探讨结合太阳能应用技术的绿色建筑设计

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  摘要:太阳能拥有巨大的储量,清洁安全,分布广泛,本文从绿色的角度分析太阳能应用技术在建筑中的应用,从建筑师的角度分析绿色太阳能建筑,在建筑设计中充分考虑利用太阳能技术,倡导绿色低碳的建筑设计研究。
  关键词:太阳能; 绿色建筑;建筑设计
  中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
  1.从“绿色”的角度分析太阳能应用技术在建筑中的应用
  1.1太阳能是可再生的新能源
  目前世界上所采用的主要能源有:煤、天然气、石油等,这些能源是大自然在几十亿年中逐渐积累形成的财富,但是,它们的储藏量有限,并且不可再生。随着人类对能源的需求日益增长,大量利用这些不可再生的能源会导致资源枯竭和环境污染。许多国家从70年代开始寻找可再生的替代能源,例如,太阳能、风能、地热能、潮汐能、氢能、生物能等。对这些新能源的开发和利用,既保护了环境,又使支持经济发展的能源可循环使用,对人类社会的持续发展具有重要意义。
  1.2应用太阳能技术的建筑是走向“绿色建筑”的必经之路太阳能在建筑中的利用前景十分广阔。
  人类有意识地在建筑中利用太阳能已有很久远的历史,但是对太阳能系统地加以研究则是源于人们对自身生存危机的认识。应用太阳能在这种形势下是发展和创造更好的个人和社会生活质量、机遇的来源。因此要让我们的建筑走向健康、生态与可持续发展的绿色道路,太阳能的应用是一个必然的选择。虽然并不是所有应用太阳能技术的建筑都可以被称为“绿色建筑”,但是设计合理的太阳能建筑很容易满足“绿色建筑”应具备的某些基本原则:节约建筑能耗—太阳能建筑无疑是节约能源消耗的,它的能量来源是源源不断传输到地球上的太阳能。它通过建筑设计手段和凭借一定的设备来满足用户的居住需要。据国外的研究资料表明,太阳能建筑的充足日照对人体可以产生直接作用,在满足人类对阳光与生俱来的亲和性的同时,还可以满足人的健康需求并给人以能量。
  我国陆地表面每年接受的太阳能相当于1700亿吨煤的标准,同时不会对环境造成污染和危害。因此如果对太阳能进行较全面的开发和利用,可以从多个角度为人类造福,在建筑中应用太阳能技术是迈向绿色建筑的必经之路。
  2.从建筑师的角度分析绿色太阳能建筑
  2.1建筑师在绿色太阳能建筑中的用武之地
  太阳能技术在绿色建筑中的应用的范围很广,但建筑师并不是从设计到建造的每一个环节中都可以参与其中,但是建筑师可以发挥自己的特长,将建筑设计与太阳能应用技术巧妙而有机地结合起来。通过建筑师的参与,应用太阳能技术的不同类型的建筑设计或城市规划都可以在美学、技术、功能上达到最完美的平衡,形成较完善的绿色建筑体系。
  2.1.1如何在主动式太阳房中发挥建筑师的专长
  学术界常常将应用太阳能技术的建筑分为主动式太阳房和被动式太阳房。主动式太阳房需要通过一些设备投人并占用一定的室外空间,通过集热设备获取、储存和利用太阳能。它对太阳能的利用率高、便于控制。与太阳能利用相关的许多技术都可以应用在主动式太阳能建筑中,例如太阳能集热器、太阳能发电系统、自然采光、光化学制氢等。这些复杂的设备设计超出了建筑师的工作范围,但是建筑师可以结合建筑结构、形体、色彩、材料,考虑并调整它们与太阳能设备的关系,使建筑的外观更加丰富多彩,达到最好的综合效果。在设计中灵活运用这些设计手法的太阳能建筑,在满足节能、节地、节约资源耗费的绿色建筑要求的同时,还可以通过为住户营造在美学上赏心悦目的建筑外环境来体现绿色建筑“与建筑环境相协调、“满足用户要求”的原则。
  2.1.2如何在被动式太阳房中发挥建筑师的特长
  被动式太阳房通常不依靠任何机械手段,只通过建筑师调整建筑的朝向,选择适当的建筑材料,巧妙处理建筑的空间和形体,进行合理的建筑构造设计等手段使建筑物自然去利用太阳能自然供暖、采光并维持建筑的能耗。因此建筑师有充分的空间可以发挥自己的专长,合理而有效地安排建筑空间、形体,并利用高效率的技术满足同样的功能需要。在这里,可以应用的手段有:
  1)通过调整建筑的形体安排建筑的朝向、采光不同建筑的形体对阳光利用效果不同,建筑师可以设计相应的建筑形式与外表。
  2)设计美观大方的毗连温室附加阳光间,可以让人在寒冷的季节有置身于大自然的感覺,同时它也是为毗连的房间供热的一种有效设施。
  3)通过建筑设计手段形成自然通风太阳能在建筑中的应用,不但要在冬季保温隔热,还要在夏季达到防暑降温的效果。以体现绿色建筑“设计结合气候”的原则。
  2.2我国的绿色太阳能建筑现状与建筑师的思考
  人们已经逐渐意识到开发、利用可再生、无污染能源的重要性与迫切性。我国也在这方面做了大量的有益探索。首先,我们的国家还并不发达,在太阳能建筑技术的应用上,应当考虑到这一点。主动式太阳房虽然对太阳能的利用率高,但设备复杂、技术要求高,因此投资较大,而额外耗费大量的资源来刻意地追求太阳能技术的应用,显然是违背绿色原则的,因此出现在不恰当的地点不恰当地应用太阳能技术的建筑就不能被称为绿色建筑。因此应当在我国—尤其是偏远地区,积极主动地推广被动式太阳能技术。这样通过建筑师的力量来营造的建筑与环境才能真正顺应我国现有的国情,以切实可行的小投入得到高的回报,体现绿色建筑精神。
  其次,由于我们在自身发展的同时不可避免地会引发现代文明所带来的破坏。关注传统文化与传统建筑不但体现着绿色精神,而且在我国不发达的现状下,是切实可行且能长远发展的。在建筑设计中,吸收传统建筑技术,尊重地域气候,应用太阳能改善建筑周围的小气候,实现自然通风与采光,减少机械通风与照明,在我国才是最经济、最有效的设计思路。
  3.太阳能对于城市规划与城市设计中的深远意义
  太阳能设计应用在城市规划中,只有考虑节能和建筑密度的问题,才能在城市建设中充分发挥场地和当地日照条件的优势;因为建筑密度关系到生活环境的优劣,并影响到建筑日照间距的要求。在居住区规划中,每种住宅平面因素对住宅建筑密度和太阳能都会产成不同的影响,地面反射对建筑立面的有效影响通过朝向、场地坡度和单元长宽比表现出来。因此当建筑密度增加时,由于建筑物的遮挡,要使每个居住单元都获得充足的阳光就比较困难。
  在绿色生态设计原则中,“系统设计观”是一条重要的原则。全面系统地分析解决问题变得越来越重要,争取在城市建筑、住宅开发、开敞公共空间、基础设施等方面形成应用太阳能技术的生态综合体,将太阳能整体纳入到城市设计中应该成为未来的一个重要的设计主题。建筑在人类生活中占有极重要的地位,各国的建筑节能工作在不断的探索,这是全世界能源事业可持续发展的需要,也是建筑发展的必然趋势。
  虽然并不是所有应用太阳能技术的建筑都可以被称为“绿色低碳建筑”。但是设计合理的太阳能建筑很容易满足“绿色低碳建筑”应具备的基本原则。
  降低建筑能耗—太阳能建筑无疑能节约常规能源消耗,它的能量来源是源源不断传输到地球上的太阳能。通过建筑设计手段使建筑自身应用太阳能采光、供暖同时维持建筑的能耗;或者凭借一定的设备来储热、发电并用以满足用户的居住需要。
  节约资源消耗—太阳能建筑的结构、材料可以成为环境循环系统的一部分,促进能源材料的循环利用,避免某些人工调节的手段必然带来的对天然建材、生态环境的破坏。
  设计离不开气候,太阳能建筑的设计建造势必要与建筑所在场地的气候相结合,因为不同地点的气候条件不同,太阳的辐射强度也不同,想要充分地利用太阳能必须结合当地日照条件。比如在夏季或炎热地区,以通风、遮阳的方式建造“自然冷房”做到隔热与室内温度的自然冷却,在寒冷地区或冬季,利用自然的方式或设备把太阳能导人室内,并使之得以保持,形成“自然暖房”。
  4.结语
  传统的工业化和城市化道路在中国是难以长期为继的,必须通过有效措施对现有状况加以改进,实现节约设计,应用太阳能技术是绿色低碳建筑的必然选择;在可再生的能源中,太阳能有明显优越性,它取之不尽、用之不竭,无任何污染。如果对太阳能进行全面的开发利用,可以从多角度为人类造福,为人们创造更好的生活质量。因此,在建筑设计中加大对于太阳能的研究是绿色低碳建筑迈向可持续发展的必然选择。
  参考文献:
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