建筑設計中可再生能源的利用

任子慶

摘 要：針對建筑設計中，可再生能源的使用問題進行分析。提出了建筑設計中，可再生能源使用現狀。結合這些內容，總結了太陽能、風能、地熱能等的應用策略。希望通過對這些內容的分析，對環境的保護和可再生能源的使用提供一定幫助。

關鍵詞：建筑設計 可再生能源 太陽能

隨著人們環保意識的不斷增強，現代建筑設計中，開始對可再生能源進行使用。可再生能源主要有風能、太陽能和地熱能等。因為我國是世界上最大的能源消耗國家，因此對可再生能源的使用進行分析具有重要意義。

1.建筑設計中可再生能源的利用現狀

在我國，可再生資源的種類和總量均較為豐富，其中水資源十分突出。此外，太陽能資源尤為豐富，可以覆蓋我國2/3的領土，每年太陽能的輻射量均可以達到6kv/㎡。可以被開發的太陽能資源可以達到30億kw。我國地熱能可以達到32億tce。由此可見，不管是在當下的開采情況下，還是未來開采過程中，我國可再生能源的開采均具備較大的發展空間，能夠使我國經濟發展過程中對能源的需求得到充分滿足。當今我國對可再生能源的使用越來越廣泛，例如2013年，我國可再生能源的使用已經達到了2.5億t的標準煤，和2012年相比，已經提高了將近2個百分點。由此可見，可再生能源在我國能源新消耗總量中占據著十分重要的位置。這種能源使用情況下，“綠色經濟”將會得到迅速發展，這在2020年基本滿足國民能源需求目的實現上起到了較大的作用。因此，我國對能源發展的主要任務不但是進行能源結構的改變，同時還要大力提升能源的攻擊率，從而保障我國能源供應足夠安全。

2. 建筑設計中太陽能資源的利用

太陽能的使用原理主要是太陽向外釋放輻射能，通常情況下，可以將太陽能轉換為化學能、熱能和電能等等，主要是借助太陽能集熱裝置吸收太陽輻射的熱量，然后將這些能量進行轉化，使其成為熱能。人們可以利用這種能量的轉化，使用在家庭熱水、空調等取暖設施中。還可以將太陽能轉化成電能，轉化形式被分成兩種，第一種是光熱發電，主要是對光進行轉化[1]。另外一種是借助太陽能電池，將吸收的光能進行儲存，然后將其轉化成電能，在需要的時候使用。第三種形式是太陽能化學轉化。主要方式是利用太陽能，對水進行分解，使其被分成氫和氧。氫是一種相對清潔的可再生能源，伴隨著社會經濟的不斷發展，這種技術在相當程度上得到了進展。在未來的發展過程中，將會成為一種主要能源轉化形式。同時，在現代化生態住宅當中，對太陽能的使用已經表現在以下幾個方面：第一種是太陽能熱水系統，也就是利用太陽能進行熱水供應的系統。第二種是太陽能光電系統，這一系統主要是將太陽能轉化成電能。但是在生態住宅中，對太陽能進行設計和利用，并不能僅僅安裝相對簡單的太陽能熱水器或者蓄電池，還要將太陽能裝置和建筑本身相結合，從而進行綜合利用。可以在生態住宅中建設被動式太陽房，保障對太陽能的利用可以和建筑物自然通風進行結合，保障整個系統成為一個可以對綜合能源進行利用的綜合系統。

3.風力發電在建筑設計中的應用

對于風電來說，其一直是世界上增長速度最快的能源之一，其裝機容量每年大約增長30%。對某地區多面風電用量進行統計，這一城市的大部分地區風能時數大約為3000h，而平均風能密度可以達到100w/㎡[2]。對這些數據進行分析，可以得出，這一地區對風能的使用量對于全國而言，處于中等偏下水平。因此，在這一地區綠色建筑示范樓中，采用的設計主要是風力發電裝置。

對風能進行使用，主要有以下幾個優點：風能資源取之不盡，用之不竭。風電技術也逐漸向著更加成熟的方向發展，見效較快。風能能夠降低溫室效應的發展，為邊遠山區提供獨立供電，風場還可以成為旅游項目。風力發電裝置具有一定的特殊性，這一性質主要體現在以下幾個方面。第一方面，風力發電裝置在安裝過程中，在建筑物上的變現是相對固定的。通常情況下，設計師手中的綠色建筑具有幾個不同形式，但風力發電必須保持其水平，這就需要設計師在相對合適的位置為住戶構建水平臺。第二方面，風力發電裝置的運行要求，在建筑中對風力發電裝置進行使用，必須充分考慮其的運行速度和啟動速度，在使用過程中，要盡可能的提升其高度。風力發電機的主要組成部分是風力發電機和蓄能裝置，其中對風能的迅速使用帶來阻礙的是風能的不穩定性，利用蓄電池可以對這一問題進行有效解決。因此，對其進行設計過程中，需要設計者對綠色建筑能耗以及這一地區風能大小做出預測，同時確定所使用蓄電池的大小，通過這種形式，可以對風能進行有效使用。

4.地熱能

4.1地源熱泵系統分類

在地源熱泵系統當中，水的循環是其載體，同時也是溝通室外地熱換熱系統和水源熱泵機組的中介和橋梁。根據地熱能交換系統形式的不同，可以將地源熱泵系統分為地埋管地源熱泵系統和地下水地源熱泵系統。結合建設部，一共212個可再生能源建筑應用示范項目，對其進行簡單的統計發現，當下地源熱泵項目比例最大的便是地下水地源熱泵，出現這種情況的主要原因是地源熱泵還在推廣的初期階段，對地下水地源熱泵的使用，投資較少，在施工過程中也相對簡單。但因為有關部門對其進行使用的過程中相對嚴格，并且不能將地下水回水做出有效回罐，導致地下水地源熱泵被禁止使用。

4.2地源熱泵系統建設策略

對地源熱泵系統進行建設，主要包括以下幾個方面內容：第一方面是對場地進行挑選和規劃；第二方面是設計機房位置、大小以及末端裝置的設計。

（1）科學選址，并對場地進行合理規劃

對地源熱泵系統進行熱交換的方式很多，但不管采用何種方式，對其進行設計之前，均需要對建筑場地進行詳細水文地質勘察，針對這一地區地熱資源的分布情況而言，需要做出預先調查。

（2）對機房位置和大小進行科學控制

對機房位置進行設計的過程中，所涉及的建筑立面所具備的整潔度對建筑的美觀產生一定的影響。地源熱泵系統和普通空調相比較，沒有相應的冷卻塔，其中的機組一般是放在室內的，通過這種方式，有利于對建筑造型進行整體設計。

（3）末端裝置的設計

當下，我國在建筑中所使用的末端裝置主要有風機盤管和輻射吊頂兩種，對前者進行安裝方式較為簡單。但是對后者進行安裝的過程中，需要和夏季吊頂表面結露進行協調。

4.3建筑設計中物質能利用

對自然生物質能源進行使用，因為可再生能源不會枯竭，同時不會產生污染問題。這在一定程度上可以改善生態環境。針對生物質能的使用，主要是對森林砍伐所剩下的木料等進行加工，從而降低對化石能源的使用，并且使熱效率得以提高，最終實現環境保護的目的。經過研究表明，對生物質能進行使用具有相對廣泛的發展前景，伴隨著人們環保意識的不斷增強和生活質量的不但提升，在現代化建筑當中對生物質能的利用以及未來對其的關注度定會迅速上升。

結束語：

對現代建筑進行分析，可以看出，西方建筑文化逐漸進入到中國，并得到發展。在其發展的過程中，不斷被我國設計師改造、并和我國傳統建筑進行融合。在現代建筑設計過程中，不但吸收了大量的中國元素，同時也接納來自國外的建筑文化，這就形成了當今中國的建筑。設計師進行建筑的設計，并對可再生能源進行使用的過程中，需要正確認識近代建筑，從我國實際情況分析，從而設計出低碳環保的現代化建筑。

參考文獻：

[1]陳曦，葉凌，吳劍林. 可再生能源應用在綠色建筑評價中的作用[J]. 制冷與空調，2013，10：6-10+14.

[2]陳宇. 論可再生能源在建筑設計中的利用[J]. 中華民居（下旬刊），2013，09：96-97..