基于可再生能源的农村生态建筑设计探讨

2021-12-01韩亚梅

乡村科技 2021年11期

韩亚梅

（浙江广厦建设职业技术大学，浙江东阳 322100）

目前，人们在重视生态环境建设的基础上提出了生态建筑，其设计与规划立足于生态学原理，通过利用当地自然环境，并运用现代科学技术手段、建筑技术原理等，使建筑与环境有机结合，满足人们的需求。因此，研究基于农村可再生能源的生态建筑建设意义重大。

1 农村现存可再生能源资源

与城市相比，我国农村地域更为宽阔，因而所拥有的可再生能源更为丰富。通过对目前农村资源的研究，发现现阶段农村可以利用的可再生能源主要有以下几种。一是太阳能。据数据统计，我国超过1/2区域的太阳能辐射量平均每年多于6000J/m2，大部分农村地区均可利用太阳能，特别是我国西南、西北、华南地区太阳能资源丰富，应用优势更加明显。与其他能源相比，太阳能更易于收集与利用，因此，太阳能可以为农村建设生态建筑提供资源保障。二是生物质能，是指直接或间接地通过绿色植物的光合作用，把太阳能转化为化学能后固定和贮藏在生物体内的能量。生物质能来源广泛、成本低廉，是可再生能源的重要组成部分。生物资源利用方式主要有热化学法、生物化学法、化学法和物理化学法4种，目前我国生物质能利用主要包括生物质发电、生物液体燃料、生物质成型燃料、生物质燃气和生物制氢技术等。三是风能。与城市相比，农村土地更为辽阔，因而可以更好地利用风力发电来获得能量。此外，农村还拥有地热能、水能等可再生能源，但与上述能源相比，由于其开发难度较大，需要设备支持，因而应用较少［1］。

2 基于可再生能源的农村生态建筑设计原则

2.1 尊重环境

进行建筑设计之前，必须认识到建筑是自然的一个重要组成部分，建筑设计对自然环境会产生较大的影响。因此，只有在尊重自然的基础上，才能设计出符合自然协调发展需求的建筑，减少施工或完工后对于自然环境产生的不利影响。

2.2 节约能源

虽然基于可再生能源进行生态建筑设计会大大减少不可再生能源的使用与浪费，但是在充分利用风能、水利能、太阳能、生物能等可再生能源的同时，也会利用不可再生能源，因此，必须遵循节约能源的原则。通过合理进行采光、降温设计，使农村生态建筑具有更好的隔热与保温性能，使建筑冬季利用太阳能取暖、夏季利用遮阳设备进行降温，在提高农村生态建筑性能的同时为我国节省更多能源［2］。

2.3 以人为本

该原则是指在依靠可再生能源进行农村生态建筑设计时，必须充分考虑人的因素，保证所设计的建筑可以满足人的需求，提高人们后期使用舒适性。与此同时，要求设计者考虑未来发展与未来人们的需求，尽可能减小农村生态建筑后期大改的可能性。

2.4 地方性

不同区域的地理环境和所拥有的可再生资源是不同的，只有深入考虑地理因素、地方风俗、地域气候，才能保证设计的建筑能与当地环境有机融合，进而最大化延长生态建筑的寿命。

3 基于可再生能源的农村生态建筑设计策略

3.1 建筑体形设计

基于对建筑设计环节与建筑实际运用的分析发现，建筑体形直接影响建筑耗能，建筑能耗会随着建筑体形系数的增加而增加。为了尽可能降低建筑耗能，基于可再生能源进行农村生态建筑设计时，必须做好建筑体形系数控制工作。第一，减小建筑面宽，控制建筑表面面积分配。可以加大生态建筑纵深，并通过减小建筑南墙面积，使建筑能吸收更多的太阳辐射，更好地利用太阳能来保证生态节能效果。第二，尽可能减少建筑体形变化。对于生态建筑而言，最好选用长方体，并使长轴朝向东西方向。减少建筑体形变化时，建筑体形系数会变小，此时建筑耗能更少。第三，增加建筑长度，调整建筑长宽比。对于朝向不同的建筑来说，其所得热量会发生变化。当农村生态建筑正向朝南时，其长宽比越大，建筑所得能量越多。但当建筑朝向发生变化时，其能量则逐渐减少，因此，需要在控制建筑朝向的同时，选择适当的长宽比［3］。

3.2 建筑群体设计

为了使农村生态建筑可以更好地利用可再生能源，进行建筑设计时必须保证建筑物与其周边环境更为协调，以改善农村人民的生活质量与居住环境。

建筑群体设计需要考虑的因素是多方面的，既需要考虑农村建筑占地情况，还需要考虑地理环境、房屋距离、建筑排列等因素，以使得建筑群体设计更加合理。首先，应全面考虑影响因素，如农村的地理环境、气候条件、建筑场地情况。通过细致分析每一因素对于建筑耗能的影响，最终选择最优的建筑朝向。其次，我国冬季温度整体相对较低，为了使农村生态建筑在冬季能利用好太阳能这一可再生能源，需要合理设计建筑间的间距，以保证建筑之间有足够的空隙使阳光进入室内。最后，结合南向为我国夏季主要风向，因此，应选择南低北高、南小北大的建筑群体设计原则，以满足建筑群体夏季日照与通风需求。

3.3 建筑围护设计

设计生态建筑时，需要考虑艺术性与技术性两方面因素。围护结构是生态建筑结构中的一个重要组成结构，只有其具有良好的保温隔热功能，才能满足节能目标，使得人、建筑与自然之间形成和谐的关系。为此，基于可再生能源进行农村生态建筑设计工作时，必须考虑围护结构［4］。

进行农村围护结构中的屋面设计时，建议采用坡屋面保温构造形式，平屋面则应选用倒置式保温构造。选择材料时，尽可能选择保温材料，现阶段我国研究出的新型墙体材料与节能材料可以更好地满足围护设计需求。与此同时，要考虑农村人民的实际情况，选用其能承担的材料，以控制好生态建筑成本。从可持续发展角度来看，进行围护结构设计时，要考虑不同材料的再生利用价值，很多新型墙体材料是由农业废弃物或工业废弃物制成的，因此要做好废旧材料收集工作。此外，由于农村多数住宅为一层或两层的低层建筑，因此，需要从用料角度做好建筑围护设计，使得农村生态建筑既可以满足夏季人们对于隔热的需求，也可以满足冬季保暖需求。

3.4 建筑绿化设计

在尊重自然环境的基础上，进行农村生态建筑设计时，需要利用可再生能源做好建筑绿化设计。一方面，需要考虑农村不同地段的各种气候条件，如日照强度、温度、风力、湿度等因素的影响，选择适合的植物；另一方面，需要选择立体绿化方式。通过立体绿化不仅可以借助改变建筑区域微气候环境来改变室内可温度，而且能增加室内外空气传热热阻，最终实现建筑生态节能。

进行建筑立体绿化设计时，首先，需要结合建筑空间设计情况，选择与之相匹配的植物种类及合适的绿化方式。此时设计者必须考虑不同植物与不同绿化方式对建筑环境的影响，使农村生态建筑的外墙、屋顶、中庭及阳台等均可以进行绿化。做好上述绿化工作，绿色植物接受太阳辐射后，将根系所吸收的水分发散到空气中，可以有效增加建筑的空气湿度，繁茂的绿色植物也会吸收太阳光，降低建筑周围温度，减少夏季使用空调的频率与次数。其次，需要以人为本，考虑人的需求。在农村建设建筑的主要目的是满足人的居住需求，因此，设计时必须基于居住者对于绿化的需求来做好环境改善工作，并利用土壤、地下水、太阳能等可再生资源来满足后期建筑绿化需求［5］。