可再生能源在建筑設計中的利用

羅蘭

（重慶市設計院　重慶　400015）

可再生能源在建筑設計中的利用

羅蘭

（重慶市設計院重慶400015）

建筑物的建設中，所耗費的能源占據(jù)重大比例。因此，必須深入了解建筑設計的可行性、能源應用的再生性，充分發(fā)揮能源效果，減少消耗，提高企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益。本文闡述了可再生能源在建筑設計中的運用情況。

可再生能源；建筑設計；利用

引言

可再生能源在建筑中的應用是綠色建筑的重要技術(shù)途徑。在實際的運用中，各個地方的綠色建筑技術(shù)大多以可再生能源為先導，這也是消費者最容易接受的能源技術(shù)。在進行建筑設計中，可再生能源系統(tǒng)的構(gòu)建應當根據(jù)地區(qū)氣候特征、地域特征等作為設計要素，應用相應的可再生能源技術(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，不會被一次性消耗，可以給社會生產(chǎn)、生活帶來光、熱、力及其他動力驅(qū)動的勢能。相對石油、煤炭、天然氣這些傳統(tǒng)能源，可再生能源是一個新的能源概念，其特點是對環(huán)境友好，潔凈、無污染；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)被人類充分認識并積極開發(fā)的可再生能源主要包括：太陽能、風能、水能、潮汐能、地熱能、海洋能、生物質(zhì)能等。在建筑節(jié)能設計中，目前，技術(shù)成熟，應用比較廣泛的可再生能源主要包括太陽能、風能、地熱能、生物能等，人們在享用這些新能源的過程中，取得了切實的收益。

1.2重要性

現(xiàn)有的市政基礎設施為了給用戶帶來舒適的生活環(huán)境，逐漸開始采用有利于環(huán)境保護的材料。所以，為了最大限度減少不可再生能源的使用，同時減少建筑垃圾，科學有效的利用廢棄的土地，減少耕地擴占，應當選用循環(huán)經(jīng)濟，將廢棄的土地、原料、磚石等建筑材料進行二次利用。環(huán)境綠色建筑還需要建筑者注重對環(huán)境本身的保護，這一建筑方式強調(diào)建筑在運營和投入使用的時候盡可能的減少對環(huán)境的污染，如減少建筑廢棄、污水排放、垃圾分類等多項環(huán)保項目，以便于減少生物圈破壞，使人與自然達到一個相對平衡的狀態(tài)。

2　可再生能源在建筑設計中的具體應用

2.1太陽能的利用

當前，太陽能是我國可再生資源中應用最廣泛的一種，例如目前最為常見的太陽能熱水器，這種熱水器對水的加熱方式就是選用了太陽能，利用太陽的熱能來進行熱能發(fā)電（見圖1），然后對水進行加熱。太陽能具有以下幾種特點：

圖1　太陽能熱水器系統(tǒng)示意圖

（1）太陽能的無限性。太陽相對于地球或人類，在一定程度上是無限的。目前，人類無需對這一能量的資源進行擔心，對于人類來說，太陽能是取之不盡用之不竭的一種可再生資源。

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

（3）太陽能的清潔性。太陽能這種可再生的資源是一種干凈的、潔凈的能源，在人類對其進行開發(fā)和利用的時候，幾乎不產(chǎn)生任何的污染，對環(huán)境的保護是一個十分重要的環(huán)節(jié)，加上太能能本身的無限性，是目前發(fā)現(xiàn)的能源中十分可靠，同時也是十分理想的代替能源。

（4）太陽能的經(jīng)濟性。太陽能的經(jīng)濟性可以分為本身的無限性和使用的收費和考量，因而無需對這種能量進行過濾和選擇。同時根據(jù)目前的科技發(fā)展，能夠有效利用這種能源。另外，目前在使用太陽能這種能源的時候，不需開采，只需接收，在一定程度下節(jié)省了成本。

2.2風能的利用

在建設設計中，對風能的利用主要有兩個方面，即風力發(fā)電和運用自然風為室內(nèi)提供降溫需求。①風力利用是主動式；②被動式。建筑風能設計利用，通常是在建筑高層。當風機風速達2.7m/s的情況下能夠產(chǎn)生電能，在25m/s時達到額定功率，保證持續(xù)發(fā)電的風速為40m/s。因此，在一些高樓頂部設計安裝發(fā)電機組，其現(xiàn)實應用性、可行度都非常高，而且這一技術(shù)國外發(fā)達國家已被廣泛采用。

所以，設計高層風力發(fā)電技術(shù)，應該考慮的問題是：①當?shù)啬昶骄L力、風速以高層建筑頂部離地高度，這些都對風力的采集有直接影響；②發(fā)電機組的負載、發(fā)電機組重量也要充分考慮，如果使用不當，將會對樓體形成嚴重破壞。風能的被動利用，就是在建筑設計時，要充分考慮如何利用自然風，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帶走室內(nèi)一部分熱量。利用自然風能降溫比利用家電降溫效果要好，電器設施在使用中要消耗能源，對環(huán)保不利。

2.3地熱能的利用

所謂地熱，是利用帶有一定溫度的地下表層熱水，通過地源熱泵抽取出來，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)，就是將地熱通過地源熱泵抽取出來，然后實現(xiàn)熱轉(zhuǎn)換，將熱能轉(zhuǎn)換成冷風或熱風，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)過熱泵機組轉(zhuǎn)換成熱水或冷水，然后再經(jīng)過設置在各房間的風機盤管轉(zhuǎn)換成熱風或冷風給房間供暖或制冷。

設計地熱利用時，最重要的是地點的選擇，如果建筑離熱源很遠，由于物理原因很難對地熱加以有效利用，或者地熱利用成本就變得非常昂貴；另外，可再生能源在建筑中的利用設計上，要重視對地基的處理。通常有地熱的區(qū)域，地質(zhì)構(gòu)成都復雜，地質(zhì)環(huán)境變化大，一般不適宜建設高層樓宇，為了安全利用地熱資源，在設計中，一定要對地質(zhì)結(jié)構(gòu)有充分了解，以避免由于對地質(zhì)條件不掌握，給建筑安全帶來不測。在設計中，在查找到熱源后，要留足空間，便于安裝地熱機組，注意在地熱輸送和傳導中減少熱耗。

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ΑＴ趯ι锬艿睦梅矫妫壳爸攸c有兩個方面：①城區(qū)對廢物、垃圾進行處理形成的熱電聯(lián)產(chǎn)；②農(nóng)村對沼氣的利用開發(fā)。在建設設計中，生物能被用于居家供熱。

在城區(qū)，每天必然會形成很多垃圾，國家已經(jīng)加大投入，對城市垃圾進行綜合處理，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物的糞便，在沼氣池中進行微生物發(fā)酵，產(chǎn)生沼氣，通過管路將氣體運送到用戶。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，建設設計在選地方面要有充分考慮污物處理場在提供能源線路安裝上，是否具備條件。如果小區(qū)物業(yè)有能力對生物能進行有效利用，比如建設小型污物焚燒場，實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)，減少生活成本，那么在設計安排上，要考慮建筑格局、植物生產(chǎn)以及建筑位置對利用生物能帶來的可能的各個方面的影響。

在具體的設計中，應當通過對各物理設施的構(gòu)造節(jié)點，技術(shù)選擇等細節(jié)，完善可再生能源的利用。在設施安裝設計和技術(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潮汐能的特點與其可利用性

潮汐能通常對地理位置有特定的要求，且相對于太陽能和風能，在利用上更少。潮汐能的來源主要是海水的漲潮與落潮，形成的水的高低勢差來引起的能量。潮汐能所帶來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間上與能量上都會出現(xiàn)不同的狀態(tài)。同時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能轉(zhuǎn)化中勢能，但是目前來看，這種能量相對與太陽能和風能更難以收集，同時具有地域的局限性，目前來看這一能量主要應用在人類的航海、捕魚、曬鹽等方面。在建筑工程中，可以利用潮汐能進行發(fā)電，但是有地域的局限性，需要根據(jù)不同地域來建設不同的電站。

3　結(jié)語

可再生能源逐漸在能源利用方面占據(jù)重要地位，尤其是在建筑的設計方面，需融入綠色思想，做到綠色地使用資源。因此需要進行進一步的研究，將可再生能源真正運用到社會建筑設計中，發(fā)揮其真正的作用，為和諧社會的構(gòu)建貢獻力量。

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TU201.5

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