摘 要：在社会经济高速发展的背景下，能源危机日益严重。可再生能源利用成为了社会的热点话题，各个国家对此都十分关注。本文首先阐述了可再生能源的种类，并对可再生能源应用的原因进行分析，最后结合实际工程案例，对可再生能源在建筑设计中的利用进行说明，具体包括风能的利用、太阳能的利用、地热能利用以及其他种类可再生能源的利用，希望对促进我国建筑行业发展有所帮助。
关键词：可再生能源;建筑设计;太阳能
在资源日益枯竭的背景下，世界各国将注意力转移到了可再生能源的利用上，就实际情况来看，可再生能源利用已经取得了一定的成果。在建筑设计中利用可再生能源，有利于减少非可再生资源的使用量，与此同时，还可以为建筑种类的创新和完善创造有利的条件。暖通空调工程等绿色建筑就是其中的代表。因此对可再生能源在建筑设计中的利用进行探索，具有十分重要的意义。
一、可再生能源概念和种类
（一）可再生能源的概念
所谓的可再生能源指的是可以在自然中循环再生的能源，具有取之不尽，用之不竭的特点，无需人力介入即可不断再生，是相对于非可再生能源的一种能源。
（二）可再生能源的种类
可再生能源包括以下能源种类：1、太阳能，所谓的太阳能就是太阳产生的能量，太阳能可以在建筑设计中起到加热、照明、发电和制冷供暖等功能，是建筑设计中应用最为普遍的可再生能源[1]。2、风能，风能是指风在流动过程中产生的负载能量，因此空气密度和风速直接关系到风能的大小。目前，这种可再生能源在发电领域应用广泛，比如：风力发电厂。3、水能，在风和太阳热度的影响下，水会被蒸发，蒸发过后就会产生的水蒸气，水蒸气进入大气遇到冷空气就会降雨和降雪，雨雪降落至地面，就会形成河流和湖泊。而河流和湖泊中水会在地势条件和风的影响下不断流动，水在流动时就会产生能量，人们会通过修建水库的方式，对水的动能进行捕捉和利用，发电是水能的主要应用方式。4、生物能，这里所说的生物能指的是有机物质，在日常生活中生物能可以用于制作各类材料和化学制品。5、地热能，地热能是地球内部产生的能源，目前，在发电领域和建筑内部制冷制热中起到了十分良好的应用效果。除了上述可再生能源之外，潮汐能、破浪能同属可再生能源，但是应用较少，本文不会对这些能源进行过多的赘述。
二、建筑设计中利用可再生能源的原因和重要性
在社会经济发展的同时，生活生产对于能源的消耗日益增加，全球能源的储量也逐渐减少，仅靠非可再生能源很难满足经济发展的需求，能源危机问题的解决已经刻不容缓。科学技术的不断进步，为可再生能源利用创造了有利条件，通过科学技术的使用，深入分析和研究可再生能源，促使其代替非可再生能源成为了科学技术领域的研究重点。建筑行业作为社会经济发展的支柱性产业之一，在建筑工程建设和发展过程中，需要耗费大量的能源。就建筑而言，现代建筑不仅要满足人们的居住需要，还要提高人们的生活质量。在建筑设计中利用可再生能源，通过环保设计理念和绿色材料的使用，能够在降低能源消耗量的同时，促进建筑行业的发展[2]。
三、可再生能源在建筑设计中的具体应用
某建筑工程位于北京市，建筑面积为3万㎡，其中地上面积为2.1万㎡，地下面积为9000㎡，楼高20层，属于住宅建筑。该建筑在设计过程中积极响应绿色节能理念，对可再生能源進行了利用，且取得良好的应用效果，具体表现在以下方面：
（一）建筑设计中风能的应用
在建筑设计过程中，对风能的应用方式为风能发电和内部通风换气。但是在利用风能时，需要对建筑所在地区的气候特点和地势条件进行考虑。比如：我国南方沿海地区，气候较为炎热和潮湿，所以在进行建筑规划过程中，设计人员应该科学合理的设计建筑物体量和建筑群的组合形式，确保布局的合理性，其目的在于使建筑阴阳面产生较大的风压差值，使建筑内部空气流通性得到提升，保持建筑内部的空气循环，从而增强建筑物的通风换气的效果。由于上述建筑工程位于城市的中心区域，这片区域空气流 通行较差，如果不加以设计就很难对风能进行利用。因此，设计师将捕风装置设置于建筑顶部，通过对风能垂直分布特点的有效利用，从而起到改善建筑内部空气环境的目的，以满足人们的居住需求。此外，上述建筑工程设计人员为保证设计的合理性，在设计之前，对施工现场进行了地质勘查，并收集掌握了当地的气候特点，实现对建筑物开口和位置的确定，最终使建筑物内大多数房间能够有效通风[3]。
（二）太阳能在建筑设计中的应用
在建筑设计中，太阳能的应用技术方式有许多种，具体包括被动应用、主动应用和太阳能发电。被动应用技术主要是指通合理布置建筑周围环境和朝向，同时还要优化处理建筑外部形态和空间，选择合适的施工材料和结构类型，促使建筑可以对太阳能源进行收集、存储和分配，最终使太阳能的作用得以充分发挥。主动应用技术是指利用新型施工材料和太阳能设备构建太阳能应用系统，利用太阳能对建筑物内部的温度和湿度进行调整。例如：暖通空调工程就属于此类建筑的代表。半导体的光电效应是太阳能光电技术的应用基础，通过太阳能电池板、充电控制器和太阳能热电池的安装，在建筑物内部形成太阳能发电系统，有利于减少电能的使用量，建筑运行成本也会随之下降，与此同时，还能起到保护环境的目的。
例如：北京大学就在建筑设计之中应用了可再生能源利用技术。结合建筑工程的规划情况，合理选择建筑工程的所在位置，然后依据基地的特点，确定了一字型的建筑布局方式，使建筑形体更加简单和规整，以减少建筑物的外表面积，降低建筑体形系数，从而起到降低建筑耗能的目的，有利于达成节能要求。实验建筑的外围墙由蒸压粉煤灰加气混凝土块以及有机硅保温砂浆组成，将这两类材料作为外围墙，可以使建筑外围结构的传热系数下降。与此同时，将太阳能发电系统安装与建筑顶端，通过太阳能发电的方式，为建筑物供电。建筑室内的空调系统也采用了地源热泵技术，通过对地热能源的充分利用，对室内温度进行有效调节。该建筑还利用了风发电技术和光导纤维技术等可再生能源利用技术，使建筑物的节能效果得以充分彰显。
（三）地热能的应用
通过上述分析得知，地热能由两部组成，分别为：（1）地球内部存在的放射性元素在衰变后散发出的热能;（2）地球表层接收太阳能后产生的热能。在上述两类地热能之中，第一种地热能的存在形式为水蒸气和地下热水，因而具有较高的温度，在建筑设计中起到的作用为发电和供暖。目前，我国对于这项技术的研究已经趋于成熟;第二种地热能的开发成本和难度相对较低，很容易被开发和利用，环境和地理因素对能源开发影响较小，究其原因，主要是此类地热能在地表存储，容易被开发和利用。可以将其应用于供暖和制冷设计之中，现阶段，地热能在空调行业中被广泛应用。上述建筑工程同样对地热能进行了应用，其应用大大改善了建筑内部的环境，起到了节约能源，保护环境的目的。
（四）其他可再生能源的利用
除了上述几种可再生能源之外，生物质能同样具有较高的利用价值，伴随着近些年城市规模的不断扩大以及人口的不斷增加，国内各大城市皆出现了不同程度的能源危机，城市生活产生了大量的垃圾，在破坏城市环境的同时，也影响了社会经济发展成果。对于此类情况，设计人员可以在建筑设计过程中，在建筑物的下方设置一个垃圾存储空间，这个存储空间为半封闭存储空间，然后定期将垃圾运送至存储空间之中，统一焚烧，并利用焚烧产生的热能进行发电和供暖。此外，潮汐能是十分具有开发潜力的可再生能源，沿海地区城市可以在建筑设计过程中，对潮汐能进行利用。比如：设计人员可以通过地下管道，利用潮汐能发电，以满足建筑物的用电需求，最终实现降低运行成本，节约自然资源的目的。
四、结语
综上所述，本文通过结合实际案例，对可再生能源在建筑设计中的利用进行了简要说明，认为在能源日益枯竭的背景下，在建筑设计中利用可再生能源十分重要。因此，建筑行业应该重视可再生能源利用技术的研究，以提高建筑设计水平，促进绿色节能建筑的发展。
参考文献：
[1]刘金铭.可再生能源在建筑节能中的应用[J].技术与市场，2017，10（10）：26-27.
[2]孟宪建.浅析可再生能源在绿色建筑设计中应用[J].能源与节能2016，12（21）：40-41.
[3]王笑平.建筑设计中可再生能源利用分析[J].中华民居（下旬刊），2015，06（06）：90-91.
作者简介：钱进（1982-），男，硕士研究生，工程师，主要从事建筑设计工作。
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