浅析可再生能源在建筑设计中的运用

曾竞

摘 要：21世纪能源危机问题成为困扰当代人们生产和生活的主要问题之一，而低碳绿色、节能减排的理念不断进入人们的思想范畴，并将低碳环保理念付诸实践，尤其是在建筑设计领域，低碳绿色建筑已经成为人们所向往和青睐的理想建筑。建筑行业中需要消耗大量的能量，而要实现节能环保目标，必须从建筑能量方面着手。太阳能资源作为可再生能源之一，能够为建筑提供必要的采暖、电力以及热水，在建筑设计中运用十分广泛。

关键词：可再生能源；建筑设计；运用

随着社会经济的快速发展和工业化进程的日益加快，能源危机问题成为当今世界人们面临的最主要的问题之一。“绿色节能”浪潮风靡全球，也大大影响了建筑规划领域。“绿色”的环境作为一个具有象征性的概念，是指我们不断开发和利用可再生能源，努力节约不可再生能源，从实际行动上保护我们赖以生存的地球。而建筑行业作为一项影响着社会经济发展和人们生活工作的项目，它从规划、建设到运行与能源与材料的消耗息息相关，建筑业的能耗总量占全部的能耗的绝大部分，因此降低建筑能耗，能够有效缓解能源危机，改善生态环境。

1 可再生能源的类别

1.1 太阳能。太阳能是一种太阳光和辐射能量，具有无害、普遍、长久、巨大的优势，科学合理的利用可以为建筑提供加热、照明，同时也可以为商业或工业制冷制冷、发电。现阶段由太阳能衍生出来的产品有太阳能集热、太阳能热水系统、太阳能暖房、太阳能发电、太阳能电池、太阳能路灯等

1.2 风能。风能是一种由地球表面空气流动而产生的动力资源。风能具有洁净环保、低成本、高效率的优点。目前，风能主要应用于发电。

1.3 水能。水能是一种由大自然水体运动所产生的动能、势能和压强等能量资源。水能具有清洁绿色、成本低、可再生、操作简单、效率高等优势，水能主要运用于发电、灌溉、运输、养殖、旅游、美化环境等诸多方面，是应用价值最为广泛的一项可再生能源。

1.4 生物能。生物能是指太阳能以生物为载体通过化学形式存储的能量的总称。生物能来源于绿色植物的光合作用，并将其转化为形态不同的燃料，比如森林资源、农作物秸秆、沼气、牲畜粪便等。生物能具有可再生、低污染、分布广泛、总量丰富的优势，主要为人们提供生活燃料。

1.5 海洋能。海洋能是指以海水为主要载体的可再生能源，比如潮汐能、海风能、海洋热能、温差能、海流能等。海洋能具有存储量大、能量丰富的优势，被广泛运用于发电领域。

2 太阳能用于建筑设计的应用价值

2.1 减少常规能源的消耗。现阶段，人们使用的绝大部分能源以石油、天然气、煤炭等不可再生能源为主。这些能源是非常有限的，总有一天会消耗殆尽。太阳能作为一项新的可再生能源，积极推动太阳能在建筑设计中的普及运用能够大大减少对不可再生能源的使用量，改善我国能源结构，缓解我国面临的日益严峻的能源危机问题

2.2 减少环境污染。太阳能作为一项绿色清洁、无污染的可再生能源，与常规化石能源相比，能够有效减少污染物的排放和空气污染，改善城市环境和生态环境。

2.3 提高广大人们的生活质量，解决边远地区用电难问题。太阳能发电和热水系统绿色节能、安全省电、操作简单，可以有效解决居民的生活用电和热水问题，有效提升人们的生活质量。而我国的广大农村和西部边远地区处于用电短缺的境地，太阳能发电和太阳能加热可有效解决他们的用电问题，减少滥砍乱伐现象，保护农村生态环境。以南昌县黄马乡桐树村为例，该村的新农村建设体现低碳环保理念，全村太阳能供应热水基本普及，少数用户屋顶安装了太阳能光伏板，为日常生活用电提供电能。

3 太阳能在建筑设计中的运用

3.1 太阳能集热蓄热墙设计。集热蓄热墙的主要功能是提高对太阳能的吸收和利用，墙体设计一般选用黑色，但是黑色的墙体影响建筑的外观，尤其是大片的黑色墙体让人产生厌烦、压迫感。因此在设计集热蓄热墙时为了实现美观与集热蓄热的效果，尽量选用其他鲜亮的颜色与黑色等深颜色混合搭配，这样在保证太能能吸收的情况下，可以创建一个健康、活泼、明亮的生活环境。此外在太阳能集热器保温板的设计时，需将保温集热器与墙体有机融合，保证太阳能集热保温墙上面的固定热反射板中的抛物槽型能够与建筑物的墙面实现成功对接，这样太阳光透过热反射板上的集热器可以将太阳热量有效地聚焦排列到热管中，热管中的热量经过传热装置再传送到热量转换装置并转换成可直接使用的能源，实现了能量的收集和转换。此外墙面上的集热器的设计安装可以根据建筑物的形态来设计，以南昌市万科城小区为例，该小区采用的太阳能集热器装置是将附属构件设置在外墙表面，并以兼具其他附属功能呈现，作为阳台的护栏杆或者空调的挡板。

3.2 建筑屋面集热器设计。将太阳能集热器设置在建筑物屋面，不影响建筑的立体观感，屋顶太阳能条件佳，太阳能利用率高。因此，建筑屋面集热器设计时应该将集热装置紧贴顶板结构安装，减少风雨的侵蚀。此外可以根据建筑物屋面的情况，将其设计成房屋的太阳能屋顶，可以减少建筑材料，加大能源利用转换率。

3.3 房屋阳台集热器设计。安装在阳台的集热器方便用户观察、维护，具有连接管道短、热损耗小的优势，能够为用户提供生活热水以及采暖服务。这种设计方式必须根据建筑物的特点，对阳台进行科学和例的封装，阳台窗框固定在太阳能集热器的下端，中部为窗户，集热器与安装在窗户两侧的连接水管以及储水箱相接融为一体，集热器通过窗户两侧的水管和储水箱将热水和热能输送到房屋内，储水箱中的水经过集热器中的热水循环装置的加热后，源源不断地为室内提供生活热水。在冬天，集热器能够将太阳能热量进行保温储藏并输送房屋内，为人们供暖。阳台集热器装置可以在不影响采光和自然通风的前提下，最大限度地使用了太阳能，而且该设计具有安装简单、造价低、外型美观、负荷小的优势。

4 结语

随着我国城市化进程的不断加快，城市建筑行业市场竞争日益激烈，能源短缺以及环境污染问题逐渐成为当今人们面临的首要问题。建筑能耗作为我国能源消耗大头，严重威胁到我国的能源形势构成。可再生能源主要以太阳能、风能、水能、海洋能为主，科学高效地利用这些能源能够有效缓解能源危机以及环境污染问题，因此在未来的建筑设计规划中逐渐扩大对可再生能源的利用力度，尤其是太阳能用于建筑的采暖、热水以及电力等方面的普及应用，能够大大减少对不可再生能源的消耗。因此建筑设计人员要时刻解放思想，与时俱进，秉持“低碳绿色，节能环保”的可持续发展观念，时刻更新低碳环保技术。

参考文献

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[2] 仇保兴.我国绿色建筑发展前景及对策建议[J].经济日报，2011（1）.

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