基于可再生能源应用技术的建筑设计研究*

李达耀，刘富京，李盈采，王 丹

（北部湾大学，广西 钦州 535011）

人类社会的发展离不开能源，能源是人类赖以生存的基础。可再生能源是指能够重复产生的自然能源，比如太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等，具有对环境无害或危害极小、分布广泛、适宜就地开发等特点。现阶段，在我国的能源消耗当中，建筑能耗占据的比重较大，如何有效降低建筑能耗、提高可再生能源在建筑中的应用比例是建筑师迫切关注的问题。可再生能源技术运用在建筑领域能够有效解决传统能源不足的问题，降低大气污染，实现可再生能源的充分利用，促进建筑的节能发展，符合绿色环保理念，较适宜应用在建筑中的可再生能源主要有太阳能、浅层地热能和生物质能等[1]。但是目前可再生能源应用技术与建筑设计只是粗略的结合，并没有真正实现有机结合和一体化设计。本文从可再生能源应用技术与建筑设计结合的重要性出发，总结可再生能源应用技术与建筑设计相结合遇到的实际问题，为可再生能源技术在建筑设计中的应用提供参考。

2.1 促进建筑行业绿色发展

绿色发展是在传统发展模式上的一种创新，是建立在生态环境容量和资源承载力的约束条件下，将生态保护作为实现可持续发展重要支柱的一种新型发展模式[2]。绿色建筑指的是在建筑全生命周期中，能实现节约资源，做到保护环境、减少污染的建筑，给人们提供健康舒适的生活、工作环境，可最大限度地实现人与自然和谐共生的高质量建筑[3]。可再生能源与建筑设计相结合，即通过减少石油、天然气、煤炭等非可再生能源的使用，来达到降低环境污染程度、环境污染指数的成效，促进了建筑的绿色发展。绿色建筑是环境友好型的建筑，具有高效节能的特点，往往与场地、自然环境等因素紧密结合，在能有效满足使用功能的前提下，创造出人与自然和谐相处的环境[4]。可再生能源应用技术与建筑设计结合符合我国未来市场发展要求，与“十四五”规划及可持续发展战略相匹配。从全球范围来看，建筑用能占一次能源消耗的20%，在某些发达地区甚至高达45%[5]。目前，我国正处于加快推进城镇化、工业化和现代化的关键时期。建筑业、工业、交通运输业作为能源消耗的三大主力行业，其中建筑业实现绿色节能的潜力最大，实现途径最广。

2.2 体现以人为本的建筑理念

随着近些年全球经济高速发展，能源消耗日益增多，非可再生能源已经远远不能满足人类生活和生产的需要。步入可再生能源的新时代，人与自然的矛盾将得到一定的缓解，人与技术之间的关系也变得更加紧密，难以分割。人与技术相互建构，使两者之间的对立关系弱化。从核心能源的发展历程上看，每一轮能源的开发往往伴随着人与技术关系的变化，每一种能源的使用和发展也体现出人与技术的紧密相连[6]。可再生能源应用技术与建筑设计相结合，能实现充分利用自然界中未被利用的可再生能源，从根本上减少非可再生能源的浪费，为后人节省下宝贵的自然资源，所得的成果也将给社会带来巨大影响。由此可见，可再生能源应用技术与建筑设计相结合始终坚持以人为中心的态度，体现了以人为本的建筑理念。

2.3 减少污染及提升城乡居民生活质量

我国工业化发展以来，煤、石油、天然气等传统能源的消耗对生态环境造成了严重的破坏，能源消耗所导致的生态环境恶化日益显现。随着国际社会越来越关注CO2排放问题，我国未来能源使用问题也受到了来自外部压力的冲击[7]。可再生能源应用技术与建筑设计相结合不仅起到了节能的作用，也减少了化学有害物质的排放量和大气污染。

3.1 影响建筑外观、使用空间以及内部结构

将可再生能源应用到建筑领域，例如将太阳能技术应用到建筑设计上，一般需要在建筑物的墙面及其屋顶安装相应的太阳能设备。如果设计不当，将太阳能板安装在建筑物的墙面，会影响建筑物的美观度；
安装在建筑物顶部时，会占用一部分屋顶使用空间；
强行安装还有可能会破坏建筑物内部结构，影响其受力特性，进而造成安全隐患。可再生能源建筑一体化设计不仅能够合理地运用建筑空间，也可以为人们在建筑物内活动时提供更多便利，同时还可以在不破坏建筑物内部结构的基础上安装可再生能源的相关设备。

3.2 对设计人员要求较高

要实现可再生能源应用技术与建筑设计相结合，对设计人员的技术要求较高，即设计师既要掌握可再生能源应用技术，也要具备建筑设计专业知识。目前这类专业人员、研究人员十分稀缺，很多难题无法及时解决，进而造成工程无法开展。

3.3 成本较高

将可再生能源应用到建筑领域，会有两个时期投入费用较高，一个是工程开展准备时期，另一个是对可再生能源应用相关设备进行维护时期。由于可再生能源原材料的价格占总成本的70%～80%，因此原材料的优劣在很大程度上影响可再生能源产品的质量[8]。目前，我国在可再生能源与建筑设计结合研究领域的高端技术人员稀缺，前期准备工作开展时，培养相关技术人员的费用较高。将可再生能源与建筑设计结合，不仅要保障两者结合后建筑功能的正常使用，还要考虑到建筑外观的美观性等诸多因素，因此投入成本较高。另外，前期对可再生能源相关设备的调试以及对原材料的购买，都需要支付一笔不小的费用，前期的经济成本过高。可再生能源与建筑设计相结合在我国还未有较为成功的案例，考虑到未来可能出现的一系列问题，比如可再生能源相关设备在使用的过程中出现短路，遭到损坏等，需要邀请相关的技术人员来对设备进行检查、维修。这个过程不仅会花费很多的时间，还需要支出一笔不小的费用。因此，从前期可再生能源设备的调试以及原材料的购买到后期正常使用设备的维修，都需要支付较高的费用，成本过高也是两者结合的一大难题。

3.4 相关补贴政策实施

随着近些年来可再生能源行业的快速发展，我国对于可再生能源的补贴政策已经远不能满足当前市场的高速发展需求。可再生能源相关资金补贴政策和法律法规不够完善，相关部门统筹协调能力不足，存在补贴资金总额小、发放慢以及落实不到位等问题，直接影响到居民的正常生活，尤其是在我国一些贫困地区。此外，国家对于可再生能源发展的支持和激励力度不够，导致部分企业贷款难、贷款费用高，企业运营资金不足，储备资金不够，经营和后续发展受到影响。

3.5 可再生能源分布特点

我国地域辽阔，海岸线长，风能、太阳能等可再生资源丰富。我国东部地区人口密集，能源需求和能耗较大，且东部地区风能、太阳能等可再生能源较为匮乏，能源供给不足。我国西部地区海拔高、日照时间长且强度大，虽然该地区风能、太阳能等可再生资源较充沛，但利用率不高。此外，在我国辽阔的土地上，不同区域有着各自独特的自然资源条件，不同区域的风能、太阳能、水能、生物质能等可再生能源有着不一样的分布特点，可再生能源在不同区域的应用存在一定的差异。以太阳能为例，在我国，不同区域光辐射强度不一样，太阳能在不同地区的分布有着不均衡性。太阳能较为丰富的地区，太阳能在建筑领域的应用就较为充分，并且还可以运用到其他行业；
太阳能较为稀少的地区，辐射强度较弱，使得将太阳能运用到建筑上有一定的困难。从整体看，我国可再生能源较为丰富，具有较大的开发潜能和使用价值，但由于分布的不均衡性，导致可再生能源应用起来存在许多实际问题。如能将可再生能源应用技术与建筑设计相结合，充分发挥好我国在可再生能源分布上的优势，可以助力我国早日实现碳达峰、碳中和。

随着社会的不断发展和进步，对建筑设计的要求越来越高。可再生能源应用技术与建筑设计两者的有机结合，能够促进两者不断发展，同时也起到了减少污染和对大自然的保护作用。可再生能源应用技术与建筑设计相结合给现代建筑设计开辟了一个新的设计模式及思路，而新模式以及新思路给可再生能源应用技术的发展开辟了一个全新的发展前景，为可再生能源往后的发展道路指明了一个全新的方向。两者相互结合、相互促进的同时，也为往后建筑领域的设计理念、设计思路提供了一个全新的方向。可再生能源应用技术与建筑设计的相结合符合当前时代潮流的发展，同时也符合可持续发展战略要求。两者的结合有利于社会的持续发展，同时也促进了建筑领域绿色发展，起到了保护环境的作用，响应了“绿水青山就是金山银山”的号召。虽然可再生能源应用技术与建筑设计相结合的过程中还会遇到许多实际问题，但是在国家的大力支持下、整个社会的号召下以及整个人类的共同响应下，两者结合的发展与应用前景广阔。

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