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关于太阳能在景观设计中的应用初探节能 环保 生态 低碳作者： 国景协来源：本站原创发布时间：2010/12/23点击数： 1147摘要：从18世纪工业革命开始，随着人类利用自然资源的能力增强，带来了物质生活和生存环境的改善。但随之而来的是生态环境的破坏和环境污染日益加剧。尤其在发展的探索历程中，资源的大量开发及其不科学的利用，带来了一系列的环境问题。比如，化石燃料燃烧产生大量煤烟粉尘和硫氧化合物，内燃机产生大量含有有害物质的尾气，使空气受到污染；大量生活垃圾和工业废弃物任意堆积，形成二次污染源；城市建筑的凌乱，规划布局的不合理、色彩的不和谐，玻璃墙幕的阳光反射及各种杂乱无章的路标、广告、蜘蛛网似的电线、电话线以及工业噪声和交通噪声等形成都市污染。因此而带来的世界各地曾发生的多起严重的环境污染事件，如洛杉矶光化学烟雾事件、1952年英国伦敦烟雾事件、20世纪中期日本的水俣病等事件、1984年印度博帕尔农药厂毒气泄露事件。 现在，类似事件并未从根本上得到遏止。随着世界经济快速发展和发达国家向发展中国家转移污染，环境问题在更广大的地区出现和蔓延。无论是发达国家还是发展中国家，环境恶化都已成为制约经济和社会发展的重要因素，人类的生存发展正面临着前所未有的严峻挑战。 本题以太阳在景观设计中的具体应用为主题，以新颖的设立理念，设计有关具体案例，分析在景观设计中应用太阳能带来的科学性，实用性，适用性，方便性以及环保等特点，以科学发展观为出发点，为优化环境，为环保提供具体设施方案。 关键词： 项目设计理念 项目意义 节能 环保1、 引言如今，人类社会的生存与发展离不开各种机械能、分子内能、电能、化学能、原子能等物理或化学科学知识的应用。随着经济的发展、社会的进步，人们对能源提出越来越高的要求，寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题。现有电力能源的来源主要有3种，即火电、水电和核电。而太阳能是一种干净的可再生的新能源，它以其普遍性，无污染性，丰富等特点，越来越受到人们的亲睐，在人们生活、工作中有广泛的作用， 其中之一就是将太阳能转换为电能，太阳能电池就是利用太阳能工作的。 2、初探背景与意义21太阳能开发与利用背景 2.11、探索背景 太阳能是太阳内部或者表面的黑子连续不断的核聚变反应过程产生的能量。虽然太阳能资源总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍，但太阳能的能量密度低，而且它因地而异，因时而变，这是开发利用太阳能面临的主要问题。太阳能的这些特点会使它在整个综合能源体系中的作用受到一定的限制。 尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量的22亿分之一，但已高达173,000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳能所包括的范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。 比如，现在在各方面广泛应用的有铁路上采用太阳能供电，太阳能沼气，光电转换发电，太阳能电池，太阳能路灯，又如开始大量建设的太阳能光伏电站。无论是哪一方面，都对可持续发展，环保都有积极的作用。 因此，运用新颖设计理念而设计的设备，如本题所设计的通过景观区，社区常用到的房顶，亭子，长椅，铺装地面，挡土墙等设计为能将太阳能转化为电能的双功能设备，而转化得到的电能用于照明，喷泉等常用设施的供电。这样不仅能提高资源使用效率，降低成本，更能达到环保，节能等目标。 212、社会环保方面存在的问题 限于经济不发达，文化建设的不健全，目前全国范围内环保问题确实有待加强。最突出的是环境设施的设计问题和全民意识有待加强。而环境设施的设计就是本题所要研究和探讨的重点。相比火电，水电，核电等主要发电途经： 火电的缺点火电需要燃烧煤、石油等化石燃料。一方面化石燃料蕴藏量有限、越烧越少，正面临着枯竭的危险。据估计，全世界石油资源再有30年便将枯竭。另一方面燃烧燃料将排出二氧化碳和硫的氧化物，因此会导致温室效应和酸雨，恶化地球环境。 水电的缺点水电要淹没大量土地，有可能导致生态环境破坏，而且大型水库一旦塌崩，后果将不堪设想。另外，一个国家的水力资源也是有限的，而且还要受季节的影响。 核电的缺点核电在正常情况下固然是干净的，但万一发生核泄漏，后果同样是可怕的。前苏联切尔诺贝利核电站事故，已使900万人受到了不同程度的损害，而且这一影响并未终止。 太阳能满足新能源的条件这些都迫使人们去寻找新能源。新能源要同时符合两个条件：一是蕴藏丰富不会枯竭；二是安全、干净，不会威胁人类和破坏环境。目前找到的新能源主要有两种，一是太阳能，二是燃料电池。另外，风力发电，也可算是辅助性的新能源。其中，最理想的新能源是太阳能。2.2.1太阳能在景观设计中应用的特点：2.21.1太阳能的特点： 1）普遍性 太阳光照射的面积散布在地球大部分角落，仅差入射角不同而造成的光能有异，但至少不会被少数国家或地区垄断，造成无谓的能源危机。 2）永久性 太阳的能量极其庞大，科学家计算出至少有六百万年的期限，对於人类而言，这样的时间可谓是无限。 3）无污染性 现今使用最多的矿物能源，其滋生的问题不外是废物的处理，物体不灭，能源耗竭越多，产生污染也相对增加，太阳能则无危险性及污染性。在人类与自然和平共处的原则下，使用太阳能最不伤和气，且若设备使用得当，装置成后所需费用极少，而每年至少可生十的十七次方千瓦的电力。 煤炭、石油等矿物燃料产生的有害气体和废渣，而使用太阳能时不会带来污染，不会排放出任何对环境不良影响的物质，是一种清洁的能源。当然，大量使用太阳能之后，由於太阳能的充分利用，结果会使环境的温度稍微升高，但这种温升，不致对环境造成不良影响。 4）太阳能是人类可以利用的最丰富的能源 据估计，在过去漫长的十一亿年当中，太阳只消耗了它本身能量的2，今后数十亿年太阳也不会发生明显的变化，所以太阳可以作为人类永久性的能源，取之不尽、用之不竭。它给地面照射15分钟的能量，就足够全世界使用一年。 5）太阳能安全可性 核能发电会有核泄漏的危险，一旦核泄漏了便会造成极大的生态危机，而太阳能绝对没有这种情况，是十分可靠的。 2.21. 2、能发电的特点： 通过对生物质能、水能、风能和太阳能等几种常见新能源的对比分析，我们可以清晰地得出太阳能发电所具备的独特优势： 1）光伏发电可达1020倍：从新建电站所消耗能量与电站运行周期内的发电量之比，即能量的投入产出比看，目前光伏发电可达到1015倍，在光照良好的地区高的可达到15-20倍。其中生物质能、水能和风能本质上都是太阳能的某种转换形式和转化环节，其本质上还是来源于太阳辐射产生的能量； 2）光伏发电具有经济优势：从光伏电站建设成本来看，随着太阳能光伏发电的大规模应用和推广，尤其是上游晶体硅产业和光伏发电技术的日趋成熟，建筑房顶、外墙等平台的复合开发利用，每千瓦光伏电能的建设成本在2010年前后可能达到7000元1万元，相比其他可再生能源已具有同样的经济优势； 3）光电资源蕴含量高达96.64%：从我国可开发的资源蕴含量来看，学者和专家比较公认的数字，生物质能1亿千瓦，水电3.78亿千瓦，风电2.53亿千瓦，而太阳能是2.1万亿千瓦，只需开发1%即达到210亿千瓦；从其比例看，生物质能仅占0.46%，风电占1.74%，水电1.16%，而光电为96.64%； 4）碳排放量接近零且不污染环境：从目前各种发电方式的碳排放来看，不计算其上游环节：煤电为275克，油发电为204克，天然气发电为181克，风力发电为20克，而太阳能光伏发电则接近零排放。并且，在发电过程中没有废渣、废料、废水、废气排出，没有噪音，不产生对人体有害物质，不会污染环境； 5）转换环节最少最直接：从能量转换路线来看，太阳能发电的能量转换路线，是直接将太阳辐射能转换为电能，是所有可再生能源中对太阳能的转换环节最少、利用最直接的方式。一般来说，在整个生态环境的能量流动中，随着转换环节的增加，转换链条的拉长，能量的损失将呈几何级增加，并同时大大增加整个系统的运作成本和不稳定性。目前，晶体硅太阳能电池的转换效率实用水平在1520%之间，实验室水平最高目前已达35%； 6）最经济、最清洁、最环保：从资源条件尤其是土地占用来看，生物能、风能是较为苛刻的，而太阳能则很灵活和广泛。如果说太阳能发电要占用土地面积为1的话，风力则是太阳能的810倍，生物能则达到100倍。而水电，一个大型水坝的建成往往需要淹没数十到上百平方公里的土地。相比而言，太阳能发电不需要占用更多额外的土地，屋顶、墙面都可成为其应用的场所，还可利用我国广阔的沙漠，通过在沙漠上建造太阳能发电基地，直接降低沙漠地带直射到地表的太阳辐射，有效降低地表温度，减少蒸发量，进而使植物的存活和生长相当程度上成为可能，稳固并减少了沙丘，又向自然索取了我们需要的清洁可再生能源。由此可以看出，太阳能光伏发电是我们目前可以使用的能源中最经济、最清洁、最环保的可持续能源 ； 2.31太阳能在景观设计中的应用意义 (1) 提高资源效用 (2) 节能 (3) 环保 (4) 降低成本，节约资金 3、设计理念 3.1项目介绍 通过对目前对太阳能利用的各方面的研究，利用景观设计方面的专业知识，设计和探讨新的设计方案，本题主要项目内容：通过将在景观区与社区等场所常用的房顶，亭子，长椅，铺装地面，挡土墙等设施用另外设计方式设计为将太阳能转化为电能的双重功能的设施，而转化得到的电能则用于附近区域的照明，喷泉的供电，进而达到提高资源效用，节能，环保，降低成本，节约资金等目标，为可持续发展，和谐发展作出效力。 3.1.1具体案例设计与分析 类似如图的亭子，在一些旅游景观区域或社区都能随处可见。原本意义上的亭子，除了环境上的美观，更以能为人们提供舒适的环境为目标。而把亭子表面部分改进一下：用太阳能电池板取代，再相应的在周围有需要的地方设置一些灯具，将太阳能电池板吸取转化的电能用于灯具照明。这样不仅可以获取原材料为零元的电源，更能保证无污染，安全。尤其是在一些山区，没有电的地方，则可以用这种方法供电。更能达到提高资源效用，节能，环保，降低成本，节约资金等目标，为可持续发展，和谐发展作出效力。 类似如图的长椅在社区，公园等休闲场所都能遇见，并且一般周围都需要格式各样美观的灯具，这样更能美观。而换个角度，将制作长椅的材料进行更换，用太阳能电池板代替，并在表面覆盖不会炽热的材料，就能达到获得电能和提供座椅的双重效果。更能达到提高资源效用，节能，环保，降低成本，节约资金等目标，为可持续发展，和谐发展作出效力。类似的铺装和亭子设计，正是现在用的挺频繁的一种。再设计和建设的时候进行一些修改，让其表面的材质用太阳能电池板取代，将太阳能转化为电能，用于周围灯具照。这样就能达到双重效果。更能达到提高资源效用，节能，环保，降低成本，节约资金等目标，为可持续发展，和谐发展作出效力。 3.1.2景观设计目标、原则、依据 目标： 宏观：美化环境，完善环境 微观：实现好的经济效益和社会效益 总体来说， 本题通过科学的研讨提出新颖的设计理念，目标是是资源充分利用，提高资源效用，节约能源，美化环境，并同时提倡环境保护。充分利用场地上原有的建筑和设施，赋予新的使用功能。通过安排有限资源为人们创造安全，高效和舒适的环境。本题强调人类发展和资源及环境的可持续性。 原则： 一）以人为本体现博爱 环境设计的最终目的是应用社会、经济、艺术、科技、政治等综合手段，来满足人在城市环境中的存在与发展需求。它使城市环境充分容纳人们的各种活动，而更重要的是使处于该环境中的人感受到人类的高度气质，在美好而愉快的生活中鼓励人们的博爱和进取精神。人是城市空间的主体，任何空间环境设计都应以人的需求为出发点，体现出对人的关怀，时代在进步，人们的生活方式与行为方式也在随着发生变化，城市景观设计应适应变化的需求。 二）尊重自然显露自然自然环境是人类赖以生存和发展的基础，其地形地貌、河流湖泊、绿化植被等要素构成城市的宝贵景观资源，尊重并强化城市的自然景观特征，使人工环境与自然环境和谐共处，有助于城市特色的创造。古代人们利用风水学说在城址选择，房屋建造，使人与自然达成“天人合一”的境界方面为我们提供了极好的参考榜样。以其自然的柔性特征“软化”城市的硬体空间，为城市景观注入生气与活力 三 ） 保护资源、节约资源 设计中要尽可能使用再生原料制成的材料，尽可能将场地上的材料循环使用，最大限度地发挥材料的潜力，减少生产、加工、运输材料而消耗的能源，减少施工中的废弃物，并且保留当地的文化特点。充分利用场地上原有的建筑和设施，赋予新的使用功能。比如德国国际建筑展埃姆舍公园中众多的原有工业设施被改造成了展览馆、音乐厅、画廊、博物馆、办公、运动健身与娱乐建筑，得到了很好的利用。 依据： 1、太阳能独有的特点：.普遍性，永久性，无污染性，是最丰富的能源，安全可性 2、景观设计中的需要：尊重并强化城市的自然景观特征，使人工环境与自然环境和谐共处，有助于城市特色的创造 3、环保节能效果：无污染的特性，有助于环保，资源的充分利用则体现了节能特性。 4、符合实际环境设计需求：特殊环境需要特殊设计，本题分析的个点紧扣与实际环境联系，并为人们提供舒适，天人合一的景观设计为目标。 5、坚持了景观设计应该坚持的原则，具有可持续性：以人为本，体现博爱；尊重自然，显露自然；保护资源，节约资源。 3.1.3整体布局与设计特点 整体布局图：设计特点： 1、充分考虑到自然资源的特性及其利用：太阳能独有.普遍性，永久性，无污染性，是最丰富的能源，安全可性等特点，开发和利用太阳能是本题主要内容。 2、本题 尊重并强化城市的自然景观特征，使人工