鄭星宇

中國(guó)瑞林工程技術(shù)有限公

可再生能源在建筑設(shè)計(jì)中的利用探微

鄭星宇

中國(guó)瑞林工程技術(shù)有限公

對(duì)于建筑工程項(xiàng)目的后續(xù)發(fā)展改進(jìn)而言，可再生能源的運(yùn)用是比較重要的一個(gè)手段，這種可再生能源的運(yùn)用能夠較好提升建筑物運(yùn)行的節(jié)能效果，進(jìn)而也就能夠保障建筑物在后續(xù)應(yīng)用過(guò)程中體現(xiàn)出理想的可持續(xù)發(fā)展水平，降低了當(dāng)前建筑工程項(xiàng)目中因?yàn)槟茉聪倪^(guò)度而帶來(lái)的一些問(wèn)題和局限，值得進(jìn)行深入研究和探索。本文筆者根據(jù)工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)可再生能源在建筑設(shè)計(jì)中的利用進(jìn)行了分析探討。

建筑設(shè)計(jì)；可再生能源；利用

1 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的重要性

1.1 有利于緩解污染

現(xiàn)如今，人們對(duì)于健康問(wèn)題越來(lái)越重視，在建筑設(shè)計(jì)中，融入節(jié)能理念，充分利用可再生能源，能夠有效緩解污染問(wèn)題，通過(guò)優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)，有利于減少建筑工程施工和使用過(guò)程中的能源浪費(fèi)問(wèn)題，盡量避免對(duì)水源、光等造成污染。

1.2 有利于可持續(xù)發(fā)展

可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略是我國(guó)前幾年提出的重要戰(zhàn)略舉措之一，現(xiàn)如今，能源問(wèn)題及環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)成為制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。在建筑設(shè)計(jì)中，通過(guò)利用可再生能源，提高建筑工程節(jié)能性能，符合當(dāng)前社會(huì)對(duì)于建筑工程的實(shí)際要求以及可持續(xù)發(fā)展理念。

1.3 國(guó)家可持續(xù)發(fā)展

需要現(xiàn)如今，我國(guó)能源浪費(fèi)嚴(yán)重，環(huán)境、能源的問(wèn)題已經(jīng)成為國(guó)家發(fā)展中亟待解決的問(wèn)題。為了盡量減少能源浪費(fèi)問(wèn)題，在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須將建筑設(shè)計(jì)與節(jié)能理念相結(jié)合。

2 可再生能源的類(lèi)型

2.1 太陽(yáng)能

太陽(yáng)能，此種能源既可以被直接應(yīng)用到建筑物的加熱和照明工作中，還能夠用來(lái)發(fā)電和制冷供暖等，所以被廣泛的應(yīng)用到商業(yè)和工業(yè)行業(yè)新行業(yè)之中。

2.2 風(fēng)能

風(fēng)能指的是風(fēng)在流動(dòng)過(guò)程中的負(fù)載能量，風(fēng)能的大小受到空氣密度以及風(fēng)速的影響，現(xiàn)如今，風(fēng)能主要被應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電廠(chǎng)建設(shè)中。

2.3 水能

水能，當(dāng)風(fēng)的流動(dòng)和太陽(yáng)的熱度會(huì)導(dǎo)致水被蒸發(fā)，形成水蒸氣，當(dāng)水蒸氣進(jìn)入到大氣中時(shí)，就會(huì)形成雨和雪;當(dāng)大氣層中的雨雪降落到地面時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)河流和湖泊;而河流湖泊中的水在流動(dòng)的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的能量，我們破捕獲的這些能量就是水能，其主要是以水利發(fā)電的形式被人類(lèi)應(yīng)用的

3 可再生能源在建筑設(shè)計(jì)中的利用

3.1 太陽(yáng)能在建筑設(shè)計(jì)中的利用

太陽(yáng)能是十分重要的可再生能源，在建筑工程設(shè)計(jì)過(guò)程中利用太陽(yáng)能資源，應(yīng)該綜合考慮建筑工程房屋朝向、施工材料、附近建筑工程等因素。在建筑工程中，太陽(yáng)能主要是以集熱的方式儲(chǔ)存熱能，然后再進(jìn)行利用。

3.2 風(fēng)能在建筑設(shè)計(jì)中的利用

現(xiàn)如今，風(fēng)能已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于建筑工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，在建筑工程設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)利用風(fēng)能，能夠有效改善建筑工程內(nèi)部溫度，提高建筑工程舒適度。在建筑工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要對(duì)建筑工程之間的間距進(jìn)行可續(xù)合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)，綜合考慮建筑工程所在區(qū)域風(fēng)向特征，合理布局樓體朝向、室內(nèi)和室外規(guī)劃等。

3.3 水能在建筑設(shè)計(jì)中的利用

在建筑工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)充分結(jié)合建筑物所在地域的氣候因素、供水狀況與地理環(huán)境等，對(duì)水資源進(jìn)行回收利用，避免積水問(wèn)題破壞建筑物。水能在建筑工程設(shè)計(jì)中的利用方式主要為雨水和中水回收，具體而言，通過(guò)利用人工方式或者水資源流淌方式，收集雨水資源，并對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)、處理，然后將其應(yīng)用于消防用水、綠化用水等方面。

4 可再生能源應(yīng)用案例分析

某項(xiàng)目綜合樓屋面有合適空間可設(shè)置小型太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng),提供部分綜合樓普通照明電能。

該地屬于Ⅲ類(lèi)太陽(yáng)能資源豐富地區(qū),年平均日照時(shí)數(shù)為2000h左右,年太陽(yáng)總輻射量為4445MJ/m。緯度傾角平面年總輻照量為1205.94kWh/m(查表),在全國(guó)屬于中上水平。一年中除去1月、2月及12月日照較少外,其余各月日照條件均達(dá)到可利用標(biāo)準(zhǔn)。

4.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)類(lèi)型選擇

鑒于本項(xiàng)目照明部分負(fù)荷容量比較小,從投資因素考慮,新設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)不接入公共電網(wǎng)。為了合理利用可再生能源,確立光伏系統(tǒng)為分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)。

4.2 負(fù)荷計(jì)算

本綜合樓的普通照明由光伏發(fā)電系統(tǒng)提供電源;照明按8W/m計(jì)算。照明負(fù)荷功率: 941.9×8=7.5kW。

4.3 光伏發(fā)電容量選擇

考慮預(yù)留部分,室外照明負(fù)荷確立光伏系統(tǒng)容量為10kW。本項(xiàng)目采用的光伏組件技術(shù)參數(shù)如下表所示。

依據(jù)JGJ203-2010《民用建筑太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》的要求,本工程在屋面安裝光伏組件40塊,光伏組件面積為66m,安裝功率10kW。光伏系統(tǒng)發(fā)出的直流電能通過(guò)輸配電網(wǎng)絡(luò)輸送到一層配電房。

4.4 光伏系統(tǒng)年發(fā)電量計(jì)算

式中:En— —光伏系統(tǒng)年發(fā)電量,kWh;

Q— —緯度傾角平面年總輻照量,取1205.94kWh/m;

Ac— —光伏發(fā)電板面積,m;

η1— —光電轉(zhuǎn)換效率,取15%;

η2— —綜合發(fā)電效率,取80%。

經(jīng)過(guò)計(jì)算,本項(xiàng)目年總發(fā)電量En=9551kWh。本綜合樓項(xiàng)目總功率按120W/m考慮,總功率為941.9×120W=112kW;由可再生能源提供的電量比例Rc=10/112=8.9%。

4.5 經(jīng)濟(jì)效能評(píng)估分析

本項(xiàng)目太陽(yáng)能電池板總安裝功率10 k W, 年總發(fā)電量9 551 k Wh。目前, 光伏組件的價(jià)格為5.4～7.0元/W, 逆變和輸配電的價(jià)格約1.8～2.0元/W, 電氣設(shè)備及電纜的價(jià)格約為1.33元/W, 支架及基礎(chǔ)的價(jià)格約0.5～0.8元/W。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在建筑工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該積極利用可再生能源，從而提升建筑工程節(jié)能性能，比如在建筑工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)利用風(fēng)能和太陽(yáng)能，不僅能夠游俠哦節(jié)約自然資源，而且還能夠提升建筑工程舒適度。因此，在建筑工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該大力推廣和利用可再生能源，提高建筑工程舒適度，降低建筑能耗，促進(jìn)建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

[1]張曉明，路世翔，高姍，等．可再生能源在節(jié)能建筑中的應(yīng)用[J].可再生能源，2015(08)．