可再生能源在建筑设计中的利用研究

可再生能源在建筑设计中的利用研究

阙远林

（贵州航天江南建筑设计院有限公司）

【摘要】针对可再生能源的分类，分析可再生能源在建筑设计中利用的具体措施，并从太阳能、低热能、风能三个角度对其应用的要求进行阐述；再结合实际工程案例，以太阳能为切入点，对太阳能在建筑设计中的应用效果进行讨论，最后评价应用效果、

【关键词】可再生能源；建筑设计；利用

目前，绿色生产已经作为一种重要的社会生产思想进行传播与推广，成为指导社会生产发展的关键思想。建筑建设一直是资源浪费的重点项目，从建筑设计环节入手控制建筑能源浪费，在推动绿色生产中发挥着重要意义。可再生能源是当前建筑设计中主要的资源，合理利用可再生能源，能有效改善建筑设计资源浪费情况。因此在现阶段，要重视对可再生能源在建筑设计中应用问题的讨论，为全面提高建筑性能奠定基础。

1．可再生能源在建筑设计中的应用

1.1太阳能

太阳能是建筑设计中一种常见的可再生能源形式，人们所熟知的太阳能热水器就是其中的代表。除此之外，常见的太阳能设计方式还包括屋面集热部件设计、阳台设计、阳台能集热器保温板设计等内容。

以遮阳装置为例（如图1所示），遮阳装置常与太阳光伏板、太阳能集热器相结合，在建筑设计中应用遮阳装置，不仅能起到遮阳的效果，还能充分利用窗台空间，并为生活提供大量热水。

图1遮阳装置结构示意图

1.2地热能

一般在建筑设计中应用地热能，要重视对以下几方面的控制：

（1）科学选址。地热能地泵系统对热交换的要求很高，并对低热资源的地理分布情况提出较高的要求。因此一般在建筑设计过程中，为有效的应用地热能，需要对该地区的低热资源进行调查，若建筑与地热资源的距离较长，则没有应用价值，还会增加低热装置的采购、维修管理成本。这是在建筑设计中要高度重视的问题。

（2）机房位置设计。在低热能系统中，低热资源系统机房对建筑的清洁度、美观度产生重要影响。一般在机房位置设计中，由于地热泵系统都设有相应的冷却塔，因此一般在设计中都会将机组放入室内。但在建筑设计中，还需要做到具体问题具体分析，选择针对性的设计方案。

1.3风能

目前常见的建筑风能利用主要分为两方面，分别为风力发电与自然风降温，其中风力发电是一种主动式的方法，而自然风降温属于一种被动方法。

风能常被应用在高层或超高层建筑中，一般认为当风机速度达到2.4m/s时，就可以产生电能，保证持续发电的风速为40m/s，而这一要求能在我国大部分地区的一实现。目前，风电技术以机构被广泛的应用到建筑节能设计中，其应用价值良好。

结合当前高层风力发电技术的技术特点，在技术应用过程中需要重点考虑以下问题：（1）目标的地区的平均风力、风速、层高等数据都会对风能的采集结果产生重要影响，在风能应用中首先需要分析该问题。（2）发电机组的重量、负载情况也是影响风能应用效果的重要因素，若设计不当，不仅影响了风能应用效果，还会对建筑主体结构产生十分明显的应用。

2．实例分析

以某小区为研究对象，对该项目中太阳能技术的应用进行分析。

2.1背景介绍

该小区定位为小高层住宅，小区内部配置了相应设置，并沿城市道路布置商业街以满足小区功能要求。该总建筑面积约为200000㎡，均采取太阳能发电方式。其中住宅、商场的面积约为180000㎡，采取太阳能建筑一体化技术集中供暖，建筑公共部分以及小区庭院采取太阳能光发电基础。

2.2太阳能技术设计方案

2.2.1太阳能热水系统选型及应用

在建筑一体化太阳能热水系统设计过程中，设计人员除了要考虑该建筑整体造型需求外，还综合考虑建筑功能及内部居民对热水的需求，并进行相应的设计。

由于该小区设置有小高层、高层住宅，因此选择集中供热水系统和集中一分散供热水系统，采取强制循环系统形式控制系统运行，采取间接系统形式计量热量、水量。

集中系统的太阳能集热系统采取太阳能集热器与蓄水箱相分离的形式，通过机械运行控制水系统运行。在系统运行中，太阳能集热系统不直接向用户提供生活热水，而是通过传热工质向用户提供太阳能产生的热量。用户端在接收太阳能热量后，通过热交换器对用户生活用水进行加热。

强制循环系统主要根据温差控制器强制控制循环加热流程，在系统运行中，主要的动力来源为水泵扬程。目前在建筑太阳能系统设计中，强制循环系统的形式较多，分为直接式与间接式两种结构。其中，直接式分为双水箱、单水箱两种形式，主要依靠变流器定温放水控制循环结构；而间接系统主要分为单水箱。两种技术相比，直接式的加热效果、加热能力更好，因此该项目选择直接式加热方法。

2.2.2确定太阳集热器面积

总所周知，太阳集热器采光面积是热水系统中的重要参数，为保证太阳能能源应用效果，需要确定太阳集热器面积，并做好相应的参数控制，其主要的关系式为：

在上述公式中，代表系统节热器的总面积，单位为㎡；代表换热器换热功率；代表具体换热系统。

2.3确定太阳能热水器系统辅助设备

为保证太阳能系统运行的稳定性，该项目重视对太阳能系统辅助设备的控制，具体资料如表1所示。

2.4效果评价

从该项目的应用效果来看，在采取该太阳能系统后，每年约节省1.9×107MJ，折合每年节省约650吨标准煤

3．结束语：

主要分析了可再生能源在建筑设计中利用的相关问题，并结合实际工程案例，对太阳能的应用进行讨论。总体而言，可再生能源在建筑设计中具有广阔的应用价值，需要在正确认识到可再生能源技术要求与适用性后，科学选择能源形势，推动能源节约发挥发展。

参考文献：

[1]张改景，龙惟定，陈旭.可再生能源供热制冷技术在建筑中的应用[J].建筑热能通风空调，2009，28（04）：23-27.

[2]刘金铭.可再生能源在建筑节能中的应用[J].技术与市场（技术研发），2013，20（10）：26-27.

[3]倪昌剑.论述可再生能源在建筑设计中的利用[J].节能环保，2015（06）：135.