探討可再生能源在公共建筑中的應用

楊 肖

(南昌大學建筑工程學院，江西 南昌 330031)

探討可再生能源在公共建筑中的應用

楊 肖

(南昌大學建筑工程學院，江西 南昌 330031)

以深圳前海蛇口自貿(mào)區(qū)中國零碳生活館方案為例，從太陽能和風能兩方面，探討了可再生能源的應用在公共建筑中的節(jié)能效應，指出可再生能源的利用是公共建筑節(jié)能措施中最直接有效的一種方式。

公共建筑，可再生能源，太陽能，風能

0 引言

重工業(yè)的大力發(fā)展導致我國的不可再生能源嚴重匱乏，環(huán)境問題也逐漸引起人們的注意，北京、天津、河北等地的霧霾越來越嚴重。針對以上問題，在建筑設計行業(yè)中，可再生能源的利用是一種極為有效的改善方法?？稍偕茉词且环N無污染，可循環(huán)，無窮盡的新能源。而公共建筑又是當代較為普遍的一種建筑類型，可再生能源廣泛的應用在公建中將給社會帶來巨大的效益，論文以一個展覽類建筑為例，較為詳細地討論了在公共建筑中太陽能和風能的幾種高效的利用方式。

1 研究對象概況

零碳生活館是將綠色生活、綠色技術、綠色理念傳達給參觀者的一類展覽類建筑，位于深圳市前海蛇口自貿(mào)區(qū)。基地周圍主要是城市景觀，同時還有綠軸和公共空間。

該地塊屬于亞熱帶季風氣候，夏季時日最長，主要風向為東南風，高溫多雨；冬季時日最短，主要風向為北風，干燥少雨。每年的7月份～9月份為臺風多發(fā)季節(jié)。太陽能充足，年平均氣溫23.0 ℃；年日照時數(shù)平均為1 837.6 h；年降水量平均1 935.8 mm，全年86%的雨量出現(xiàn)在汛期(4月～9月)。項目所在地的氣候資源非常豐富。

2 太陽能在公共建筑中的應用

2.1 太陽能光伏發(fā)電

對于太陽能在綠色建筑中的利用，光伏發(fā)電是其中一種非常

重要而又普遍的方式。該系統(tǒng)能夠?qū)⒐饽苻D(zhuǎn)化為可存可放的電能(見圖1)。

深圳的太陽能資源豐富，為了美觀和節(jié)能，考慮到屋頂?shù)拿娣e與朝向，在屋頂上覆蓋光伏電池板(見圖2)，板間距取決于需要傳送光的數(shù)量，在5 mm～20 mm之間。光伏電池能夠吸收70%～80%的陽光輻射，一方面可以避免熱量從屋頂傳入室內(nèi)，降低室內(nèi)空調(diào)的用電量，另一方面將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，滿足建筑內(nèi)部房間耗電需求。

2.2 太陽能空調(diào)系統(tǒng)

深圳屬于夏熱冬暖地區(qū)，夏季太陽輻射很強，氣溫很高，且持續(xù)時間長。在炎炎夏日，空調(diào)的耗電量幾乎占了整個電力系統(tǒng)的1/3，長久下去的話，夏季電力系統(tǒng)將不堪重負。于是，一種新型的太陽能空調(diào)逐漸興起。它不同于一般的空調(diào)系統(tǒng)，它利用的是太陽能，不會消耗化石燃料，制冷過程中不會釋放太多的CO2。該系統(tǒng)利用收集到的太陽輻射熱驅(qū)動制冷機制冷。深圳的夏季很熱，太陽輻射的熱量很多，太陽能空調(diào)的制冷效果因此很好，建筑室內(nèi)舒適度就很高。這正能滿足人們生產(chǎn)生活需要。

3 風能在公共建筑中的應用

3.1 風力發(fā)電

風力發(fā)電系統(tǒng)是風能利用中非常有效的途徑之一。 風力發(fā)電是指把風能轉(zhuǎn)變成電能，利用風的動能來促進發(fā)電機發(fā)電(如圖3所示)。

項目所在地——蛇口自貿(mào)區(qū)，離前海僅2 km，臺風盛行，風力資源豐富，為充分利用風能，在場地適宜位置上設置了風力發(fā)電系統(tǒng)(見圖4)。該系統(tǒng)可以在風力很小時就開始發(fā)電。將風力發(fā)電產(chǎn)生的電能用于展覽照明和辦公照明，滿足人類活動需求，既沒有污染環(huán)境，又減少了化石燃料的使用，一舉兩得。

3.2 風壓促進室內(nèi)換氣通風

風壓是指與氣流方向垂直的平面所受到的風的壓力。

3.2.1 自然通風

項目所在地為沿海濕熱地區(qū)，在建筑方案設計階段，先收集了深圳的氣象統(tǒng)計資料，掌握基地風環(huán)境情況。在進行總平面設計時，充分考慮了建筑單體體量與建筑群體的組合及其朝向，調(diào)整建筑開口位置和高度，利用建筑的兩個面形成風壓差，使風從建筑的一面通過開啟的窗戶吹向另一面，從而帶動室內(nèi)空氣流動，帶走熱氣，降低室內(nèi)溫度，獲得良好的自然通風效果。此外，建筑采用坡屋頂形式，并在兩坡交接處架起天窗，室外空氣通過墻面上的側窗與天窗進行對流，從而使室內(nèi)空氣不斷地進行更替，滿足人體舒適度要求(見圖5)。

項目的展廳底層架空，周邊種滿綠化植被，當環(huán)境中的熱風穿過綠化植被時溫度下降進入室內(nèi)，通過中間的中庭向上對流，當溫度升高后繼續(xù)向上流動排出室外(見圖6)。

3.2.2 通風塔拔風

項目所在地塊建筑密集，熱氣不容易散發(fā)出去，故在建筑中設有三個較高的通風塔，起到一個拔風的作用(見圖7)?？梢孕纬沙掷m(xù)的新風流動，達到建筑內(nèi)部通風降溫的目的。同時利用煙囪式排風管高度優(yōu)勢，在頂部設計風車式發(fā)電設施，滿足部分用電需求，同樣也能降低能耗。

4 結語

可再生能源廣泛應用于公共建筑中，不需要花較多費用就可達到最佳節(jié)能效果。零碳生活館最大化地利用風能和太陽能，既提高了室內(nèi)舒適度，又節(jié)約了大量的自然資源。因此，我們需要大力發(fā)展科技以提高可再生能源的利用率，充分利用大自然饋贈給我們的清潔能源。大力推廣可再生能源在建筑中的利用，除公共建筑外，住宅建筑也是一個大的發(fā)展平臺?？稍偕茉丛诮ㄖ械睦镁哂泄饷鞯陌l(fā)展前景和深遠的意義。

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Discussion of the application of renewable energy in a public building

Yang Xiao

(DepartmentofArchitecturalEngineering,NanchangUniversity,Nanchang330031,China)

In zero carbon life building in Shenzhen Shekou FTZ as an example, this paper discussed energy saving effect of renewable energy in public building from two aspects of solar and wind energy, point out the use of renewable energy is the most direct and effective way in public building energy efficiency measures.

public buildings, renewable energy, solar energy, wind energy

1009-6825(2017)05-0209-02

2016-12-08

楊 肖(1996- )，女，在讀本科生

TU201.5

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