浅析可再生能源在建筑设计中的利用

詹必钗

（福建省连江县建筑设计院）

浅析可再生能源在建筑设计中的利用

詹必钗

（福建省连江县建筑设计院）

建筑物是人类日常生活、生产、娱乐和工作的主要场所，建筑物建设中所耗费的能源在整个社会能源消耗中占有重大比例。因此，在施工建设之初，必须要深入了解建筑设计的可行性和能源应用的再生性，并对两者之间的关系做研究，这样才能充分发挥能源应有效果，减少能源消耗，提高企业经济效益的同时保证企业社会效益。从我国可再生能源现状入手，阐述了其在建筑设计中的应用，旨在降低可再生能源在建筑施工中的消耗。

建筑物；建筑设计；太阳能；风能

引言

近年来，我国建筑节能日益受到人们的关注，这也使得加强建筑节能的工作是一个综合性研究的问题，它主要是提高能源的利用率和实现能源的综合利用。我国可再生能源非常丰富，大力开发可再生能源并且运用到建筑各方面是非常有效的一项工程。只要能将可再生能源有效应用在建筑中，我国能源问题在很大程度上就会得到缓解。

1　低碳住宅建筑的现状及问题

1.1低碳理念

低碳理念是近几年开始流行起来的，其主要宗旨就是提倡能源节约，同时将污染降低，实现能源与污染的协调。它的核心目的在于追求将最少的常用非可再生能源通过科学的消耗方式来满足最大的能源需求。当低碳理念被应用与建筑行业时，所体现出来的核心需求即通过最少的建筑材料以及后期能源消耗，来满足住户的日常需求。通过将低碳住宅建筑理念应用在实际的建筑设计与施工中，应用低碳住宅建筑理念的建筑物在能源使用以及污染排放上比其他住宅要更优秀。低碳住宅建筑理念可以有效地减轻当前社会发展中对自然资源与人类生存的违和性。实现绿色建筑的发展目标，做到住宅建筑与能源循环的和谐统一。

1.2我国的低碳住宅建筑问题

在我国，自1978年改革开放以来，经济得到了迅速的发展。人们对于生活条件改善的要也逐渐地显现出来。我国的建筑事业的兴起也源于改革开放，全国上下在大兴土木地建设城市，实现城市的现代化进程。许多的房屋在没有设计或者缺乏成熟的设计即开始施工，弊端频出。同时，在当时的建筑环境下，由于缺乏成熟科学的低碳理念，建筑物的建筑根本没有考虑到能源节约以及污染排放的问题。所以在经过一段使用时间后，人们对居住的环境有了更高的要求，这样的背景就推动了我国房屋建筑工程的另外一个春天。建筑物如春笋般崛起，在此同时，其设计与施工对能源以及污染排放的要求也有了质的提高。但是由于各种条件的影响，很多建筑物在建筑以及投入使用的时候，还是会有很多问题没有解决，这也对我们现如今的建筑师以及设计师提出了更高的要求。

2　太阳能的利用

太阳能作为经济环保的能源之一，越来越受到人们的重视。太阳能的主要优势是无污染，无噪声，是取之不尽用之不竭的绿色能源。我国长期以来一直致力于太阳能在建筑技术上的应用，现阶段太阳能技术在建筑中的应用和发展方向主要是在太阳能热水、供暖、空调等方面的综合利用，不仅为人们提供健康舒适的生活环境，对于生态的可持续发展也有着重要意义。

2.1太阳能技术的基本原理

太阳能的使用原理就是将建筑结构自身形成的热量集中在专门的太阳能部件上，从而满足建筑物的能耗需求，减少建筑物的能源消耗，虽然太阳能有许多优势，但在利用技术上却比较复杂，因为太阳能的分散性较强且不适合收集利用，因此太阳能的利用装置需要很大的集热面积，导致现代建筑不能满足集热装置所需要的空间。目前，太阳能的主要应用技术是发电，太阳能发电技术主要有两种方法：①将太阳能转化为热能，称为太阳能热发电；②利用光生伏达原理直接转化为电能，称为太阳能光伏发电。太阳能热发电技术是利用大规模的碟形镜面来收集太阳热能，通过换热装置提高蒸汽从而达到发电的目的。太阳能光伏发电是利用太阳能光伏电池的光生伏达原理把太阳能转换为电的发电形式。

2.2太阳能的发展方向

太阳能的发展方向主要是提升太阳能在建筑中的应用水平，除了要提高太阳能的技术创新方面之外，还要实现太阳能与建筑的完美结合，不断提高产品的质量，使之更好的与建筑设计融为一体，还要进一步的推进太阳能与建筑的一体化，在建筑施工中充分利用太阳能来满足建筑能耗和健康环境的要求，降低常规能源在建筑能耗中的比例，充分利用太阳能，实现太阳能热水、供暖、空调在建筑中的综合利用，满足人们的生产生活所需，促进国民经济的可持续发展。

3　风能的利用

为了保证人类发展所需要的能源持久、稳定的供应，风能作为一种无污染、可再生的新型能源在具有风力资源的地区应该得到重视。风能是太阳能的一种转换形式，是一种重要的自然能源，如图1所示。风能技术与太阳能技术相比是成本价格较低的可再生能源。风能是指太阳辐射造成地球各部分受热不均匀，引起各地温差和气压不同，导致空气运动所产生的能量。利用风力机可以将风能转换成电能、机械能和热能。风力的主要应用范围是风力发电、风车提水、风力采暖等。

图1　穿越式通风和烟囱效应

3.1风能技术的基本原理

风力的主要应用范围是风力发电，而风力发电的主要原理是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。目前的风车技术每秒大约是三公尺的微风速度便可以发电，风力发电机主要包括三部分：风轮、机舱和塔杆。风力发电机分为大型风力发电机和小型风力发电机。大型风力发电机的结构是横轴式三叶片风轮，并安装在直立管状塔杆上。与小型风力发电机相比，大型风力发电机转动速度较慢，小型风力发电机发电系统效率很高，主要是由机头、转体、尾翼、叶片组成。风力大电机的综合控制系统能够确保运行过程的安全可靠性，确保能够获取最大能量，提供良好的风力质量。

3.2风能的发展方向

风力发电是我国能源可持续发展战略的重要选择，确定风能发展的方向是提高风能利用领域的基础，今后我国风能发展的主要目标是开发大容量的风力发电机，扩大风能的应用领域，进一步提高风能在建筑施工中的应用方面，减少建筑施工中能源的消耗。加大对风能资源丰富地区资源的开发和利用，实现风力发电、风车提水、风力采暖在建筑工程上的应用，大大的减少常规能源的消耗。

4　地热能的利用

4.1地热能利用技术

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，如图2所示。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。

图2　地埋管地源热泵系统的分类

4.2利用地热能应注意的问题

在利用地热能时，需要注意地理位置的选择。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。

5　生物质能的利用

5.1沼气的广泛运用

目前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。

5.2利用生物质能应注意的问题

在建筑中利用生物质能的过程中需要注意的事项有很多，例如沼气场地的选择，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。

6　结束语

综上所述，建筑节能是我国当前最为常见的发展战略之一。近年来，我国政府一直将建筑节能作为放在国家发展的首要位置，采取措施去缓解能源问题，但是我国建筑节能还存在很多很严重的问题，这些问题直接影响着我国经济能源的发展，也阻碍着我国的全面整体的发展。为了我国能够可持续发展，每个人都应该负起一份责任，积极参与到建筑节能的行动中去。此外，开发利用可再生能源是一项能够有效缓解我国能源问题的行动，必须研究并且熟练掌握相关技术，提高可再生能源的利用率，减少温室气体的排放，从而达到绿色建筑的效果。

[1]孟宪建.浅析可再生能源在绿色建筑设计中应用[J].能源与节能，2011 （12）：40～41.

[2]常慧.可再生能源技术在绿色建筑中的应用[J].建筑节能，2013（4）：39～41.

[3]白静.建筑节能技术与能源利用浅析[J].价值工程，2011（29）：95～96.

TU201.5

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1673-0038（2015）22-0001-02

2015-5-18