可再生能源在建筑设计中的运用

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1建筑设计中的可再生能源

可再生能源是自然环境下自然生成的，可持续再生而不会被人类一次性使用完的，可以给人类生产活动带来热、力、光等各种驱动的洁净环保能源资源。与石油、天然气等能源相比，可再生能源不会对环境造成污染，洁净环保，并且可循环使用。目前，已被人们熟知且能投入生产使用的可再生能源有太阳能、风能、水能、地热能、海洋能、生物能、潮汐能等。在建筑设计中，可行且应用比较广泛的可再生能源主要包括太阳能、地热能、风能等，这些新能源给人们带来了不少切实的收益。

2建筑设计中可再生能源的利用现状

我国可再生资源的种类及总量都较为丰富，其中尤以水资源最为突出。太阳能覆盖了我国将近2/3的领土，每年辐射量高达6kV/m2;可有效开发的风能资源了高达30亿kW;地热能的探明储量在32亿tce左右。可见，不管是在现今已有开采与使用条件下，还是在未来的开发过程中，我国可再生能源都具有较大的发展空间，能够满足我国经济发展过程中对能源的庞大需求。可再生能源在我国能源结构中所占的比重越来越大，以2013年为例，可再生能源使用量达2．5亿t标准煤，比2012年上升了将近2个百分点，是我国能源消耗总量中十分重要的一部分。在这种能源使用状态下，“绿色经济”必将兴起，极大地促进我国长期能源规划中2020年基本满足国民能源需求的目标实现。可再生能源在我国能源使用中的战略地位越来越高，对其的需求量也逐年增长。因此，当前发展能源的主要任务不仅仅是改变能源的结构，还需努力提高能源的供给率，确保我国能源供应的安全。

3可再生能源在建筑设计中的利用

建筑设计中的可再生能源有很多，各类可再生能源在建筑设计中的利用手段也不尽相同。笔者总结前人研究成果，结合自身工作经验，着重介绍了太阳能、地热能及风能在建筑设计中的利用。

3.1太阳能

太阳能是目前在建筑设计中利用最为普遍的一种可再生能源，其利用方式主要有集热蓄热墙设计、太阳能集热器保温墙板设计、墙面附加集热器设计、阳台设计、屋面集热部件设计及遮阳装置设计等。太阳能集热器保温墙的设计思路是将墙体与集热器进行一体化处理。它是将热反射板与墙体后面的建筑对接，热反射板收集阳光的热量，通过热管传热，传输到每一个房间。遮阳装置(如图1)常常与太阳光伏电板、太阳能集热器相结合，特别是在高层住宅中，这种设计不仅能起到遮阳效果，还能提供大量热水，有效利用窗台空间，且可大大降低住宅的建设成本。

3.2地热能

地热能的利用主要通过地源热泵技术得以实现，目前，该技术主要分为水－水型地源热泵系统和土－气型地源热泵系统两类。地源热泵系统的建设策略主要包括三个方面:选址与场地规划、机房位置与大小及末端装置的设计。

1)科学选址并合理规划场地。地源热泵系统的热交换方式有很多，但无论用哪种方式，在对其进行设计之前，都需要对建筑场地进行详细的水文地质勘察，对该地区的地热资源分布进行预先调查。

2)控制机房位置及大小。机房位置的设计涉及到建筑立面的整洁度，对建筑美观度有着直接的影响。地源热泵系统没有普通空调所需的冷却塔，其机组都是放在室内的，有利于建筑的整体造型设计。

3)末端装置的设计。主流的地源热泵的末端装置主要包括风机盘管及辐射吊顶两种，前者的安装较为简单，后者则需要协调好夏季吊顶表面结露问题。

3.3风能

风能的利用历史较为悠久，最早可以追溯到公元前5000年前，人们利用风能研磨谷物，其中不少器械装置一直沿用到现在。目前，全世界对风能的利用主要体现在风力发电上。与我国建筑相结合的风力发电技术已经较为成熟的有小型风力发电机及微型风力发电机两种，其主要被运用在较为偏远的、尚未连接上电网的农村中。

4结语

可再生能源在建筑设计中的利用已越来越普遍，当前能投入使用的绿色能源主要有风能、地热能、太阳能等。为响应可持续发展战略，我们应该大力发展绿色建筑，增加可再生能源在建筑设计中的使用率。

作者:洪宸 单位:西北工业大学