吴晓杰
【摘要】现在人们的居住环境正在发生着改变,能源的消耗给人类的生存和发展带来了新的挑战和危机,同时建筑的舒适性的要求已经不再局限于原有的防寒保暖。所以在这个背景之下,本文从建筑物的采暖、采光、通风、景观设计几个方面需要进行探讨,分析各种可再生能源在绿色建筑设计中起到的作用,以期获得一种可再生资源在大多数绿色建筑设计中的应用方法。本文的讨论范围主要是风能、太阳能地热能几种常见可再生能源的使用设计,一方面总结常见可再生能源在绿色建筑中的设计方法,另一方面对今后的实际工作提供理论指导。
【关键字】环保;节能;可再生;舒适
引言
可再生能源在定义上就是指消耗后能够再生的能源,这种能源不会对环境和自然资源造成不可恢复性的消耗。关羽可再生资源的界定不同国家有不同的规定,我国可再生能源法对可再生能源界定为风能、太阳能、生物能、地热能、海洋能和装机在五万千瓦以下的小水电等。这些能源很多都可以应用在建筑物的设计中。这些能源不仅对环境的消耗较小,同时由于能源较为清洁环保,不仅能够减少消耗还能减少环境污染,给人更好的生活体验,所以现在建筑设计中更为需要。
1. 绿色建筑的概念
绿色建筑是一种较大的概念,是在近些年逐渐的受到人们重视的,就是指建筑物能够在整个使用寿命期内,做到最大限度的节约资源、能源,保护现有环境并且减少对环境的污染。对必须使用的能源实现高效利用,对必须使用的资源做到重复高效利用。绿色建筑的概念并不是单纯意义上的立体绿化、屋顶绿化等方面的措施,绿色建筑重在理念,并没有一定的标准和做法,而是指建筑对环境无害,能充分利用环境自然资源,并且在不破坏环境基本生态平衡条件下建造的一种建筑,此外还可以将其称为可持续发展建筑、回归大自然建筑、生态建筑、节能环保建筑等。而是需要针对不同建筑物周边的条件和具体的情况实现因地制宜。这样的原因就使得绿色建筑的设计更加的需要实地考察和技术支持。
现在的绿色建筑主要涉及到建筑物设计中的温度问题、日光照明、声问题、空气质量、绿色环境的地域主义、自然通风、生活用水的有效(生态)利用,废水处理及还原,所在地的气候条件等问题。主要是通过利用自然资源、减少污染排放、利用高科技手段等方法实现绿色建筑的设计。这些问题中能够利用可再生资源利用实现的有温度问题,包括建筑物的采暖和降温、空气质量和自然通风、绿色建筑地域主义、废水处理几个方面。
2. 可再生能源在绿色建筑设计中的应用
2.1太阳能的利用
太阳能的利用主要是建筑物的温控,温控包括采暖、制冷、生活加热。建筑物的温度控制对建筑物的意义是非常重大的。御寒保暖和防暑降温是建筑物在人类历史上出现的最早原因,并且在日常生活中居民消耗的大多数能量都是通过热能的形式消耗的,所以温度控制占用了建筑物的大量能耗。如何能够既满足人们的使用需求又满足能源节约和可再生资源的应用就是两个相互矛盾又必须同时解决的问题。
建筑物的温控设计中主要是利用太阳能和地热能进行控制,对于绝大多数的建筑物就是利用太阳能的存储和释放进行温度控制。太阳能热利用是当前的太阳能利用的主要形式,而且技术相对成熟。在建筑物采暖设计中主要包括热能采集部分、热能储存部分、热能利用部分,在本文中主要阐述太阳能和地热能在建筑温控设计中的应用。
利用太阳能的温控设计中最为关键的部分就是光能的收集和转换设计。我国地处北半球,夏季和冬季阳光照射角度有所差异,这样就必须根据制冷和采暖的需要设计不同的采光面。图1中可以看到,太阳能在建筑物的采暖设计中,通过太阳能采光板将太阳能收集起来,并转化为热能,直接出存在建筑物的底板上的热吸收装置中和蓄热材料中,然后通过科学合理的释放控制实现采暖,同时这部分能量还可以促存起来用来烧水和煮饭。而在夏季,通过太阳能板吸收太阳能,并转化为电能,在通过电能控制热吸收装置来实现对室内的降温。而且在设计中,冬季和夏季太阳能板所采用的采光面的角度有所差异。
2.2地热能的利用
现在,在建筑物的温控设计中,地热能主要用作采暖、制冷、烧水和煮饭中。图2中就是地热能温控设计原理图,途中可以看到最为基础的地热能在温控设计中的院里示意图。而地热的采集方法根据不同建筑类型有所差异。主要的差异体现在热能采集的深度、来源、采集器结构上,这主要由地热的深度、发热物质来源、发热物质分布所决定。大致上地热的利用也是分为能量采集、能量储存、能量利用三个部分。在现在来说,世界上很多的发达国家已经开始加大了对地热能开发与利用,但是在我国地热能的应用还是一个比较新颖的课题。但是较之其他种类的可再生能源,地热能的利用中,设备深埋于地下,这样就节省了建筑物的內部空间,有利于建筑物的空间结构好布局的优化。
总结
现在的建筑不仅需要能够满足人们的居住需要,还要能够环保舒适,绿色建筑现在随着科技的发展和全球环境的恶化逐渐的受到人们的关注。本文主要分析了太阳能、地热能、风能这三种可再生能源在绿色建筑重的设计方法和利用的原理。综合来讲,太阳能在当前技术水平下是最值得开发的一种能源,但是生产太阳能设备本身的能耗和资源的消耗与太阳能本身的节能相比是否相匹配是一个重要的问题,这需要国家的干预和引导,还需要长期的规划。地热能由于受到了使用范围的限制,需要因地制宜的开发。风能是一种较容易利用的可再生能源,但是现在技术仅仅能够实现对风能的简单利用,还有待于进一步开发。总的来说,可再生资源的利用任重而道远。
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