可再生能源建筑设计论文

2022-09-21 15:30:48 来源:写作指导

可再生能源建筑设计论文

1可再生能源的特征及其对建筑设计的作用

1.1可再生能源的主要特征

1.1.1循环再生性

对于石油以及煤气等常规能源来说,其都属于不可再生的能源,在当前人类社会不断发展、能源需求和消耗不断加剧的情况下,其早晚会有枯竭的那一天。但是对于可再生能源来说,其具有相当强的可再生性,例如太阳能。根据科学家的分析和计算,地表表面每年接收到的太阳辐射能量折算成标准煤的话,可达130万亿吨,这个数字是当前全球每年标准煤消耗的一万倍。另外,根据合理的测算,太阳至少还有50亿年的寿命,对于人类发展来说,太阳能几乎是取之不尽用之不竭的。

1.1.2清洁环保性

当前在人类发展过程中的常规能源燃烧所造成的各种毒害气体的排放,对大气造成了较为严重的污染,工业革命时期的伦敦烟雾事件以及当前日益严重的雾霾为人类敲响了警钟。而我国作为世界上二氧化碳排放量最大的国家,节能减排的任务较为艰巨。相比之下,各种清洁可再生能源比如风能、太阳能以及地热能的有效应用,不仅有效的解决了当前的常规能源缺乏的状况,在很大程度上实现了对环境的保护。

1.1.3技术局限性

可再生资源的优点众多,但是在当前的科技发展水平下,还无法实现对可再生能源的大规模开发和利用,即使是对太阳能的应用,其能源转换效率也较低,应用成本相对较高。所以,技术的局限性在很大程度上阻碍的可再生能源的推广及应用。

1.2可再生能源对建筑设计的作用

在当前的全球能源紧张的大环境下,我国对于外部能源的有着较高的依赖程度,而建筑能源的增长也在很大程度加剧了能源供不应求的局势。由此,从建筑设计入手,在建筑中进行可再生能源的推广和使用,无疑能够有效缓解当前建筑高能耗的现状,并且有利于常规能源的消耗量带来的环境污染问题。另一方面,可再生能源在建筑设计中的应用,能够有效的改善建筑用能结构,同时为建筑建筑技术的进一步发展提供了外部环境。值得思考的是,作为新型应用技术,可再生能源在建筑设计中应用的过程中,存在的一定的技术性和经济性风险,这也是当前可再生能源在建筑设计中应用急需解决的问题。

2可再生能源在建筑设计中应用的主要类型

2.1风能

2.1.1风力发电

人类最早对于风能利用可以追溯到公元5000年前的航海活动,后来又发展为风力农场以及风力涡轮机等。在当前的建筑设计中,对于风能的应用主要集中在小型或者微型发电机上,并且该类技术支持当前在我国已经有了较为成熟的发展。其在城市中较为少见的主要原因是不能满足城市的大规模用电性需求,因此较多的应用在没有电网连接的偏远农村地区。当前日本等国已经成功研发出来用于城市写字楼和家庭使用的小型微风风力发电机,并在进行大力推广,主要应用于夜间的建筑亮化照明中。

2.1.2自然通风和被动式降温

采用自然风进行被动式降温主要有两种途径,首先通过将室外冷空气引进室内,从而增加人体皮肤水分蒸发而产生凉爽感,主要适合应用在气候炎热潮湿的地区。其次是在夜晚将室外凉风引入室内,从而使室内材料充分散热,以便于第二天室内温度攀升速度较慢,产生与室外的温度差。

2.2太阳能

建筑设计中对于太阳能最早的应用应该是上世纪初期,在工业革命后人类开始对建筑设计的采光和新鲜空气的注入加以重视,依赖来预防当时流行的结核病。当前在建筑设计中对于太阳能的应用主要可以分为主动式和被动式太阳能技术以及太阳能光电技术几种。

2.3地热

在冬季,通过热泵能够对地下浅表层的低温热能进行抽取,从而供于建筑采暖以及热水的制备,在夏季通过热泵能够向土地或者水体进行热量的排放。在以上过程中,电能只是用来进行热量的抽取,因此能够在很大程度上降低能耗,当前地源热泵空调系统在欧美等国家中有着较为成熟的发展。

3可再生能源在建筑设计中的实施策略

3.1风能应用的建筑设计策略

在建筑设计过程中,如果希望能够采用风压来获得较好的自然通风效果,那么首先就应在建筑设计的初级阶段进行相关气象统计数据的收集,并对建筑设计场地的局部风环境情况进行收集,主要应包括风向分布、平均风速以及周边建筑和植物情况对通风造成的影响等。其次在设计阶段采用计算机技术进行风洞模拟试验,并获取简化的风压分布图,从而在此基础上对建筑开口部位或者是建筑体行进行优化。另外如果要采用热压通风,则应对“中性面”的位置进行计算,主要可以采用开口高度调整以及位置调整等方法使建筑获得更好的通风效果。

3.2太阳能应用的建筑设计策略

首先,建筑设计人员对建筑所在区域范围内的太阳辐射量进行现场勘察,并仔细观察周边建筑物的遮挡情况,这也是进行太阳能建筑设计的基础工作。其次,对于太阳能采光面以及集热器的设计应尽量朝南,主要应是根据不同情况进行设计。比如对于学校及商业区来说,其主要需要采取的时间段为白天,夜晚则不需要采暖。在建筑体行的排列上,应以紧凑为主,并按建筑功能对其进行分区处理。最后,在对建筑物的主要功能、建筑造型以及造价等因素综合考虑的基础上,进行相应的太阳能直接获取系统、间接获取系统或者是混合式系统的选择。需要注意的是在混合系统中国,开间大、进深小的阳光间性能最好,相反开间小进深小的次之。

3.3地热应用的建筑设计策略

首先应进行的使地源热泵的选址和规划处理,其应采用在建筑物周边土地打桩或者是挖深沟的方式或者是直接抽取地表水并将其输送到板式换热器中等方式进行热交换,不论对于和何种形式来说,都应在对周边水文地质情况进行详细勘察的基础上进行。其次,地源热泵机组在一般情况下应设计在室内放置,不需要冷却处理塔,方便进行建筑整体造型的设计。对与地源热泵的末端装置来说,其主要可以采用风机盘管、辐射吊顶等形式,但是在进行以上方式选择时应注意对夏季吊顶表面结露问题的处理。

4结语

总而言之,可再生能源在建筑设计中的应用,应首先对建筑选址进行综合评估,并在设计阶段对构造节点以及材料和技术手段进行合适的选择,最终使建筑设计中可再生能源的利用效率得到最大程度的发挥和利用。

作者:徐鑫鸣 单位:南京市建筑设计研究院有限责任公司