試論可再生能源在新時(shí)期建筑設(shè)計(jì)中的科學(xué)利用

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1、試論可再生能源在新時(shí)期建筑設(shè)計(jì)中的科學(xué)利用袁東孫兆杰北方工程設(shè)計(jì)研究院有限公司上海分公司郵編：200433北方工程設(shè)計(jì)研究院有限公司郵編：050011摘要：可再牛.能源在新時(shí)期不單單是對(duì)太陽(yáng)能光電板的使用，目前建筑設(shè)計(jì)師更加側(cè)重可再生能源的利用條件和方式。木文主要介紹了風(fēng)能、太陽(yáng)能以及地?zé)岬瓤稍偕茉丛谛聲r(shí)期建筑設(shè)計(jì)中的科學(xué)利用情況，分別敘述了能源利用概況以及建筑設(shè)計(jì)運(yùn)用方法。關(guān)鍵詞：可再生能源；建筑；設(shè)計(jì)；利用建筑設(shè)計(jì)師應(yīng)在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該融入新時(shí)期的特點(diǎn)，發(fā)揮積極的作用，更加全面地了解可再生能源在建筑設(shè)計(jì)中的科學(xué)利用方式。一、可再生能源種類(lèi)

2、概述（一）風(fēng)能風(fēng)能的利用歷史最早要追溯到公元前5000年的埃及人的航?；顒?dòng)，隨后，人類(lèi)開(kāi)始利用風(fēng)能從事谷物的研磨和汲水工作，到現(xiàn)在風(fēng)能在這些領(lǐng)域的使用仍然存在。近現(xiàn)代時(shí)期，人類(lèi)創(chuàng)造出了風(fēng)力渦輪機(jī)，可以為遠(yuǎn)處提供風(fēng)能電力。上世紀(jì)的后半期風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)出現(xiàn)。小型或微型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)被廣泛地運(yùn)用于建筑領(lǐng)域，并且這些發(fā)電機(jī)的技術(shù)在我國(guó)已較為成熟，目前所投放的地區(qū)大部分在偏遠(yuǎn)的農(nóng)村，由于缺乏電網(wǎng)連接所以對(duì)風(fēng)能的需求更大。相比農(nóng)村，城市地區(qū)的分風(fēng)力發(fā)電機(jī)使用就較少。實(shí)施上按照目前的科技能力和人們的接受程度，讓風(fēng)力發(fā)電機(jī)走入城市生活中是十分有可能的。加拿大的多倫多就把

3、風(fēng)力發(fā)電機(jī)安裝在國(guó)家展覽館中，目前已有100萬(wàn)Kw的綠色電能，成為該市的特色之一。在日木，風(fēng)力發(fā)電機(jī)廣泛地使用在寫(xiě)字樓、商店中，對(duì)于日木家庭開(kāi)始推廣使用“小型微風(fēng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)”，這類(lèi)發(fā)電機(jī)對(duì)風(fēng)能的要求僅僅是2m/s左右的風(fēng)速，相當(dāng)于使樹(shù)葉輕輕晃動(dòng)的風(fēng)速就可以進(jìn)行發(fā)電工作。針對(duì)建筑物中的小型微型發(fā)電機(jī)，它對(duì)風(fēng)車(chē)的要求要在3~5m之上，葉片的直徑要在2?4m，可以用來(lái)建筑物的亮化照明工作。（二）太陽(yáng)能公元前2800年，太陽(yáng)光的朝向就影響了神廟的方位設(shè)計(jì)。在古代建筑中，也普遍地根據(jù)太陽(yáng)光來(lái)對(duì)建筑做一定的調(diào)整，例如對(duì)建筑的南北朝向布局,以及開(kāi)窗的方向等。在

4、工業(yè)革命以后，人們對(duì)建筑進(jìn)行了一定的反思，對(duì)建筑物的要求更注重陽(yáng)光和新鮮的空氣，0的是為了預(yù)防疾病。在上世紀(jì)40年代到50年代期間，對(duì)太陽(yáng)能的技術(shù)研究達(dá)到了鼎盛吋期。在上世紀(jì)70年代經(jīng)歷了石油危機(jī)，被動(dòng)式太陽(yáng)能技術(shù)在此期間正式被提出，同吋還冇主動(dòng)式太陽(yáng)能技術(shù)和太陽(yáng)能光電技術(shù)也獲得了較大的進(jìn)步。太陽(yáng)能的技術(shù)一般情況下分為被動(dòng)式太陽(yáng)能技術(shù)、主動(dòng)式太陽(yáng)能技術(shù)以及太陽(yáng)能光電技術(shù)。（三）地?zé)岬責(zé)嵩谶^(guò)去被描述為兩種完全不同的能源系統(tǒng)，針對(duì)地球深處采集的熱能和利用地標(biāo)下的土層轉(zhuǎn)換為冬天和夏天的熱能量。蘇中用于夏天的熱褲更準(zhǔn)確地名稱(chēng)是“地緣熱”。熱泵可以對(duì)地下淺

5、表層的低溫?zé)崮苓M(jìn)行抽取工作，為供暖提供熱量和制備熱水，在夏天可以向建筑物進(jìn)行熱量的排放。因?yàn)殡娔苤回?fù)責(zé)抽取熱量，所以電能消耗可以大大地減輕。在瑞典、美國(guó)、加拿大、瑞士等國(guó)家地源熱泵式的空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，在我國(guó)地源熱泵的市場(chǎng)也進(jìn)入了活躍的階段。通常情況下，地源熱泵的技術(shù)線(xiàn)路劃分為兩種，一種是氣型地源熱泵技術(shù)和水，另一種是水型地緣熱泵技術(shù)。氣型地源熱泵技術(shù)能夠?qū)\層土壤和地下水中吸取和排除熱量，并分散在各個(gè)熱泵機(jī)組中進(jìn)?一步轉(zhuǎn)換成熱風(fēng)和冷風(fēng)。水型地緣熱泵技術(shù)則是通過(guò)地下水來(lái)進(jìn)行排熱和取熱工作，途徑熱泵機(jī)組可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成熱水和冷水。分散在各

6、個(gè)房間都布置好的風(fēng)機(jī)盤(pán)，可以轉(zhuǎn)換成熱風(fēng)和冷風(fēng)為房間提供制熱和制冷的效果。二、可再生能源在建筑設(shè)計(jì)中的利用（-）風(fēng)能的建筑設(shè)計(jì)策略風(fēng)力發(fā)電運(yùn)用于建筑設(shè)計(jì)，需要綜合考慮建筑所在環(huán)境的風(fēng)力情況以及噪音情況，并勘察噪音會(huì)給居民帶來(lái)的影響，這也是城市限制風(fēng)力發(fā)電的一個(gè)重要原因，不過(guò)目前帶有“靜音”功能的風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)品已經(jīng)被研發(fā)出來(lái)。跟傳統(tǒng)的能源相比，風(fēng)力發(fā)電的缺點(diǎn)在于具有不穩(wěn)定性。解決風(fēng)力發(fā)電的不穩(wěn)定性，可以通過(guò)四種手段來(lái)改善：（1）和電網(wǎng)相連，通過(guò)電網(wǎng)儲(chǔ)備風(fēng)力，承擔(dān)蓄電的作用。（2）使用大型的蓄電池。（3）利用“風(fēng)力一一光伏”的互補(bǔ)形式。（4）利用“風(fēng)力一

7、一柴汕機(jī)”的互補(bǔ)習(xí)慣是。0前在我國(guó)能夠廣泛運(yùn)用的是大型蓄電池、“風(fēng)力一一光伏”、“風(fēng)力一一柴油機(jī)”等。因?yàn)轱L(fēng)輪機(jī)所輸出的功率和風(fēng)速的立方成正比，所以風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般都安裝在屋頂，這就要求建筑設(shè)計(jì)師要對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安裝位置以及與建筑物整體風(fēng)格協(xié)調(diào)上多加考慮。在國(guó)外，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的造型設(shè)計(jì)一般都是利用縱軸、橫軸、葉片數(shù)量以及翼展的協(xié)調(diào)變化來(lái)進(jìn)行造型的設(shè)計(jì)，從而使風(fēng)力發(fā)電設(shè)備從外形上更符合建筑物的整體需求。建筑設(shè)計(jì)要注重自然通風(fēng)的作用，一是要改善空氣質(zhì)量，二是改善室內(nèi)熱舒適。夏天的時(shí)候，通過(guò)自然通風(fēng)可以進(jìn)行被動(dòng)式的降溫活動(dòng)從而減少空調(diào)的能源消耗，并且可以有

8、效地避免“建筑綜合癥”的問(wèn)題發(fā)生。冬天的吋候，自然通風(fēng)可以使屋內(nèi)的潮氣以及污染物適當(dāng)?shù)呐杉瑥亩鴾p少暖氣的能源消耗。自然通風(fēng)被動(dòng)式降溫的