. 2012(17)

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1007-6344（2015）06-0135-01