可再生能源在建筑设计中的利用

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摘 要：在我国，建筑工程的覆盖面积较广，而且和人们的生活息息相关。因此，在建筑设计中运用可再生能源资源可以有效地提高能源的利用率。可再生能源有很多，包括太阳能、风能等。但是，事实上可再生能源的种类还很多，有些甚至还没有在人类的生活中得到具体的应用。本文主要通过对可再生能源在建筑设计中的利用情况进行介绍，希望能够给相关的建筑设计人员提供一定的借鉴和参考。

关键词：可再生能源；风能；太阳能；地热能；生物质能；集成方法

在建筑设计中应用可再生能源的做法得到了人们的普遍认可，不仅满足了可持续发展观的基本要求，而且可以提高建筑的质量，使得建筑的节能作用得到进一步的发挥。因此，在建筑工程进行的过程中，设计师要对建筑设计加强重视。在保证建筑的美观和实用的基础上，做到最大限度地节能。建筑设计者需要对可再生能源的性质和作用加强了解，将这些可再生能源与建筑的特点有机结合。

1 风能

1.1 风力发电

对风能的运用可以追溯到公元前5000年前，人们可以借助风力来汲水，也可以用风力来进行发电。现如今，在一些建筑工程中小型的风力发电机是较为常见的。而且这种技术的运用也较为广泛，成熟程度也很高。尤其是在一些电网还不发达的农村，运用风力发电的技术可以解决人们的用电问题。人们可以将风力发电的技术运用到对绿色电能的生产中。而且这样的例子无论在国内还是国外都不胜枚举。其中，加拿大和日本对这一技术运用较广。

另外，也可以考虑在建筑设计中充分运用风力发电的技术。所以，相关的设计人员要对建筑工程当地的风力资源进行调查和分析，了解风力发电的可行情况。但是由于风力发电机在进行电能生产的过程中会出现噪音，因此要将这一因素充分考虑到其中，要在不影响附近居民生活的基础上进行风力发电。所以，静音型产品就应运而生了。

但是风能毕竟是自然界的产物，受到很多因素的影响，所以其稳定性成了风力发电的主要影响因素。针对这一问题，相关的技术人员提出了几点措施：首先，要与电网进行连接，这种设置主要是将电网视为一个具有充足电能的蓄电池。其次，可以采用先进的技术和设备，制作大型的蓄电池。再次，可以实现“风力-光伏”以及“风力-柴油机”等互补系统。这些方法都是切实可行的，不仅表现出了设计者的智慧，更能体现出我国的开再生能源在建筑中的利用成果。

对于建筑设计师来说，设计对象要符合美的标准。由于风力发电机的特殊性，需要在建筑的顶部进行安装，因此要使得建筑和发电机的结构协调，具有一定的美感。

1.2 自然通风与被动式降温

自然通风是现如今建筑的主要特点，因为建筑的自然通风不仅可以改善室内的空气质量，还可以对室内的舒适度进行有效地调节。而且，室内通风在不同的季节会有不同的作用。夏季，被动式降温可以有效减少空调的能耗，避免建筑综合症；冬季，可以对室内的潮气或者是污染物进行驱除，降低采暖的能耗量。进行建筑物室内通风的方法有很多。比如，可以打开门窗，使得室外的新鲜空气进入室内，直接接触人的身体，增加人的舒适度。这种方法在气候较为干燥，且空气较为潮湿的地区应用较广。另外，可以利用夜间的凉风，让室内的温度散去，可以降低室内的温度，达到凉爽的效果。根据这一特点可以看出，这种方法比较适用于昼夜温差较大的地区。

将这种方法应用到建筑设计中，可以从以下几个方面来进行研究：

（1）数据收集分析

在建筑设计的初期，对气象状况信息进行搜集是非常必要的。同时要对的施工的现场进行观察，对风速、风向等因素进行了解。其中，附近的建筑物或者是植物等都会对风向产生一定的影响。在具体进行设计的时候，要充分利用先进的计算机系统来对风向以及风力进行模拟，进而改善建筑物的设计方案。总之，进行数据的收集和分析的最终目的就是为了在建筑的设计中引入可再生能源，实现建筑的节能环保。

（2）需要注意的问题

建筑师在进行自然通风设计时，应当预见并避免可能产生的问题，例如：

a.避免自然通风引起采暖负荷增加；b.避免自然通风引起夏季过热；c.避免房间内风速过大，引起使用者的不适；d.避免冬季室内湿度过低；e.避免在无风天气中通风不足。

2 太阳能

人们对工业革命以后的建筑进行反思，新建筑强调了对充足阳光和新鲜空气的重视，以预防当时流行的结核病。40年代到50年代是主动式太阳能技术研发的鼎盛时期。70年代石油危机的背景之下，被动式太阳能技术终于作为独立的概念被提了出来，同时主动式太阳能技术、太阳能光电技术也有了很大进展。

2.1 太阳能利用概述

太阳能利用指不借助机械设备和复杂的控制系统对太阳能进行收集、储藏和输配的系统，它与建筑是不可分割的，其利用方式有直接获取系统、间接获取系统和混合式系统。无论哪种系统，都有五个基本要素：采光面或收集器、热吸收装置、蓄热材料、输送系统和控制装置。

2.2 建筑设计策略

建筑师不仅应了解建筑所在区域的太阳辐射量，而且应当通过现场勘察，得到周边建筑及植物可能的遮挡情况，将这些数据作为被动式太阳能建筑设计的基础。对太阳能建筑采光面的恰当遮阳是非常重要的，可以有效避免夏季过热。太阳能利用方式都需要对保温隔热和位置进行仔细的考虑。

3 地热

地源热泵通过在建筑物周边土地打竖井或是挖深沟（当采用卧式环路系统时）、直接抽取地表水（当周边有水温、水质、水量符合要求的可用地表水时）输送到板式换热器、将盘管直接放入河水或湖水中（水温、水质、水量符合要求）等几种方式进行热交换，无论那种方式都必须对场地及周边的水文地质情况进行详细的调查，看是否有可利用的条件。如果采用第一种方式，建筑周围要有足够空间（空地、停车场等）进行埋管，如果采取第二三种方式，需要设计合理的取水构筑物，这都影响到场地规划设计。

4 生物质能

生物质能开发潜力巨大，目前主要研究领域有：农村对沼气的利用、城市垃圾焚烧热电联产、能源作物种植。这里简要讨论与建筑设计关系较密切的第二种利用方式。由于能够达到排放要求的垃圾焚烧炉的成本较高，所以用于燃烧发电的垃圾一般是收集之后运到专门的电厂进行处理，但是对于大型居住区，可以考虑建设自己的垃圾焚烧设备，不仅能够自行处理垃圾还能够利用垃圾燃烧产生的热量采暖或制备热水。

结束语

为达到扩大可再生能源在建筑能耗中所占比例的目标，需要建筑师从概念设计阶段对场地选址进行相关评估，场地规划中也要考虑建筑、植物等的布局可能对可再生能源利用产生的影响。

参考文献

[1]刘金铭.可再生能源在建筑节能中的应用[J].技术与市场，2013（10）.

[2]蔡丽珠，史全福.当前建筑节能设计的应用分析[J].城市建筑，2012（17）.

[3]贺世安.现代建筑设计中的节能理念的应用[J].工程建设与设计，2012（2）.

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