張靜

摘 要：近年來，我國能源問題日益突出，在節(jié)省煤炭、石油、天然氣等不可再生能源的同時，還應大力推廣可再生能源的高效利用。基于此，本文以可再生能源作為研究對象，分析其用于建筑設計的重要性，通過太陽能、風能、地熱能、生物質能等可再生能源在建筑設計環(huán)節(jié)中的應用，實現(xiàn)了對生態(tài)環(huán)境的保護。

關鍵詞：可再生能源;建筑設計;資源高效利用

隨著城市化建設進程的加快，城市內(nèi)人口眾多，高層建筑施工規(guī)模擴大，施工的同時也需要消耗更多能源。建筑行業(yè)是我國能源消耗最為突出的領域之一，能源消耗問題也是制約建筑行業(yè)發(fā)展的一項因素，將可再生能源用于建筑設計環(huán)節(jié)中，將緩解能源緊張給建筑設計帶來的影響，同時推動太陽能、風能、地熱能的高效利用。

一、可再生能源在建筑設計中的重要性

從可再生能源的儲量上來看，我國大多數(shù)地域擁有豐富的可再生能源，超過70%的土地能夠利用太陽能，且太陽能輻射量可以達到每平米6000千伏。我國風能資源量達到三十億千瓦，結合當前我國可再生能源投入使用率的上升趨勢，大約在2020年能夠基本滿足我國對可再生能源的應用需求。分析建筑設計中應用可再生能源的重要性，具體如下：（1）有利于緩解環(huán)境污染。在建筑設計環(huán)節(jié)中樹立能源節(jié)約理念，綜合利用可再生能源，這樣做不僅可以優(yōu)化設計方案，還能夠避免對環(huán)境造成污染。（2）有利于推動行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。在建筑設計中應用可再生能源，實現(xiàn)建筑施工的節(jié)能目標，這是從國家戰(zhàn)略方針角度出發(fā)的，以建筑領域的未來發(fā)展目標相符合。（3）響應國家節(jié)能環(huán)保的號召。從設計階段開始應用可再生能源，這是對我國政策的積極響應，不僅解決了能源浪費的問題，還落實了節(jié)能環(huán)保的理念^[1]。

二、可再生能源在建筑設計中的高效利用

（一）太陽能在建筑設計中的高效利用

太陽能取之不盡，用之不竭，作為一種清潔可再生能源，太陽釋放出來的輻射可以被綜合利用，并轉化為熱能、電能以及化學能。在建筑設計領域內(nèi)，對太陽能的利用主要如下：（1）將太陽能轉化為熱能。使用太陽能集熱裝置吸收太陽能輻射，再將收集到的輻射轉換為熱能，供居民熱水供應與空調(diào)取暖。（2）將太陽能轉換為電能。利用光熱電能力轉換，即光熱發(fā)電，或者依靠太陽能電池將光能轉化為電能，并存儲電能，即光伏發(fā)電。（3）太陽能轉化為化學能。使用太陽能分解水資源，分解出來的氫就是一種可再生能源。

在建筑設計中，人們對太陽能的利用主要體現(xiàn)在太陽能熱水供應系統(tǒng)和太陽能光電系統(tǒng)中。利用太陽能時，應從建筑物自身情況出發(fā)，將可再生能源的利用方案與建筑物實情結合，在保證太陽能充分利用的同時，滿足建筑物通風效果。某地太陽年日照數(shù)為1400-2200h，年太陽輻射總量為4190-5016MJ/（m2·a）。一年中以7、8月最高，1、2月最低，屬于第III類資源一般區(qū)，具備應用太陽能光伏發(fā)電技術的條件。建筑設計人員采用了非逆流分散式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，光伏板朝南布置，系統(tǒng)由光伏組件、防雷直流匯流配電箱、并網(wǎng)逆變器與監(jiān)控系統(tǒng)組成，實現(xiàn)了對太陽能的高效利用，減少了室內(nèi)氣體和污染物的排放，緩解了溫室效應^[2]。

（二）風能在建筑設計中的高效利用

同樣是可再生能源，風能在建筑設計中有著不可代替的優(yōu)勢。通過對風能的合理布置，可以讓建筑物降低對機械能源的消耗，采用自然通風的方式合理設置建筑物主體結構和門窗部位，提升室內(nèi)通風水平，為居住者營造舒適的生活環(huán)境。要求設計人員具體結合建筑物朝向、氣候條件與風向條件確定風能的利用。在電能轉換方面也可以利用風能，特別是針對能耗較高的工業(yè)建筑，風能的應用可以為建筑提供節(jié)能效果?，F(xiàn)代風險技術有著極強的能量均衡能力，全球風能發(fā)電年度二氧化碳減排量至少在8.2億噸以上，預計到2020年，風能發(fā)電減排量將超過10億噸，2030年風能發(fā)電減排量將超過23億噸。在未來，應在全國形成統(tǒng)一風能市場聯(lián)網(wǎng)能力，將風電的高效利用作為電力規(guī)劃研究的前提，用于建筑設計環(huán)節(jié)中，為建筑領域帶來更加友好的風能電力系統(tǒng)。

（三）地熱能在建筑設計中的高效利用

地熱能作為可再生能源，可以通過地源熱泵技術實現(xiàn)其在建筑設計領域的高效利用。由于地源熱泵系統(tǒng)有著不同的交換方式，要求設計人員從地理條件和建筑規(guī)劃入手，做好建筑物勘測工作。建筑設計中應用地源熱泵技術，三合一地源熱泵系統(tǒng)的運行需要依靠一臺地源熱泵機組制出7℃、45℃、55℃水，其中7℃的冷水主要為夏季空調(diào)提供服務，45℃的熱水供冬季供暖，55℃的生活熱水供居民洗浴。地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)綜合利用了地熱能，以地球表面淺層地熱作為冷熱源，通過能量轉換打造采暖空調(diào)系統(tǒng)和地熱系統(tǒng)。地源熱泵技術的應用改進了以往電能大量消耗的問題，符合現(xiàn)代化建筑設計中的“低碳”理念。

以往建筑物供暖需要依靠煤炭資源，但煤炭燃燒會給城市帶來大量煙塵，嚴重污染環(huán)境。近年來，北方地區(qū)供熱熱源嚴重不足，為了達到建筑設計節(jié)能減排與環(huán)境保護的目標，各地開始考慮利用淺層地熱能，以此解決公用建筑夏季制冷與冬季供熱的問題。200-400攝氏度的地熱能可以直接用于發(fā)電和綜合利用;150-200攝氏度的地熱能可以用于雙循環(huán)發(fā)電、制冷、工業(yè)熱加工等;100-150攝氏度的地熱能可以用于雙循環(huán)發(fā)電、建筑制冷供暖、工業(yè)干燥、脫水加工;50-100攝氏度的地熱能可以用于建筑供暖，滿足家庭用熱水需求;20-50攝氏度的地熱能可以用于生活沐浴、土壤加溫以及水產(chǎn)養(yǎng)殖等。在采暖與供熱方面，地熱能可以直接應用，該可再生能源適合用于我國北方地區(qū)。房屋設計中，人們在室內(nèi)鋪設了加熱瓷磚，實現(xiàn)裝飾與采暖效果的二合一，支持智能溫控，使地熱能源利用最大化。瓷磚內(nèi)部含有石墨烯芯片，安裝時無需鏟墻動土，不用鋪設水管和電纜，一次性安裝就能成型，瓷磚防水效果較強，自身絕緣不導電。

（四）生物質能在建筑設計中的高效利用

與太陽能、風能、地熱能相同，生物質能也是可再生能源的一種，在自然界取之不盡用之不竭，應用時不會對環(huán)境造成污染。生物質能就是將砍伐木材與農(nóng)林剩余物充分處理和加工，使其在建筑設計中巧妙應用，從而達到減少石化能源使用量的目的。今后建筑設計和社會生產(chǎn)中，生物質能將占據(jù)50%的能源消耗總量。生物質能發(fā)電機組以廢氣稻殼、秸稈、木屑為原料，經(jīng)過氣化爐得到氣化處理，產(chǎn)生可燃性氣體燃料，氣體燃燒后驅動發(fā)動機，實現(xiàn)發(fā)電機組的發(fā)電功能，設備功率在350-1000KW。內(nèi)混式進氣系統(tǒng)與空燃比自動控制系統(tǒng)的應用，避免了生物質能發(fā)電機組高氫燃氣回火放炮問題。機組進氣閥箱可以自由拆卸，.非增壓自然進氣，對燃氣中焦油的適應性強，避免增壓器、中冷器堵塞、功率輸出不穩(wěn)定的問題。生物質能在農(nóng)村住房建設中應用廣泛，人們采用這一清潔生產(chǎn)技術，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物回收利用，在滿足建筑功能需求的前提下，采取節(jié)能環(huán)保的室內(nèi)照明方式，墻體保溫層和建筑物主體結構一同施工。生物質能可以轉化為氣體燃料，經(jīng)過生物質原料的厭氧發(fā)酵與熱化學轉化生成可燃性氣體，即生物燃氣，這也是人們常說的沼氣，它滿足農(nóng)村地區(qū)的日常發(fā)電需求。

三、結束語

總而言之，在建筑設計環(huán)節(jié)中大力應用太陽能、風能、地熱能等可再生能源，將其與建筑物實際情況結合，可以推動建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。在未來，各部門還應探尋可再生能源與生態(tài)住宅相融合的最佳方式，并將其作為今后建筑設計的重要發(fā)展方向。

參考文獻：

[1]吳秀紅.可再生能源在建筑設計中的利用分析[J].科技風，2019（18）：105.

[2]李霞.淺談可再生能源在建筑設計中的利用[J].建材與裝飾，2019（14）：102-103.