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摘要:随着社会的不断发展，生态环境已遭到严重破坏，建筑行业引起的生态环境污染日益突显，如何将建筑生态化、可利用能源再生化已成为关键问题。通过建筑能耗现状分析，结合生态建筑的设计理念，并通过分析可再生能源使用中存在的问题，提出了生态建筑中可再生能源使用的优化计算方法，使可再生能源在建筑设计中变得更为合理经济，避免使用的盲目性，实现了其真正的利用价值。
关键词:生态环境，建筑生态化，建筑能耗
1研究背景
1．1建筑能耗现状分析
随着社会的发展，环境污染问题已经成为世界人民关注的焦点。环境的破坏主要体现在对于环境资源的过度使用以及使用过程中污染的排放。全球变暖，大气污染，臭氧层破坏，水土流失等问题的出现逐步加剧了人们对于环境问题的重视程度，并且能源的过量使用必然导致能源的短缺，将会对人类的生产生活构成威胁。同时，对于我国等发展中国家来讲，都正处于高速发展的重要时期，取得了许多骄人的成绩，但成绩的背后却以环境的污染作为代价。近年来，能源的大量消耗打破了供需平衡的生态链，使得我国本就存在的人均能源量少，能源利用率低的问题更加突显。建筑行业作为我国人民“衣食住行”基本需求的重要保障，是目前发展最为迅速的行业之一。目前我国建筑能耗约占社会总能耗的1/3，我国北方采暖城市居住面积只占全国城市居住面积的10%，但建筑能耗却占到40%。我国是人口大国，随着人民生活水平的提高，消耗于建筑之上的能源还会逐步增多，因为建筑而产生的污染也会逐步增加，设计出节约能源、减少污染的生态建筑则是建筑设计行业的当务之急。
1．2生态建筑的概念
生态建筑简称ECO，ECO是Eco-build的缩写，是根据当地的自然生态环境，运用生态学、建筑技术科学的基本原理和现代科学技术手段等，合理安排并组织建筑与其他相关因素之间的关系，使建筑和环境之间成为一个有机的结合体，同时具有良好的室内气候条件和较强的生物气候调节能力，以满足人们居住生活的环境舒适，使人、建筑与自然生态环境之间形成一个良性循环系统。生态建筑的概念产生于20世纪60年代，它的产生架构于建筑长期发展的理念之上，意大利建筑师保罗把生态学理论与建筑设计相互结合，达到建筑与自然间的相互和谐。生态建筑应该遵循环境的生长而建造，注重节能及新能源的运用，最大程度避免对于环境的污染和破坏。生态建筑设计的理念应该包括以下几个方面:1)顺应自然:应当适应环境并遵循环境的生长趋势，做到与自然环境和谐统一。2)节约能源:在建筑的体型、构造等方面尽量的达到更加自然的采光通风效果，尽量的节约能源，并且在建筑的材料选择方面，尽量减少材料的使用，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类、无污染的可再生资源，包含太阳能、风能、地热能、生物质能等。对于生态建筑设计已有的实践不计其数，对于选型、材料、构造以及新能源方面的探索都已经做出了一定的成绩，本文笔者主要想从可再生能源方面提出一些问题和看法，望能对生态建筑的发展增添力量。
2可再生能源
2．1可再生能源的发展及种类
近年来，能源问题成为各行各业所关注的焦点。能源的过度使用已经使得我们赖以生存的地球不堪重负。在城市建设的方面，供电以及供热(冷)的能源消耗巨大，传统石油类能源的大量使用以及对于环境的巨大污染，使得人们不断的思考能源的节约和合理利用的问题。可再生能源包括太阳能、水力、风力、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能等，它们在自然界可以循环再生。可再生能源作为新兴的使用能源，受到了广泛关注，它的“取之不尽，用之不竭”以及不污染环境的主要特点，适用于改造能源危机以及能源污染的现状。
2．2可再生能源使用中存在的问题
可再生能源的利用已经初见成效，但却仍然存在一定的问题。首先，可再生能源的技术较为先进，使用的设备材料都较为昂贵，并且设备的材料制造和回收对环境仍造成不小的污染，主要是由于政府的相关补贴相对较少，对于可再生技术的研发力度以及普及范围较小，使得可再生资源的使用范围较小。其次，可再生能源使用的管理较为混乱，没有明确的条例给予使用者及设备厂商相关的规定，使得可再生能源的使用随意性较大，管理性较差。最后，笔者认为大部分可再生能源的使用者都走入了能源使用的误区，受到政府导向、新技术的宣传、客户的需求等方面的影响，盲目的使用新型的设备，没有进行合理的计量以及规划，对外的宣传中又造成“恶性循环”，使得人们对于眼花缭乱的新技术盲目崇拜，而忽略了很难达到的能源节约效果以及背后高昂的工程造价。
3可再生能源的优化使用
3．1可再生能源的优化计算
对于可再生能源使用中的问题，笔者提出一套较为简单的能源使用成本的优化计算方法，希望能够减少能源的盲目利用，真正实现能源的利用价值。此套方法中笔者设定了较为理想的状态下，某单体民用建筑利用可再生能源的优化计算分析，使其在尽可能的利用可再生能源的基础上，尽可能使维持正常运转的成本降到最低，即尽可能取得最大的经济效益。在可再生能源的配置方面，考虑到资源的分布(生物质资源存在一定的分布局限性)以及目前可再生能源在单体建筑利用的成熟度(风力资源普遍用于大面积区域)等问题，主要选择太阳能以及地热能的供电、供热作为研究对象，不能满足的部分以电网的供电、供热作为补充。由给出的限定条件不难算出，整栋完全采用太阳能发电的总成本要远远大于完全采用太阳能供热的总成本，可以看出对于单体建筑的可再生能源的利用，并非越多越好，而是给出合适的比例，达到经济利益的最大化。
3．2结论与展望
综合考虑以上公式的限定条件下，通过优化算法求得min(f总)，得到多种优化组合，再根据实际情况进行选择。通过运用此种计算方法，能够使可再生能源的利用得到进一步优化，避免了盲目使用，使可再生能源的利用经济合理，能够实现其真正的使用价值，但目前仍存在以下问题:首先，目前对于可再生能源在建筑物中的应用技术仍不成熟，成本造价仍相对昂贵。在应用层面，设计师应以节约和保护环境为前提，计算成本的前提下，合理利用能源设备;在开发层面，应当以降低可再生能源设备的造价成本为主要目的，普及可再生能源的利用。其次，由于专业的局限性，文中提出的优化计算并不够精确和详细，具体的操作需要能源、市场经济学等多种专业之间相互的配合，依据具体的项目调整公式以及相关参数;同时可以运用类似公式求得污染的最小值等参数进行整合的优化分析。此外，可再生能源的利用作为发展的趋势，政府应当给予更多的支持并且制定较为详细的管理和运行制度，使得可再生资源获得更大的发展空间。
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作者:颜艳 单位:中国电建集团河南省电力勘测设计院有限公司
