可再生能源在建筑設(shè)計中的運用
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隨著社會的高速發(fā)展，能源問題已經(jīng)越來越突出地擺在人們面前，節(jié)約能源，減少環(huán)境污染，促進(jìn)社會可持續(xù)發(fā)展，已經(jīng)成為全社會的共識，并被納入國家發(fā)展基本戰(zhàn)略。建筑物能耗占社會總能耗比例相當(dāng)大，建筑物是人們生活的基本場所，據(jù)有關(guān)資料，建筑物能源消耗與全球工業(yè)生產(chǎn)耗能旗鼓相當(dāng)，建筑工程有較長的周期，有建筑設(shè)計、建筑施工以及建筑竣工等階段。在每個建筑工程階段，都應(yīng)當(dāng)樹立積極利用可再生能源的觀念，使得建筑行業(yè)能夠成為綠色環(huán)保的新行業(yè)，所以說，加快技術(shù)開發(fā)，加大人力、物力投入，在建筑設(shè)計中，充分利用可再生能源意義非凡。
二、可再生能源在建筑設(shè)計中的具體應(yīng)用
3.1太陽能是在建筑中得到最早應(yīng)用的可再生資源
人們對太陽能的利用歷史久遠(yuǎn)，早期的人類利用太陽能照明、取暖，這是先民們對太陽能的最原始利用。當(dāng)代社會人類對太陽能的利用有兩大類；一類是被動式利用太陽能，一類是主動式利用太陽能。被動式太陽能利用技術(shù)，是指不借助復(fù)雜機械對太陽能進(jìn)行直接采用或者利用一定的器具對太陽能進(jìn)行存儲，這一技術(shù)有直接獲取設(shè)施、間接獲取設(shè)施及綜合獲取設(shè)施。這一建筑設(shè)計主要強調(diào)，在建筑設(shè)計角度上、高度上和方向上盡可能多利用自然光，通過采集自然能來為居家提供熱量補足及光線強化等，這是對太陽能的直接、簡單利用。主動式太陽能利用是指采用一些專門設(shè)備對太陽能進(jìn)行采集、收集，并通過光電、光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)，將太陽能轉(zhuǎn)換成熱能、光能，以為其他設(shè)備提供用能。主動式太陽能的利用，主要有太陽能加熱器，為居家洗浴提供熱水，另外，主動式太陽能利用，還可以為居家室內(nèi)采暖或降溫。在運用太陽能建筑設(shè)計上，既要考慮美觀又要考慮太陽使用效果；在利用太陽能生成熱量時，要綜合考慮給排水問題以及熱能輸送管道的保溫問題。
3.2風(fēng)能的利用
在建設(shè)設(shè)計中，對風(fēng)能的利用主要有兩個方面，一是風(fēng)力發(fā)電，二是運用自然風(fēng)為室內(nèi)提供降溫需求。第一種風(fēng)力利用是主動式的，第二種是被動式的。建筑風(fēng)能設(shè)計利用，通常是在建筑高層。當(dāng)風(fēng)機風(fēng)速達(dá)2.7m/s的情況下能夠產(chǎn)生電能，在25m/s時達(dá)到額定功率，保證持續(xù)發(fā)電的風(fēng)速為40m/s。因此，在一些高樓頂部設(shè)計安裝發(fā)電機組，其現(xiàn)實應(yīng)用性、可行度都非常高，而且這一技術(shù)國外發(fā)達(dá)國家已被廣泛采用。所以，設(shè)計高層風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，應(yīng)該考慮的問題是，①當(dāng)?shù)啬昶骄L(fēng)力、風(fēng)速以高層建筑頂部離地高度，這些都對風(fēng)力的采集有直接影響；②發(fā)電機組的負(fù)載、發(fā)電機組重量也要充分考慮，如果使用不當(dāng)，將會對樓體形成嚴(yán)重破壞。風(fēng)能的被動利用，就是在建筑設(shè)計時，要充分考慮如何利用自然風(fēng)，讓樓間及家居內(nèi)空氣保持流通，在熱季可以利用自然通風(fēng)帶走室內(nèi)一部分熱量。利用自然風(fēng)能降溫比利用家電降溫效果要好，電器設(shè)施在使用中要消耗能源，對環(huán)保不利。
3．3地?zé)崮艿睦?/p>
所謂地?zé)崂檬菍⒌叵卤韺訋в幸欢囟鹊臒崴ㄟ^地源熱泵抽取出來，用于人們的生產(chǎn)、生活。地源熱泵技術(shù)兩種，一是土一氣型，二是水一水型。土一氣型技術(shù)，就是將地?zé)嵬ㄟ^地源熱泵抽取出來，然后實現(xiàn)熱轉(zhuǎn)換，將熱能轉(zhuǎn)換成冷風(fēng)或熱風(fēng)，根據(jù)用戶需要向居家或生產(chǎn)提供用熱。土一氣型技術(shù)，是從地下水中取熱和排熱，經(jīng)過熱泵機組轉(zhuǎn)換成熱水或冷水，然后再經(jīng)過設(shè)置在各房間的風(fēng)機盤管轉(zhuǎn)換成熱風(fēng)或冷風(fēng)給房間供暖或制冷。在設(shè)計利用地?zé)崮芊矫?，最重要的是要注意選地點，如何建筑離熱源很遠(yuǎn)，由于物理原因很難對地?zé)峒右杂行Ю茫蛘叩責(zé)崂贸杀揪妥兊梅浅０嘿F；另外，可再生能源在建筑中的利用設(shè)計上，對地基處理要重視。通常有地?zé)岬膮^(qū)域，地質(zhì)構(gòu)成都復(fù)雜，地質(zhì)環(huán)境變化大，一般不適宜建設(shè)高層樓宇，為了安全利用地?zé)豳Y源，在設(shè)計中，一定要對地質(zhì)結(jié)構(gòu)有充分了解，以避免由于對地質(zhì)條件不掌握，給建筑安全帶來不測。其三，在設(shè)計中，在查找到熱源后，要留足空間，便于安裝地?zé)釞C組，注意在地?zé)彷斔秃蛡鲗?dǎo)中減少熱耗。
3.4生物能的利用
在可再生能源在建筑設(shè)計中的利用方面，生物能的發(fā)展空間及可拓展?jié)摿σ卜浅＞薮?。在對生物能的利用方面，目前重點有兩個方面，一是城區(qū)對廢物、垃圾進(jìn)行處理形成的熱電聯(lián)產(chǎn)，二是主要在一些農(nóng)村對沼氣的利用開發(fā)。在建設(shè)設(shè)計中，生物能被用于居家供熱。現(xiàn)在，在城區(qū)，每天形成的度物、垃圾很多，國家近些年加大投入，對城市垃圾進(jìn)行綜合處理，其變廢為寶，一些垃圾處理廠將焚燒垃圾所產(chǎn)生電、熱被用于城市生產(chǎn)、生活。沼氣就是利用植物秸稈和動物的糞便，在沼氣池中進(jìn)行微生物發(fā)酵，產(chǎn)生沼氣，通過管路將氣體運送到用戶。沼氣可以替代煤氣等能源，滿足人們居家生活的需要，其優(yōu)點在于環(huán)保、降低廢物的排放。為了合理、有效地利用生物能這一可再生資源，建設(shè)設(shè)計在選地方面要有充分考慮污物處理場在提供能源線路安裝上，是否具備條件。如果小區(qū)物業(yè)有能力對生物能進(jìn)行有效利用，比如建設(shè)小型污物焚燒場，實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)，減少生活成本，那么在設(shè)計安排上，要考慮建筑格局、植物生產(chǎn)、以及建筑位置對利用生物能帶來的可能的各個方面的影響。在具體設(shè)計中，要通過對各物理設(shè)施的構(gòu)造節(jié)點，技術(shù)選擇等細(xì)致材料來完善對可再生生能源利用。在設(shè)施安裝設(shè)計和技術(shù)管理方面，需要與專門人才積極協(xié)作，充分研討，使生物能利用不僅僅停留在初期的應(yīng)用層面，而是與建筑融為一體，讓可再生能源走入人們的生活，以期使生物能利用效益最大化。
三、結(jié)束語
減少對傳統(tǒng)能源的使用依賴，大量采用新能源，是當(dāng)代社會發(fā)展的必然趨勢。當(dāng)前，可再生能源在建筑設(shè)計及在實際建設(shè)中的廣泛使用，帶給人們生活方式的改變是帶有革命性的?？稍偕茉醇夹g(shù)應(yīng)用前景廣闊，市場空間很大，社會效益、經(jīng)濟效益可觀，建筑設(shè)計從業(yè)者應(yīng)該對可再生能源在建筑設(shè)計中利用給予足夠重視。
作者：倪昌劍 單位：同濟大學(xué)建筑設(shè)計研究院（集團）有限公司 同勵建筑設(shè)計院
