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摘要：我们必须依靠各种节能技术, 在能源系统的各个环节提高能源利用率, 缓解化石能源的枯竭, 大幅度减少环境污染及温室气体排放, 搭建通往未来高效、洁净、永续利用能源时代的桥梁。本文探讨了可再生能源在建筑设计中的利用。
关键词：可再生；能源；建筑设计；利用
中图分类号：P754.1 文献标识码：A 文章编号：
随着社会的发展和进步，人类对能源的消耗越来越多。据有关专家估计，若按目前的开采水平，我国的石油资源和东部的煤炭资源将在2030年耗尽。我国的能源生产消费结构中煤炭始终占有较大的比重，同时常规能源的使用也给环境带来了越来越多的问题，过多的CO2 排放时的温室效应加剧。因此，推广可再生能源日益紧迫。
一、风能在建筑设计中的利用
我国的风能资源十分丰富， 在10 m 高度层陆地风能资源总储量约有32.26×108 kW， 可供开发利用的约占16%， 只要有能使树叶摇动的微风， 风电就可以为建筑提供源源不断的绿色能源。因此风电是一种清洁、可再生、分布广泛和运营成本低廉的高效能源。如在加拿大多伦多， 安装在国家展览馆的风力发电机至今已经生产了超过100×104 kW·h 的电能。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。
二、太阳能在建筑设计中的利用
太阳能可以成为建筑物供热（生活热水、采暖）、空调及照明、供电的主要能源。太阳能与建筑结合，使建筑物的屋面、墙体、外窗等外围护结构成为太阳能集热器和光电版的附着载体，既充分利用了太阳能源，又不破坏建筑物外观，甚至可以成为很好的建筑景观。
1、太阳能热水系统
太阳能热水系统是目前技术最成熟、应用最广泛、产业化发展最快的太阳能应用技术，主要用于为建筑物提供生活热水。太阳能集热器是太阳能利用的最重要组成部分，其性能和成本是太阳能热水系统成败的关键。集热器分平板式和全玻璃真空管式。平板式集熱器突出的优点是便于与建筑物相结合；真空管式集热器相对热效率比较高，我国的生产能力和技术水平处于世界领先地位。为了适应与建筑结合，成为建筑部品的需要，生产企业研发生产出分离式热水器，即水箱与集热器分离。太阳能热水器安装的部位从只在屋顶上安装，发展到安装在阳台板上或墙立面上，或与遮阳篷、景观构件相结合。热水系统从以户为单位发展到一个单元、一栋楼为一个热水系统，采用集中水箱强制承压循环水控制。热水系统形式多样，如定温产水系统、温差循环系统、双回路水——水交换系统、定温——温差循环系统、直接式机械循环系统、间接式双回路排回系统等。
国家出台了一系列相关标准规范，以指导、规范太阳能热水系统在建筑领域的应用。对太阳能热水系统与建筑结合提出具体要求，例如，集热器的安装方式：贴附在坡屋顶上，排列在平屋顶上的集热器阵列被完全遮蔽，不破坏建筑立面美观和城市景观；系统形式：太阳能集热器本体和贮热水箱分离，水箱放在室内——设备间、阁楼等；安全性：满足建筑规范的抗风、抗雪、抗震、防水、防雷要求，有确保不危及人身安全的措施；维护管理：便于维修和更换部件，至少15年以上的工作寿命。太阳能集热器系统各种预埋件及热水系统管线（冷、热、回水管，各种信号控制线缆）要有与建筑、结构、电气相配合的措施。
2、太阳能采暖系统
太阳能采暖系统一般分为两种模式：被动式和主动式。被动式太阳能采暖是根据太阳高度角冬季低夏季高的自然特征，通过合理设计，依靠建筑物结构自身来完成集热、贮热和释热功能的采暖系统。被动式采暖系统结构简单，造价不高，节能效果显著。目前已成为世界各国推广的太阳能采暖主流技术。被动式太阳能采暖系统也存在缺陷，由于其蓄热能力较差，致使夜晚和冬季供热品质较低，夏季降温效果也比较差。
太阳能热水系统的技术发展为主动式太阳能采暖的应用奠定了基础。采用主动式太阳能采暖，降低系统温度以提高集热器效率是提高整个系统效率的关键。采用地板辐射采暖恰好与太阳能热水系统的特性相匹配。地板辐射采暖不需要较高温度的热水即可得到很好的采暖效果，同时混凝土地面又是良好的蓄热体，可以储存太阳能热水的热量。建造低能耗建筑，应将被动式和主动式太阳能采暖系统有效地组合起来，发挥各自优势，达到最大限度地利用太阳能。
3、太阳能空调系统
根据驱动机制的不同，太阳能空调系统分为三类：光热转换以热能驱动的太阳能吸收式空调系统、光电转换以电能驱动的太阳能空调系统、光化转换以化学反应来制冷或供热的太阳能空调系统。太阳能空调系统与传统压缩制冷空调系统相比，可以充分利用太阳能，减少压缩制冷时的电耗，在节能环保方面颇具优势。
为提高吸收式制冷的效率，需要提高太阳能热水的温度。为此目前有聚焦式太阳能集热器，产生150℃左右的高温热源，从而驱动双效吸收机，使太阳能制冷总效率接近80%。但由于聚焦式系统投资高、系统复杂，还不能够大规模应用。太阳能空调系统投资高，投资回收困难，是规模化发展的瓶颈。
4、太阳能光伏建筑集成系统
太阳能光伏建筑集成技术是在建筑围护结构外表面铺设光伏组件，或直接取代外围护结构，将投射到建筑表面的太阳能转化为电能，供给建筑采暖、空调、照明和设备运行等，以替代常规电能。常见的光伏建筑集成系统主要有光伏屋顶、光伏幕墙、光伏遮阳板、光伏天窗等。光伏电池与建筑围护结构相结合，夏季有利于建筑物的遮阳隔热，但到冬季则不利于采光采暖，如何综合评价光伏建筑集成系统对于建筑物全年的能量贡献率，还有待深入研究。并网运行时最节约、有效、环保的运行方式，但目前在并网技术和政策上还存在障碍。
三、地下浅层能量利用技术
地球作为能量库, 自身以年为周期实现能量循环平衡和冷、热交替变化。地下冬暖夏凉特点,使其成为热泵的理想热源。当热泵运行时, 不但实现供热或供冷, 还将伴随冷量或热量交替地下蓄存, 夏蓄热, 冬回取, 冬蓄冷, 夏回取, 将地下分别作为冬季热库和夏季冷库, 实现可再生能源的循环再生化利用。同时, 地下又作为其它可再生能源( 如太阳能) 补充能量的巨大储藏库, 实施主动地下蓄能。如地下换热器技术、地下传热强化技术、地下换热系统布控技术等。
四、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。
总之建筑节能是国家的重大能源战略之一, 开发利用可再生能源于“绿色建筑”中是一项远有前，景, 近有实效的事业, 对我国优化能源结构、缓解能源与环境危机具有重要意义。同时, 我们必须依靠各种节能技术, 在能源系统的各个环节提高能源利用率, 缓解化石能源的枯竭, 大幅度减少环境污染及温室气体排放, 搭建通往未来高效、洁净、永续利用能源时代的桥梁。
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(03)
[2] 陈加宝,周晋,张国强. 建筑节能技术(5) 可再生能源在建筑中的应用[J]. 大众用电. 2007(05)
[3] 赵忠超,Branko Simanic,程林. 既有建筑采用可再生能源节能改造技术分析[J]. 建筑经济. 2009(02)
[4] 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(07)
[5] 孙连慧. 太阳能—空气源复合热泵系统在工程中的应用[J]. 天津建设科技. 2009(04)
关键词：可再生；能源；建筑设计；利用
中图分类号：P754.1 文献标识码：A 文章编号：
随着社会的发展和进步，人类对能源的消耗越来越多。据有关专家估计，若按目前的开采水平，我国的石油资源和东部的煤炭资源将在2030年耗尽。我国的能源生产消费结构中煤炭始终占有较大的比重，同时常规能源的使用也给环境带来了越来越多的问题，过多的CO2 排放时的温室效应加剧。因此，推广可再生能源日益紧迫。
一、风能在建筑设计中的利用
我国的风能资源十分丰富， 在10 m 高度层陆地风能资源总储量约有32.26×108 kW， 可供开发利用的约占16%， 只要有能使树叶摇动的微风， 风电就可以为建筑提供源源不断的绿色能源。因此风电是一种清洁、可再生、分布广泛和运营成本低廉的高效能源。如在加拿大多伦多， 安装在国家展览馆的风力发电机至今已经生产了超过100×104 kW·h 的电能。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。
二、太阳能在建筑设计中的利用
太阳能可以成为建筑物供热（生活热水、采暖）、空调及照明、供电的主要能源。太阳能与建筑结合，使建筑物的屋面、墙体、外窗等外围护结构成为太阳能集热器和光电版的附着载体，既充分利用了太阳能源，又不破坏建筑物外观，甚至可以成为很好的建筑景观。
1、太阳能热水系统
太阳能热水系统是目前技术最成熟、应用最广泛、产业化发展最快的太阳能应用技术，主要用于为建筑物提供生活热水。太阳能集热器是太阳能利用的最重要组成部分，其性能和成本是太阳能热水系统成败的关键。集热器分平板式和全玻璃真空管式。平板式集熱器突出的优点是便于与建筑物相结合；真空管式集热器相对热效率比较高，我国的生产能力和技术水平处于世界领先地位。为了适应与建筑结合，成为建筑部品的需要，生产企业研发生产出分离式热水器，即水箱与集热器分离。太阳能热水器安装的部位从只在屋顶上安装，发展到安装在阳台板上或墙立面上，或与遮阳篷、景观构件相结合。热水系统从以户为单位发展到一个单元、一栋楼为一个热水系统，采用集中水箱强制承压循环水控制。热水系统形式多样，如定温产水系统、温差循环系统、双回路水——水交换系统、定温——温差循环系统、直接式机械循环系统、间接式双回路排回系统等。
国家出台了一系列相关标准规范，以指导、规范太阳能热水系统在建筑领域的应用。对太阳能热水系统与建筑结合提出具体要求，例如，集热器的安装方式：贴附在坡屋顶上，排列在平屋顶上的集热器阵列被完全遮蔽，不破坏建筑立面美观和城市景观；系统形式：太阳能集热器本体和贮热水箱分离，水箱放在室内——设备间、阁楼等；安全性：满足建筑规范的抗风、抗雪、抗震、防水、防雷要求，有确保不危及人身安全的措施；维护管理：便于维修和更换部件，至少15年以上的工作寿命。太阳能集热器系统各种预埋件及热水系统管线（冷、热、回水管，各种信号控制线缆）要有与建筑、结构、电气相配合的措施。
2、太阳能采暖系统
太阳能采暖系统一般分为两种模式：被动式和主动式。被动式太阳能采暖是根据太阳高度角冬季低夏季高的自然特征，通过合理设计，依靠建筑物结构自身来完成集热、贮热和释热功能的采暖系统。被动式采暖系统结构简单，造价不高，节能效果显著。目前已成为世界各国推广的太阳能采暖主流技术。被动式太阳能采暖系统也存在缺陷，由于其蓄热能力较差，致使夜晚和冬季供热品质较低，夏季降温效果也比较差。
太阳能热水系统的技术发展为主动式太阳能采暖的应用奠定了基础。采用主动式太阳能采暖，降低系统温度以提高集热器效率是提高整个系统效率的关键。采用地板辐射采暖恰好与太阳能热水系统的特性相匹配。地板辐射采暖不需要较高温度的热水即可得到很好的采暖效果，同时混凝土地面又是良好的蓄热体，可以储存太阳能热水的热量。建造低能耗建筑，应将被动式和主动式太阳能采暖系统有效地组合起来，发挥各自优势，达到最大限度地利用太阳能。
3、太阳能空调系统
根据驱动机制的不同，太阳能空调系统分为三类：光热转换以热能驱动的太阳能吸收式空调系统、光电转换以电能驱动的太阳能空调系统、光化转换以化学反应来制冷或供热的太阳能空调系统。太阳能空调系统与传统压缩制冷空调系统相比，可以充分利用太阳能，减少压缩制冷时的电耗，在节能环保方面颇具优势。
为提高吸收式制冷的效率，需要提高太阳能热水的温度。为此目前有聚焦式太阳能集热器，产生150℃左右的高温热源，从而驱动双效吸收机，使太阳能制冷总效率接近80%。但由于聚焦式系统投资高、系统复杂，还不能够大规模应用。太阳能空调系统投资高，投资回收困难，是规模化发展的瓶颈。
4、太阳能光伏建筑集成系统
太阳能光伏建筑集成技术是在建筑围护结构外表面铺设光伏组件，或直接取代外围护结构，将投射到建筑表面的太阳能转化为电能，供给建筑采暖、空调、照明和设备运行等，以替代常规电能。常见的光伏建筑集成系统主要有光伏屋顶、光伏幕墙、光伏遮阳板、光伏天窗等。光伏电池与建筑围护结构相结合，夏季有利于建筑物的遮阳隔热，但到冬季则不利于采光采暖，如何综合评价光伏建筑集成系统对于建筑物全年的能量贡献率，还有待深入研究。并网运行时最节约、有效、环保的运行方式，但目前在并网技术和政策上还存在障碍。
三、地下浅层能量利用技术
地球作为能量库, 自身以年为周期实现能量循环平衡和冷、热交替变化。地下冬暖夏凉特点,使其成为热泵的理想热源。当热泵运行时, 不但实现供热或供冷, 还将伴随冷量或热量交替地下蓄存, 夏蓄热, 冬回取, 冬蓄冷, 夏回取, 将地下分别作为冬季热库和夏季冷库, 实现可再生能源的循环再生化利用。同时, 地下又作为其它可再生能源( 如太阳能) 补充能量的巨大储藏库, 实施主动地下蓄能。如地下换热器技术、地下传热强化技术、地下换热系统布控技术等。
四、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。
总之建筑节能是国家的重大能源战略之一, 开发利用可再生能源于“绿色建筑”中是一项远有前，景, 近有实效的事业, 对我国优化能源结构、缓解能源与环境危机具有重要意义。同时, 我们必须依靠各种节能技术, 在能源系统的各个环节提高能源利用率, 缓解化石能源的枯竭, 大幅度减少环境污染及温室气体排放, 搭建通往未来高效、洁净、永续利用能源时代的桥梁。
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(03)
[2] 陈加宝,周晋,张国强. 建筑节能技术(5) 可再生能源在建筑中的应用[J]. 大众用电. 2007(05)
[3] 赵忠超,Branko Simanic,程林. 既有建筑采用可再生能源节能改造技术分析[J]. 建筑经济. 2009(02)
[4] 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(07)
[5] 孙连慧. 太阳能—空气源复合热泵系统在工程中的应用[J]. 天津建设科技. 2009(04)