学文网摘要：随着经济的发展和城市化进程的加快，对能源的需求越来越大，我国的能源供应出现了紧张局面，成为制约我国经济发展的瓶颈。建筑能耗在整个社会能耗中占着相当大的比例，筑师的设计手法很大程度上决定了可再生能源的利用条件和利用方式；只有深入了解可再生能源利用与建筑设计的关系，才能将各种利用方式转化为建筑设计中的积极因素，达到建筑环境性能与美学的双重要求。
关键词：可再生能源；建筑设计；应用
引言：提高能源效率和发展可再生能源已成为全球共识，世界各国都将推动可再生能源的发展作为21世纪的基本发展战略。建筑是人类基本的生活、生产场所，它的规划、设计、建设及运行模式直接影响资源与能源的消耗。能源消耗的3大板块分别是工业、交通和建筑。从世界平均水平来看，建筑能源资源消耗在总能源消耗结构中占32.8%。因此，降低建筑业的能源消耗，减轻建筑业造成的生态环境污染，将对社会可持续发展起着至关重要的作用。
1、可再生能源的特点
随着可持续发展战略的实施，可再生能源逐渐成为建筑用能的首选，推进可再生能源在建筑中应用很自然成为实施国家能源策略的必然选择。我国太阳能年辐射总量超过4200 MJm2的地区占国土面积的76，是世界上太阳能资源最丰富的大国之一，利用潜力巨大。太阳能和浅层低能都属于低品位能源，热值不高，按照分级用能原则，这些能源最能满足建筑生活用能的需要。因此，大力推进太阳能、浅层地能等多种可再生能源在建筑中应用，是解决建筑用能最经济合理的选择。（1）建筑用能是低品位能源：热能的高低品位是针对通过热机把热量转化为机械能的能力而言的，根据热力学第二定律，温度高的热源较温度低的热源转化效率高，因此前者较后者的品位高。建筑采暖、空调等所需的热、冷温度低于100℃，属于低品位能源。如果将化石燃料燃烧后产生的高品位能量用于建筑采暖、空调，是不符合“温度对口、梯级利用”的热力学基本原则，存在着严重的能量浪费。（2）狭窄的温度范围：建筑空调冷冻水的温度一般为5℃～12℃，供热热水温度在45℃～60℃左右，地板供暖温度在40℃以下，由此可见，建筑能源地温度范围非常狭窄。（3）建筑用能温度与可再生能源的温度接近：建筑用空调冷冻水的温度一般为5℃～12℃，地板暖温度在40℃以下。而北京地温全年约14℃左右，污水温度一般在16℃左右，空气温度一般为-20℃～40℃；我国江河湖水温度夏季为28℃～35℃，冬季为3℃～5℃；我国四大海域水下深50～100m范围内全年维持在20℃左右。这些可再生能源的温度与建筑用能温度非常接近，因此用可再生能源作为建筑用能是节能并可行的。
2、太阳能在建筑中的应用
太阳能是是最为常见的一种取之不尽的绿色能源，在建筑节能设计中，应充分地加以利用。太阳能在建筑中的应用，包括采暖、降温、提供生活和生产热水等，其中被动式太阳能建筑就是在建筑中充分利用太阳能的成功实例。进行被动式太阳能建筑总体热工设计，目的就是要获得较高的太阳能供暖率和节能率，减少室温波动振幅。设计内容主要包括：考虑太阳能建筑的方位，建筑层高，进深，阳光遮挡与内部蓄热性能，内部空间分割，出入口防冷风渗透及围护结构保温等问题。在建筑屋顶及墙面安装太阳能电池发电系统，利用蓄电池组贮存太阳能电池受光照所发出的电能，可以将太阳辐射能直接转换成电能。随时向用电设备供电，可满足楼内的动力和照明系统的用电需求，如光伏防水卷材柔性太阳能屋面联网发电。它的优势在于不占土地；楼上发电楼内用，不造成传输损耗，适合在建筑物上安装等特点。而我国每年新增的建筑屋顶面积，可提供光伏发电10GW。若屋铺装单晶硅光电板面积为0.5倍屋面面积，就可供给建筑面积是屋面面积21倍的办公建筑使用。使太阳能光伏发电成为绿色建筑最具有发展前途的新能源利用技术。
太阳能利用装置通常安装在建筑屋面、阳台、墙面，这样可以实现太阳能利用与建筑一体化，建筑屋面的坡度宜结合太阳能集热器和太阳能光电板接受阳光的最佳倾角即当地纬度±10°来确定；由太阳能集热器和太阳能光电板构成的阳台栏板，应满足其刚度、强度及防护功能的要求；太阳能集热器和太阳能光电板镶嵌在墙面时，应与墙面装饰材料的色彩和风格协调一致；太阳能热水系统配备的输水管和电器、电缆与建筑物其他管线统筹安排、同步设计、同步施工，安全、隐蔽、集中布置，便于安装维护。利用光导纤维技术还可使太阳光用于室内照明，光纤导光采光法是通过光导纤维式太阳光导入器和通过光学透镜将太阳光聚焦，用光缆把阳光传送到室内和地下室等需要采光地方的。太阳光导入器安装在建筑屋顶、阳台、地面、墙壁等能一年四季均照得到太阳光的地方，通过光缆接入室内，这样每天从太阳升起到落下，室内都有固定（可移动）阳光的直射，10多个小时享受免费的太阳光。人们可以在室内阳光下休息、在阳光下工作、在阳光下看书学习、在阳光下用餐，在人们的卧室、厨房、客厅、书房、办公室等，到处拥有太阳光。光导照明系统把阳光导入到室内来照明，将成为最健康的照明方式。
3、地热能的利用
地热能是来自地球内部的天然绿色的热能，通常以地下热水和水蒸气的形式出现，温度较高，主要用于发电、供暖等生产生活，其技术已基本成熟，欧美国家有很多用于发电，我国则多用来直接供热，这种地热能品位较高，但受地理环境及开采技术与成本的影响因而受限较大，地源热泵的技术路线分为两种：土-气型地源热泵技术和水-水型地源热泵技术，前者从浅层土壤或地下水中取热和排热，通过分散布置于各个房间的热泵机组直接转换成热风或冷风；后者从地下水中取热和排热，经过热泵机组转换成热水或冷水，然后再经过布置在各房间的风机盘管转换成热风或冷风给房间供暖或制冷。
4、风能的利用
我国的风能资源十分丰富，在10m高度层陆地风能资源总储量约有32.26×108kW，可供开发利用的约占16%，只要有能使树叶摇动的微风，风电就可以为建筑提供源源不断的绿色能源。因此风电是一种清洁、可再生、分布广泛和运营成本低廉的高效能源。如在加拿大多伦多，安装在国家展览馆的风力发电机至今已经生产了超过100×104kW・h的电能。建筑风能利用主要有2种方式，即利用风压促进室内换气通风和利用风能发电。如在沿海湿热地区，在建筑规划布局时，应对建筑单体体量和建筑群体组合进行合理设计，利用建筑的向阳面和背阴面形成风压差，在建筑内部产生空气流动，促进室内气流循环，使建筑单体获得良好的自然通风效果。在城市建筑密集区，空气不易流通，可在建筑上设置捕风装置，利用风能垂直分布的特性和空气的烟囱效应诱导气流沿特定的路径运动，改善室内热环境，满足人体舒适度的要求。在单体建筑设计阶段，需要收集气象统计资料，并对建筑场地进行调研，掌握局部风环境的情况，通过调整建筑开口位置和高度，使得建筑物更多的房间获得良好的通风效果。建筑物上一般采用小型或微型风力发电机系统，由于风轮机的输出功率与风速的立方成正比，因而风力发电机常被安装建筑物的屋顶，建筑设计时应使风塔与建筑物的造型和风格相协调。
5、结语
在当前的建筑设计当中，建筑设计师不光要考虑建筑物的结构、外观等问题，还应当更多的关注和思考可再生能源的利用以及与建筑节能策略的有机融合，从设计之初开始考虑可再生能源的应用，如果能深入了解这些能源的优势，并根据地域特点选择合理有效的能源利用方式与建筑节能的设计有机结合起来，才能使可再生能源的利用真正融入建筑节能设计中，这应是建筑发展的一个趋势，更是每个建筑师应该去深入思考并付诸于实践的。
参考文献：
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[2]马重芳，底冰，吴玉庭.可再生能源应用的重要领域[J].中国能源，2005（9）.
[3]黄柯.太阳能光伏电技术在建筑设计中的应用[J].绿色建筑，2006（11）.
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