可再生能源在建筑设计中的运用

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一、可再生能源在建筑设计中广泛使用意义重大

随着社会的高速发展，能源问题已经越来越突出地摆在人们面前，节约能源，减少环境污染，促进社会可持续发展，已经成为全社会的共识，并被纳入国家发展基本战略。建筑物能耗占社会总能耗比例相当大，建筑物是人们生活的基本场所，据有关资料，建筑物能源消耗与全球工业生产耗能旗鼓相当，建筑工程有较长的周期，有建筑设计、建筑施工以及建筑竣工等阶段。在每个建筑工程阶段，都应当树立积极利用可再生能源的观念，使得建筑行业能够成为绿色环保的新行业，所以说，加快技术开发，加大人力、物力投入，在建筑设计中，充分利用可再生能源意义非凡。

二、可再生能源在建筑设计中的具体应用

3.1太阳能是在建筑中得到最早应用的可再生资源

人们对太阳能的利用历史久远，早期的人类利用太阳能照明、取暖，这是先民们对太阳能的最原始利用。当代社会人类对太阳能的利用有两大类；一类是被动式利用太阳能，一类是主动式利用太阳能。被动式太阳能利用技术，是指不借助复杂机械对太阳能进行直接采用或者利用一定的器具对太阳能进行存储，这一技术有直接获取设施、间接获取设施及综合获取设施。这一建筑设计主要强调，在建筑设计角度上、高度上和方向上尽可能多利用自然光，通过采集自然能来为居家提供热量补足及光线强化等，这是对太阳能的直接、简单利用。主动式太阳能利用是指采用一些专门设备对太阳能进行采集、收集，并通过光电、光热转换技术，将太阳能转换成热能、光能，以为其他设备提供用能。主动式太阳能的利用，主要有太阳能加热器，为居家洗浴提供热水，另外，主动式太阳能利用，还可以为居家室内采暖或降温。在运用太阳能建筑设计上，既要考虑美观又要考虑太阳使用效果；在利用太阳能生成热量时，要综合考虑给排水问题以及热能输送管道的保温问题。

3.2风能的利用

在建设设计中，对风能的利用主要有两个方面，一是风力发电，二是运用自然风为室内提供降温需求。第一种风力利用是主动式的，第二种是被动式的。建筑风能设计利用，通常是在建筑高层。当风机风速达2.7m/s的情况下能够产生电能，在25m/s时达到额定功率，保证持续发电的风速为40m/s。因此，在一些高楼顶部设计安装发电机组，其现实应用性、可行度都非常高，而且这一技术国外发达国家已被广泛采用。所以，设计高层风力发电技术，应该考虑的问题是，①当地年平均风力、风速以高层建筑顶部离地高度，这些都对风力的采集有直接影响；②发电机组的负载、发电机组重量也要充分考虑，如果使用不当，将会对楼体形成严重破坏。风能的被动利用，就是在建筑设计时，要充分考虑如何利用自然风，让楼间及家居内空气保持流通，在热季可以利用自然通风带走室内一部分热量。利用自然风能降温比利用家电降温效果要好，电器设施在使用中要消耗能源，对环保不利。

3．3地热能的利用

所谓地热利用是将地下表层带有一定温度的热水通过地源热泵抽取出来，用于人们的生产、生活。地源热泵技术两种，一是土一气型，二是水一水型。土一气型技术，就是将地热通过地源热泵抽取出来，然后实现热转换，将热能转换成冷风或热风，根据用户需要向居家或生产提供用热。土一气型技术，是从地下水中取热和排热，经过热泵机组转换成热水或冷水，然后再经过设置在各房间的风机盘管转换成热风或冷风给房间供暖或制冷。在设计利用地热能方面，最重要的是要注意选地点，如何建筑离热源很远，由于物理原因很难对地热加以有效利用，或者地热利用成本就变得非常昂贵；另外，可再生能源在建筑中的利用设计上，对地基处理要重视。通常有地热的区域，地质构成都复杂，地质环境变化大，一般不适宜建设高层楼宇，为了安全利用地热资源，在设计中，一定要对地质结构有充分了解，以避免由于对地质条件不掌握，给建筑安全带来不测。其三，在设计中，在查找到热源后，要留足空间，便于安装地热机组，注意在地热输送和传导中减少热耗。

3.4生物能的利用

在可再生能源在建筑设计中的利用方面，生物能的发展空间及可拓展潜力也非常巨大。在对生物能的利用方面，目前重点有两个方面，一是城区对废物、垃圾进行处理形成的热电联产，二是主要在一些农村对沼气的利用开发。在建设设计中，生物能被用于居家供热。现在，在城区，每天形成的度物、垃圾很多，国家近些年加大投入，对城市垃圾进行综合处理，其变废为宝，一些垃圾处理厂将焚烧垃圾所产生电、热被用于城市生产、生活。沼气就是利用植物秸秆和动物的粪便，在沼气池中进行微生物发酵，产生沼气，通过管路将气体运送到用户。沼气可以替代煤气等能源，满足人们居家生活的需要，其优点在于环保、降低废物的排放。为了合理、有效地利用生物能这一可再生资源，建设设计在选地方面要有充分考虑污物处理场在提供能源线路安装上，是否具备条件。如果小区物业有能力对生物能进行有效利用，比如建设小型污物焚烧场，实现热电联产，减少生活成本，那么在设计安排上，要考虑建筑格局、植物生产、以及建筑位置对利用生物能带来的可能的各个方面的影响。在具体设计中，要通过对各物理设施的构造节点，技术选择等细致材料来完善对可再生生能源利用。在设施安装设计和技术管理方面，需要与专门人才积极协作，充分研讨，使生物能利用不仅仅停留在初期的应用层面，而是与建筑融为一体，让可再生能源走入人们的生活，以期使生物能利用效益最大化。

三、结束语

减少对传统能源的使用依赖，大量采用新能源，是当代社会发展的必然趋势。当前，可再生能源在建筑设计及在实际建设中的广泛使用，带给人们生活方式的改变是带有革命性的。可再生能源技术应用前景广阔，市场空间很大，社会效益、经济效益可观，建筑设计从业者应该对可再生能源在建筑设计中利用给予足够重视。

作者：倪昌剑 单位：同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司 同励建筑设计院