建筑设计中的可再生能源利用分析

邓恩波

【摘 要】可再生能源是指自然界中可以不断再生、不断利用取之不尽的能源，它包括太阳能、风能、地热能等。可再生能源不仅对环境危害小，而且资源分布十分广泛，适合就地开发利用，更是与社会生态环境相协调的能源。

【关键词】建筑设计；可再生能源；能源利用

引言

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。

一、绿色环境建筑的必要性

节能建筑与传统的建筑相比，主要通过采用商品化的生产技术设计和建设过程，实现低碳式建筑过程的实现，同时对于节能建筑而言，主要是突出强调了将本地的文化和原材料融入建筑设计中的节能减排的措施，所以对于低碳式建筑，建筑结构设计中需要与当地自然、气候条件相结合，体现本地风格特色的建筑美学，此外节能建筑还需要适应四季之景，这是与传统的建筑中存在的最大的区别，传统经济与自然环境相冲突的方面过多，可谓是严重地破坏了大自然环境，而且传统室内空气不流通，对于居民的身体健康是极为不利的，而在这一方面，节能建筑设计内部与外部是连通的，根据气候变化对室内环境进行自动地过渡调节，在建筑过程中，适当地调整成本，从这一方面便可以体现出节能建筑中在节能环保中最大的优势。

二、可再生能源在建筑设计中的利用

1、风能资源

风是一种最好的自然能源，由于太阳在地球表面的辐射，使地球受热不均，由此产生温差从而引起大气的对流运动形成风。风能是由地表大量空气流动所产生的动能，风能的大小由风速和空气的密度决定，人类利用的风能已有几百年的历史，全球的可利用風能是水能资源的十倍。建筑上一般采用小型或微型风力发电机，这类产品在我国已经有较为成熟的技术，目前主要供应没有电网连接的偏远农村使用，而在我国城市，很少能够看到风力发电机的影踪。

风力发电装置的特殊性表现在以下两个方面：首先，风力发电装置的安装要求较高，这主要体现在在风力发电装置在建筑物上的固定，通常情况下，绿色建筑的造型存在不同的风格，但是风力发电装置必须保持其水性，这就要求设计师在适宜的位置构建水平台。其次，风力发电装置的运行要求也比较高，风力发电机存在着启动速度和运转速度，在建筑上使用风力发电装置要充分考虑其速度的提高。风力发电装置由风力发电机和蓄能装置两部分组成，风能的不稳定性是限制风能广泛应用的最主要因素，为了保证风能的稳定性与持续性，通常采用蓄能装置，因此在设计时需要对绿色建筑的能耗和该地区的风能大小进行预测，并且确定蓄电池的大小，这样才能更有效地对风能进行应用。

风能的来源广泛，是目前社会的最主要的新能源，也是社会发展运用最广泛的可再生能源，风能主要用于发电，目前我国也有专门的风能发电站，社会生产和工业发展都需要风能发电帮助，风能发电的运用十分普遍和方便，使用起来大大地便利了工业建筑的发展，在保障不可再生能源的使用的同时，也为社会能源的使用提供了一条新的道路。

2、太阳能在建筑设计中的运用

（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。

（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）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。

3、生物质能的利用

（1）沼气的广泛运用

我们对生物质能最多的就是沼气的运用，沼气是在沼气池中利用微生物将植物的秸秆和动物的粪便发酵，然后将产生的沼气进行过滤以提升其纯度从而更高效地运用在生产生活中。最后通过管道将沼气运输到每个家庭中。并且沼气能够减少废物的排放，达到环保的效果。

（2）利用生物质能应注意的问题

在建筑中利用生物质能需要注意很多问题，比如说沼气场地的选择，沼气池应该建多大，沼气池应该与植物园建在一起，植物对沼气池的影响作用，以及沼气池的外观与内在结构的和谐性，沼气池不仅要可观，而且要可行等等。最重要的是沼气池不能破坏建筑物的美观和结构，它必须与建筑物达到一定的协调性，这些都是设计师在设计建筑物的时候应该考虑的问题。

4、地热能的利用

（1）地热能利用技术

在建筑物中利用地热能主要是用热泵将地表浅层的低温热抽走，供建筑产热和获取热水，而到了夏天，建筑则通过热泵将热能输送到地表。利用热泵获取输送热能主要有土—气型地热泵技术和水—水地热泵技术两种技术方式。土—气型地热泵技术是从地表土壤中地下水中获取热能，然后分散在各个房间中，直接转化成热风或者冷风。而水—水地热泵技术则是将获取的热能经过热泵机转换成热水或冷水，然后分散在各个房间里通过风机盘转换成热风或冷风来供热或者制冷。

（2）利用地热能应注意的问题

利用地热能时，地理的选取是非常重要的。修建建筑物时，首先要做好规划，对建筑地基进行勘测，选取地热能源较广的地方进行建筑，并且在地下预留空洞，以便以后安装地热泵来传输地热能。同时，利用地热能的时候还要建立机房以便加强对地热能利用的控制，以及地热能装置的埋置都是值得注意的问题，埋置时不能影响建筑物的外观造型，以免造成不协调的现象发生。

结束语

当前人与自然环境之间的矛盾不断尖锐，尤其是在建筑行业中，建筑能源消耗过大，导致自然环境遭到了严重的破坏，就当前我国的经济发展模式而言，如若再不加强对自然环境的保护能力，未来将会直接危害我们自身的生存环境。我国作为世界上最大的发展中国家，节能减排对于我国可持续经济发展是十分重要的，同时在建筑工程设计中应用节能建筑的设计理念，通过应用各种环保材料以及节能技术对于我国的环境保护工作是有着重要意义的。

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）：1～2.

[2]王建新.可再生能源在建筑设计中的利用[J].科技创新与应用，2014（8）.