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摘要:隨著社會的不斷發展，生態環境已遭到嚴重破壞，建筑行業引起的生態環境污染日益突顯，如何將建筑生態化、可利用能源再生化已成為關鍵問題。通過建筑能耗現狀分析，結合生態建筑的設計理念，并通過分析可再生能源使用中存在的問題，提出了生態建筑中可再生能源使用的優化計算方法，使可再生能源在建筑設計中變得更為合理經濟，避免使用的盲目性，實現了其真正的利用價值。
關鍵詞:生態環境，建筑生態化，建筑能耗
1研究背景
1．1建筑能耗現狀分析
隨著社會的發展，環境污染問題已經成為世界人民關注的焦點。環境的破壞主要體現在對于環境資源的過度使用以及使用過程中污染的排放。全球變暖，大氣污染，臭氧層破壞，水土流失等問題的出現逐步加劇了人們對于環境問題的重視程度，并且能源的過量使用必然導致能源的短缺，將會對人類的生產生活構成威脅。同時，對于我國等發展中國家來講，都正處于高速發展的重要時期，取得了許多驕人的成績，但成績的背后卻以環境的污染作為代價。近年來，能源的大量消耗打破了供需平衡的生態鏈，使得我國本就存在的人均能源量少，能源利用率低的問題更加突顯。建筑行業作為我國人民“衣食住行”基本需求的重要保障，是目前發展最為迅速的行業之一。目前我國建筑能耗約占社會總能耗的1/3，我國北方采暖城市居住面積只占全國城市居住面積的10%，但建筑能耗卻占到40%。我國是人口大國，隨著人民生活水平的提高，消耗于建筑之上的能源還會逐步增多，因為建筑而產生的污染也會逐步增加，設計出節約能源、減少污染的生態建筑則是建筑設計行業的當務之急。
1．2生態建筑的概念
生態建筑簡稱ECO，ECO是Eco-build的縮寫，是根據當地的自然生態環境，運用生態學、建筑技術科學的基本原理和現代科學技術手段等，合理安排并組織建筑與其他相關因素之間的關系，使建筑和環境之間成為一個有機的結合體，同時具有良好的室內氣候條件和較強的生物氣候調節能力，以滿足人們居住生活的環境舒適，使人、建筑與自然生態環境之間形成一個良性循環系統。生態建筑的概念產生于20世紀60年代，它的產生架構于建筑長期發展的理念之上，意大利建筑師保羅把生態學理論與建筑設計相互結合，達到建筑與自然間的相互和諧。生態建筑應該遵循環境的生長而建造，注重節能及新能源的運用，最大程度避免對于環境的污染和破壞。生態建筑設計的理念應該包括以下幾個方面:1)順應自然:應當適應環境并遵循環境的生長趨勢，做到與自然環境和諧統一。2)節約能源:在建筑的體型、構造等方面盡量的達到更加自然的采光通風效果，盡量的節約能源，并且在建筑的材料選擇方面，盡量減少材料的使用，力求材料的可再生利用。3)新能源的使用:新能源主要指非石油類、無污染的可再生資源，包含太陽能、風能、地熱能、生物質能等。對于生態建筑設計已有的實踐不計其數，對于選型、材料、構造以及新能源方面的探索都已經做出了一定的成績，本文筆者主要想從可再生能源方面提出一些問題和看法，望能對生態建筑的發展增添力量。
2可再生能源
2．1可再生能源的發展及種類
近年來，能源問題成為各行各業所關注的焦點。能源的過度使用已經使得我們賴以生存的地球不堪重負。在城市建設的方面，供電以及供熱(冷)的能源消耗巨大，傳統石油類能源的大量使用以及對于環境的巨大污染，使得人們不斷的思考能源的節約和合理利用的問題。可再生能源包括太陽能、水力、風力、生物質能、波浪能、潮汐能、海洋溫差能等，它們在自然界可以循環再生。可再生能源作為新興的使用能源，受到了廣泛關注，它的“取之不盡，用之不竭”以及不污染環境的主要特點，適用于改造能源危機以及能源污染的現狀。
2．2可再生能源使用中存在的問題
可再生能源的利用已經初見成效，但卻仍然存在一定的問題。首先，可再生能源的技術較為先進，使用的設備材料都較為昂貴，并且設備的材料制造和回收對環境仍造成不小的污染，主要是由于政府的相關補貼相對較少，對于可再生技術的研發力度以及普及范圍較小，使得可再生資源的使用范圍較小。其次，可再生能源使用的管理較為混亂，沒有明確的條例給予使用者及設備廠商相關的規定，使得可再生能源的使用隨意性較大，管理性較差。最后，筆者認為大部分可再生能源的使用者都走入了能源使用的誤區，受到政府導向、新技術的宣傳、客戶的需求等方面的影響，盲目的使用新型的設備，沒有進行合理的計量以及規劃，對外的宣傳中又造成“惡性循環”，使得人們對于眼花繚亂的新技術盲目崇拜，而忽略了很難達到的能源節約效果以及背后高昂的工程造價。
3可再生能源的優化使用
3．1可再生能源的優化計算
對于可再生能源使用中的問題，筆者提出一套較為簡單的能源使用成本的優化計算方法，希望能夠減少能源的盲目利用，真正實現能源的利用價值。此套方法中筆者設定了較為理想的狀態下，某單體民用建筑利用可再生能源的優化計算分析，使其在盡可能的利用可再生能源的基礎上，盡可能使維持正常運轉的成本降到最低，即盡可能取得最大的經濟效益。在可再生能源的配置方面，考慮到資源的分布(生物質資源存在一定的分布局限性)以及目前可再生能源在單體建筑利用的成熟度(風力資源普遍用于大面積區域)等問題，主要選擇太陽能以及地熱能的供電、供熱作為研究對象，不能滿足的部分以電網的供電、供熱作為補充。由給出的限定條件不難算出，整棟完全采用太陽能發電的總成本要遠遠大于完全采用太陽能供熱的總成本，可以看出對于單體建筑的可再生能源的利用，并非越多越好，而是給出合適的比例，達到經濟利益的最大化。
3．2結論與展望
綜合考慮以上公式的限定條件下，通過優化算法求得min(f總)，得到多種優化組合，再根據實際情況進行選擇。通過運用此種計算方法，能夠使可再生能源的利用得到進一步優化，避免了盲目使用，使可再生能源的利用經濟合理，能夠實現其真正的使用價值，但目前仍存在以下問題:首先，目前對于可再生能源在建筑物中的應用技術仍不成熟，成本造價仍相對昂貴。在應用層面，設計師應以節約和保護環境為前提，計算成本的前提下，合理利用能源設備;在開發層面，應當以降低可再生能源設備的造價成本為主要目的，普及可再生能源的利用。其次，由于專業的局限性，文中提出的優化計算并不夠精確和詳細，具體的操作需要能源、市場經濟學等多種專業之間相互的配合，依據具體的項目調整公式以及相關參數;同時可以運用類似公式求得污染的最小值等參數進行整合的優化分析。此外，可再生能源的利用作為發展的趨勢，政府應當給予更多的支持并且制定較為詳細的管理和運行制度，使得可再生資源獲得更大的發展空間。
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作者:顏艷 單位:中國電建集團河南省電力勘測設計院有限公司
