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【摘 要】 建筑节能是国家的重大能源战略之一,可再生能源在建筑行业中有重要意义,需要对建筑设计中可再生能源的利用进行研究。
【关键词】 可再生能源;建筑设计;利用
前言:
随着社会的发展和进步,人类对能源的消耗越来越多。可再生能源随着社会的发展不断备受青睐,它的应用范围不断扩大。近年来,建筑行业利用可再生能源的趋势也越来越明显。在进行设计时,寻找恰当的结合方法,使得可再生能源在建筑设计中得到体现。
一、可再生能源是一种生态环境的清洁能源
可再生能源是1981年才提出的概念,其正式确定是在联合国的能源会议上。可再生能源的主要特性表现在能够再生、永续利用以及取之不尽等特点,对环境产生的危害较小,或者对环境没有危害。可再生能源还有一个表现就是分布较为广泛,开发起来很方便。其主要类型有太阳能、风能以及生物质能等。总之,可再生能源一种与生态环境息息相关的清洁能源。
二、可再生能源在建筑行业中的重要意义
建筑工程有较长的周期,有建筑设计、建筑施工以及建筑竣工等阶段。在每个建筑工程阶段,都应当树立积极利用可再生能源的观念,使得建筑行业能够成为绿色环保的新行业。对于整个社会的可持续发展目标来说意义重大。在建筑设计阶段,应当根据我国相关的法律法规,鼓励相关建筑企业提高建筑节能设计的标准。《中华人民共和国节约能源法》以及《民用建筑节能管理规定》都有相关规定。近些年来,可再生能源在我国的发展越来越快,在建筑节能上体现的很明显,我国政府也积极制定了很多与建筑节能息息相关的法规与标准。目前为止,我国建筑行业节能主要涉及的领域是风能以及太阳能等可再生资源。我们知道。对这些资源进行利用,不仅可以成功替代污染性严重的传统能源,这些资源还有取之不尽、用之不竭等特点,具有很大的开发潜力。风能在建筑设计中的利用
三、建筑设计中可再生能源的利用
1、风能在建筑设计中的利用
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。
2、太阳能
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陽光。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
地热曾经被描述成不同种类的能源系统,一种系统解释为:在地球底部进行热能采集,另一种解释为:借助地表下层作为冬季热源。该解释方式对着社会的发展,人们更趋向第二种解释方法。地下层的热能提取方法一般由热泵进行提取,该热能主要供应于制备热水和建筑保暖。近年来,该地热设备备受世界各国青睐,一些发达国家开始投入建筑使用,该设备在加拿大、美国等发展速度非常快。在我国地源热泵也开始备受瞩目,市场发展空间非常广阔。该技术的使用方法分为两种:水型地源热泵以及土型地源热泵两大技术,前者主要的从浅层地下水进行取热,热能分散在各个房间内,保障了房间温度平衡。后者是在地下热水中取热,通过分散的装置进行供热,使得室内温度升高,冬季不再遭受寒冷。
在建筑设计中利用地热能源,要注意对建筑物周边地质、水文状况进行勘察,查看其是否有可利用的条件,这对后面具体的场地规划设计有着重要影响。地源热泵机组放置在建筑物室内,缺少一般的空调所需要的冷却塔,这要符合建筑的整体造型设计的要求,保证建筑外立面更加简洁。地源热泵的末端装置选择性较多,较为常见主要有风机盘管、辐射吊顶等,然而这些都要注意避免夏季吊顶表面出现结露状况。
4、可再生能源与建筑集成热泵供热系统构建技术
优化地能、太阳能、余热能及季节性长期蓄能和日间短期蓄能等集成的复合能源系统,构建可再生能源与建筑集成的热泵供热系统技术平台,形成包括合理整合、设计和协调组织控制策略的关键共性技术,并在示范实验工程中应用和验证,达到可再生能源有效利用及建筑节能的目标。具体内容包括:多元复合能源系统设计,运行控制策略设计,地下热响应能力确定,地下传热与蓄能分析,热循环流动、传热和蓄能设计分析,自然环境信息数据库设计,热泵匹配设计,系统分析软件平台设计等。
四、结束语
为了可再生能源在建筑技术中更好更广泛的应用,需要对建筑进行场地选择和场地规划设计,通过对建筑材料的合理选择和节点的合理构造等细节来完善可再生能源的合理开发利用。使可再生能源在建筑行业得到进一步的发展,从而逐渐代替传统常规能源在建筑方面的有效应用,降低污染物的排放,保护生态环境,所以可再生能源的开发利用对未来社会可持续发展具有深远意义。
参考文献:
[1]林树枝,胡建勤.可再生能源在建筑中应用的探索与实践[J].福建建设科技.2009
[2]张霖.绿色建筑的建筑节能技术[J].广西城镇建设.2011
[3]李建成.太阳能热水系统与地源热泵应用情况分析[J].山西建筑.2011
【关键词】 可再生能源;建筑设计;利用
前言:
随着社会的发展和进步,人类对能源的消耗越来越多。可再生能源随着社会的发展不断备受青睐,它的应用范围不断扩大。近年来,建筑行业利用可再生能源的趋势也越来越明显。在进行设计时,寻找恰当的结合方法,使得可再生能源在建筑设计中得到体现。
一、可再生能源是一种生态环境的清洁能源
可再生能源是1981年才提出的概念,其正式确定是在联合国的能源会议上。可再生能源的主要特性表现在能够再生、永续利用以及取之不尽等特点,对环境产生的危害较小,或者对环境没有危害。可再生能源还有一个表现就是分布较为广泛,开发起来很方便。其主要类型有太阳能、风能以及生物质能等。总之,可再生能源一种与生态环境息息相关的清洁能源。
二、可再生能源在建筑行业中的重要意义
建筑工程有较长的周期,有建筑设计、建筑施工以及建筑竣工等阶段。在每个建筑工程阶段,都应当树立积极利用可再生能源的观念,使得建筑行业能够成为绿色环保的新行业。对于整个社会的可持续发展目标来说意义重大。在建筑设计阶段,应当根据我国相关的法律法规,鼓励相关建筑企业提高建筑节能设计的标准。《中华人民共和国节约能源法》以及《民用建筑节能管理规定》都有相关规定。近些年来,可再生能源在我国的发展越来越快,在建筑节能上体现的很明显,我国政府也积极制定了很多与建筑节能息息相关的法规与标准。目前为止,我国建筑行业节能主要涉及的领域是风能以及太阳能等可再生资源。我们知道。对这些资源进行利用,不仅可以成功替代污染性严重的传统能源,这些资源还有取之不尽、用之不竭等特点,具有很大的开发潜力。风能在建筑设计中的利用
三、建筑设计中可再生能源的利用
1、风能在建筑设计中的利用
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。
2、太阳能
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陽光。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
地热曾经被描述成不同种类的能源系统,一种系统解释为:在地球底部进行热能采集,另一种解释为:借助地表下层作为冬季热源。该解释方式对着社会的发展,人们更趋向第二种解释方法。地下层的热能提取方法一般由热泵进行提取,该热能主要供应于制备热水和建筑保暖。近年来,该地热设备备受世界各国青睐,一些发达国家开始投入建筑使用,该设备在加拿大、美国等发展速度非常快。在我国地源热泵也开始备受瞩目,市场发展空间非常广阔。该技术的使用方法分为两种:水型地源热泵以及土型地源热泵两大技术,前者主要的从浅层地下水进行取热,热能分散在各个房间内,保障了房间温度平衡。后者是在地下热水中取热,通过分散的装置进行供热,使得室内温度升高,冬季不再遭受寒冷。
在建筑设计中利用地热能源,要注意对建筑物周边地质、水文状况进行勘察,查看其是否有可利用的条件,这对后面具体的场地规划设计有着重要影响。地源热泵机组放置在建筑物室内,缺少一般的空调所需要的冷却塔,这要符合建筑的整体造型设计的要求,保证建筑外立面更加简洁。地源热泵的末端装置选择性较多,较为常见主要有风机盘管、辐射吊顶等,然而这些都要注意避免夏季吊顶表面出现结露状况。
4、可再生能源与建筑集成热泵供热系统构建技术
优化地能、太阳能、余热能及季节性长期蓄能和日间短期蓄能等集成的复合能源系统,构建可再生能源与建筑集成的热泵供热系统技术平台,形成包括合理整合、设计和协调组织控制策略的关键共性技术,并在示范实验工程中应用和验证,达到可再生能源有效利用及建筑节能的目标。具体内容包括:多元复合能源系统设计,运行控制策略设计,地下热响应能力确定,地下传热与蓄能分析,热循环流动、传热和蓄能设计分析,自然环境信息数据库设计,热泵匹配设计,系统分析软件平台设计等。
四、结束语
为了可再生能源在建筑技术中更好更广泛的应用,需要对建筑进行场地选择和场地规划设计,通过对建筑材料的合理选择和节点的合理构造等细节来完善可再生能源的合理开发利用。使可再生能源在建筑行业得到进一步的发展,从而逐渐代替传统常规能源在建筑方面的有效应用,降低污染物的排放,保护生态环境,所以可再生能源的开发利用对未来社会可持续发展具有深远意义。
参考文献:
[1]林树枝,胡建勤.可再生能源在建筑中应用的探索与实践[J].福建建设科技.2009
[2]张霖.绿色建筑的建筑节能技术[J].广西城镇建设.2011
[3]李建成.太阳能热水系统与地源热泵应用情况分析[J].山西建筑.2011