基于可再生能源的農村生態(tài)建筑設計探討

韓亞梅

（浙江廣廈建設職業(yè)技術大學，浙江 東陽 322100）

目前，人們在重視生態(tài)環(huán)境建設的基礎上提出了生態(tài)建筑，其設計與規(guī)劃立足于生態(tài)學原理，通過利用當?shù)刈匀画h(huán)境，并運用現(xiàn)代科學技術手段、建筑技術原理等，使建筑與環(huán)境有機結合，滿足人們的需求。因此，研究基于農村可再生能源的生態(tài)建筑建設意義重大。

1 農村現(xiàn)存可再生能源資源

與城市相比，我國農村地域更為寬闊，因而所擁有的可再生能源更為豐富。通過對目前農村資源的研究，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段農村可以利用的可再生能源主要有以下幾種。一是太陽能。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，我國超過1/2區(qū)域的太陽能輻射量平均每年多于6000J/m2，大部分農村地區(qū)均可利用太陽能，特別是我國西南、西北、華南地區(qū)太陽能資源豐富，應用優(yōu)勢更加明顯。與其他能源相比，太陽能更易于收集與利用，因此，太陽能可以為農村建設生態(tài)建筑提供資源保障。二是生物質能，是指直接或間接地通過綠色植物的光合作用，把太陽能轉化為化學能后固定和貯藏在生物體內的能量。生物質能來源廣泛、成本低廉，是可再生能源的重要組成部分。生物資源利用方式主要有熱化學法、生物化學法、化學法和物理化學法4種，目前我國生物質能利用主要包括生物質發(fā)電、生物液體燃料、生物質成型燃料、生物質燃氣和生物制氫技術等。三是風能。與城市相比，農村土地更為遼闊，因而可以更好地利用風力發(fā)電來獲得能量。此外，農村還擁有地熱能、水能等可再生能源，但與上述能源相比，由于其開發(fā)難度較大，需要設備支持，因而應用較少［1］。

2 基于可再生能源的農村生態(tài)建筑設計原則

2.1 尊重環(huán)境

進行建筑設計之前，必須認識到建筑是自然的一個重要組成部分，建筑設計對自然環(huán)境會產生較大的影響。因此，只有在尊重自然的基礎上，才能設計出符合自然協(xié)調發(fā)展需求的建筑，減少施工或完工后對于自然環(huán)境產生的不利影響。

2.2 節(jié)約能源

雖然基于可再生能源進行生態(tài)建筑設計會大大減少不可再生能源的使用與浪費，但是在充分利用風能、水利能、太陽能、生物能等可再生能源的同時，也會利用不可再生能源，因此，必須遵循節(jié)約能源的原則。通過合理進行采光、降溫設計，使農村生態(tài)建筑具有更好的隔熱與保溫性能，使建筑冬季利用太陽能取暖、夏季利用遮陽設備進行降溫，在提高農村生態(tài)建筑性能的同時為我國節(jié)省更多能源［2］。

2.3 以人為本

該原則是指在依靠可再生能源進行農村生態(tài)建筑設計時，必須充分考慮人的因素，保證所設計的建筑可以滿足人的需求，提高人們后期使用舒適性。與此同時，要求設計者考慮未來發(fā)展與未來人們的需求，盡可能減小農村生態(tài)建筑后期大改的可能性。

2.4 地方性

不同區(qū)域的地理環(huán)境和所擁有的可再生資源是不同的，只有深入考慮地理因素、地方風俗、地域氣候，才能保證設計的建筑能與當?shù)丨h(huán)境有機融合，進而最大化延長生態(tài)建筑的壽命。

3 基于可再生能源的農村生態(tài)建筑設計策略

3.1 建筑體形設計

基于對建筑設計環(huán)節(jié)與建筑實際運用的分析發(fā)現(xiàn)，建筑體形直接影響建筑耗能，建筑能耗會隨著建筑體形系數(shù)的增加而增加。為了盡可能降低建筑耗能，基于可再生能源進行農村生態(tài)建筑設計時，必須做好建筑體形系數(shù)控制工作。第一，減小建筑面寬，控制建筑表面面積分配。可以加大生態(tài)建筑縱深，并通過減小建筑南墻面積，使建筑能吸收更多的太陽輻射，更好地利用太陽能來保證生態(tài)節(jié)能效果。第二，盡可能減少建筑體形變化。對于生態(tài)建筑而言，最好選用長方體，并使長軸朝向東西方向。減少建筑體形變化時，建筑體形系數(shù)會變小，此時建筑耗能更少。第三，增加建筑長度，調整建筑長寬比。對于朝向不同的建筑來說，其所得熱量會發(fā)生變化。當農村生態(tài)建筑正向朝南時，其長寬比越大，建筑所得能量越多。但當建筑朝向發(fā)生變化時，其能量則逐漸減少，因此，需要在控制建筑朝向的同時，選擇適當?shù)拈L寬比［3］。

3.2 建筑群體設計

為了使農村生態(tài)建筑可以更好地利用可再生能源，進行建筑設計時必須保證建筑物與其周邊環(huán)境更為協(xié)調，以改善農村人民的生活質量與居住環(huán)境。

建筑群體設計需要考慮的因素是多方面的，既需要考慮農村建筑占地情況，還需要考慮地理環(huán)境、房屋距離、建筑排列等因素，以使得建筑群體設計更加合理。首先，應全面考慮影響因素，如農村的地理環(huán)境、氣候條件、建筑場地情況。通過細致分析每一因素對于建筑耗能的影響，最終選擇最優(yōu)的建筑朝向。其次，我國冬季溫度整體相對較低，為了使農村生態(tài)建筑在冬季能利用好太陽能這一可再生能源，需要合理設計建筑間的間距，以保證建筑之間有足夠的空隙使陽光進入室內。最后，結合南向為我國夏季主要風向，因此，應選擇南低北高、南小北大的建筑群體設計原則，以滿足建筑群體夏季日照與通風需求。

3.3 建筑圍護設計

設計生態(tài)建筑時，需要考慮藝術性與技術性兩方面因素。圍護結構是生態(tài)建筑結構中的一個重要組成結構，只有其具有良好的保溫隔熱功能，才能滿足節(jié)能目標，使得人、建筑與自然之間形成和諧的關系。為此，基于可再生能源進行農村生態(tài)建筑設計工作時，必須考慮圍護結構［4］。

進行農村圍護結構中的屋面設計時，建議采用坡屋面保溫構造形式，平屋面則應選用倒置式保溫構造。選擇材料時，盡可能選擇保溫材料，現(xiàn)階段我國研究出的新型墻體材料與節(jié)能材料可以更好地滿足圍護設計需求。與此同時，要考慮農村人民的實際情況，選用其能承擔的材料，以控制好生態(tài)建筑成本。從可持續(xù)發(fā)展角度來看，進行圍護結構設計時，要考慮不同材料的再生利用價值，很多新型墻體材料是由農業(yè)廢棄物或工業(yè)廢棄物制成的，因此要做好廢舊材料收集工作。此外，由于農村多數(shù)住宅為一層或兩層的低層建筑，因此，需要從用料角度做好建筑圍護設計，使得農村生態(tài)建筑既可以滿足夏季人們對于隔熱的需求，也可以滿足冬季保暖需求。

3.4 建筑綠化設計

在尊重自然環(huán)境的基礎上，進行農村生態(tài)建筑設計時，需要利用可再生能源做好建筑綠化設計。一方面，需要考慮農村不同地段的各種氣候條件，如日照強度、溫度、風力、濕度等因素的影響，選擇適合的植物；另一方面，需要選擇立體綠化方式。通過立體綠化不僅可以借助改變建筑區(qū)域微氣候環(huán)境來改變室內可溫度，而且能增加室內外空氣傳熱熱阻，最終實現(xiàn)建筑生態(tài)節(jié)能。

進行建筑立體綠化設計時，首先，需要結合建筑空間設計情況，選擇與之相匹配的植物種類及合適的綠化方式。此時設計者必須考慮不同植物與不同綠化方式對建筑環(huán)境的影響，使農村生態(tài)建筑的外墻、屋頂、中庭及陽臺等均可以進行綠化。做好上述綠化工作，綠色植物接受太陽輻射后，將根系所吸收的水分發(fā)散到空氣中，可以有效增加建筑的空氣濕度，繁茂的綠色植物也會吸收太陽光，降低建筑周圍溫度，減少夏季使用空調的頻率與次數(shù)。其次，需要以人為本，考慮人的需求。在農村建設建筑的主要目的是滿足人的居住需求，因此，設計時必須基于居住者對于綠化的需求來做好環(huán)境改善工作，并利用土壤、地下水、太陽能等可再生資源來滿足后期建筑綠化需求［5］。

4 結語

在人類文明不斷發(fā)展的背景下，不僅要關注城市建筑設計與城市環(huán)境問題，而且需要積極利用可再生能源做好農村生態(tài)建筑設計，在保證生態(tài)文明的基礎上，為農村人民創(chuàng)造更適合居住與生活的建筑。