論建筑節(jié)能與可再生能源應(yīng)用

曹嘉惠 李壽鑫

(遼寧工業(yè)大學(xué)，遼寧 錦州 121001)

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論建筑節(jié)能與可再生能源應(yīng)用

曹嘉惠 李壽鑫

(遼寧工業(yè)大學(xué)，遼寧 錦州 121001)

分析了可再生能源在建筑節(jié)能中存在的問題，從太陽能、地?zé)崮?、風(fēng)能、海洋能等方面，闡述了可再生能源在建筑節(jié)能中的應(yīng)用，指出將建筑節(jié)能與可再生能源相融合，能夠最大限度地降低建筑能耗。

建筑節(jié)能，可再生能源，太陽能，地?zé)崮?/p>

目前，大力發(fā)展可再生能源，提高能源效率，已成為我國甚至全世界國家的發(fā)展目標(biāo)。我國將風(fēng)能、水能、地?zé)崮?、太陽能等自然可利用的能源定義為可再生能源，并嘗試將這些可再生能源利用到建筑節(jié)能工作中，減少建筑能源消耗。因此，對于我國建筑企業(yè)和建筑設(shè)計師來說，建筑節(jié)能與可再生能源應(yīng)用是其關(guān)注并要解決的首要問題。

1 可再生能源在建筑節(jié)能中存在的問題

1.1 成本過高

在可再生能源與建筑節(jié)能工作中，成本過高是存在的首要問題。目前在建筑中使用的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，其過高的造價，給社會及建筑企業(yè)帶來過重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，且其技術(shù)要求高，很容易導(dǎo)致無法產(chǎn)生規(guī)模效應(yīng)的問題，很難進(jìn)行投資回收。此外，太陽能光伏電池制造成本較高，用于太陽能的發(fā)電成本與常規(guī)能源的使用成本差距較大，同時，設(shè)備多、系統(tǒng)復(fù)雜，也是建筑節(jié)能工作中不可回避的問題[1]。

1.2 技術(shù)難度

以太陽能為例，由于太陽能的輻射能量密度較低，因此在采光面積問題上需要建筑師們在建筑允許的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)大。且太陽能隨著氣候、晝夜等自然因素的變化而變化，使太陽能具備的不穩(wěn)定性弊端加大，這使得與建筑物所需的持續(xù)能源產(chǎn)生矛盾。在地?zé)崮芾弥?，地下的巖土層熱容量較大，但是受其較小的導(dǎo)熱系數(shù)和較差的熱擴(kuò)散能力影響，在開采地?zé)崮軙r，就要做大量的埋管工作，導(dǎo)致土地被大面積的利用，造成較大投資金額的情況發(fā)生。

2 可再生能源在建筑節(jié)能中的應(yīng)用

2.1 太陽能

把陽光、太陽熱量轉(zhuǎn)換為電能的一種能源是太陽能，太陽能是可再生能源之一，也是一種人們熟知的綠色能源。在我國建筑節(jié)能工作中，建筑師們通常對太陽能合理廣泛的應(yīng)用，以達(dá)到減少能源的目的[2]。

2.1.1 太陽能熱水系統(tǒng)

利用溫室原理，將太陽能通過科學(xué)技術(shù)手段轉(zhuǎn)化為熱能，并把熱量傳遞給水，從而獲得熱水，即是太陽能熱水系統(tǒng)。太陽能熱水系統(tǒng)利用了太陽能光熱技術(shù)，是目前太陽能技術(shù)中，應(yīng)用最廣泛的、發(fā)展最快的、最經(jīng)濟(jì)化的、科學(xué)技術(shù)最成熟的系統(tǒng)。蓄熱容量、太陽能集熱器、管道和控制系統(tǒng)等是太陽能熱水系統(tǒng)的主要組成部分。目前，我國家用的提供生活熱水的小型太陽能就是利用了太陽能熱水系統(tǒng)。隨著我國建筑節(jié)能政策的實行，我國將對太陽能熱水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，大力發(fā)展集中式太陽能熱水系統(tǒng)。集中式太陽能熱水系統(tǒng)就是將供熱基本單元以單棟住宅的形式，優(yōu)化了之前家用小型太陽能單獨家用的形式，給社會、經(jīng)濟(jì)及環(huán)境帶來了顯著的效益。未來，人均屋面面積將隨著城市高層建筑的增多而越來越少，導(dǎo)致建筑集熱器的采光、采暖面積受到限制，這就要求建筑必須使用集中式太陽能熱水系統(tǒng)。對傳統(tǒng)熱水系統(tǒng)加以改進(jìn)，調(diào)整太陽能集熱器的形式，安排太陽能熱水系統(tǒng)的輸水管道、電纜等設(shè)備，是將集中式太陽能熱水器應(yīng)用于建筑節(jié)能中的基礎(chǔ)。

2.1.2 太陽能采暖技術(shù)

主動式采暖及被動式采暖是太陽能采暖技術(shù)的兩種形式。通過建筑物的周圍環(huán)境及朝向，對建筑物建筑材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇，使存儲熱能可以合理的被建筑物汲取，從而達(dá)到采暖目的，即是被動式采暖技術(shù)。利用被動式采暖技術(shù)的應(yīng)用有太陽能溫室、太陽房等。通過控制陽光和空氣進(jìn)入建筑物的質(zhì)量，對建筑內(nèi)部合理的分配并儲存熱量是其特點。被動式采暖技術(shù)投資低，使用的設(shè)備簡單，對中小型建筑的設(shè)計比較適宜。但太陽能利用率低，且其具有不穩(wěn)定性，夜晚及陰雨天無法對室內(nèi)進(jìn)行供暖是其缺點。主動式供暖主要是通過借助設(shè)備，如太陽能集熱器、管道、換熱器等，對太陽能采暖工作進(jìn)行實現(xiàn)。主動式采暖技術(shù)一般是利用水作熱媒的技術(shù)，其采取的采暖方式以太陽能地板輻射居多。由于我國的太陽能主動式采暖技術(shù)發(fā)展緩慢，目前僅建成采暖試點工程，并沒有應(yīng)用到實際的建筑工作中。對建筑物采暖問題的解決，是減少能耗，實現(xiàn)建筑節(jié)能的方法之一[3]。

2.1.3 太陽能制冷技術(shù)

太陽能吸收式制冷技術(shù)、太陽能固體吸附式制冷技術(shù)、太陽能干燥冷卻制冷技術(shù)等都是太陽能制冷技術(shù)。其中，太陽能溴化鋰吸收制冷技術(shù)因其實用性廣、可靠性高及經(jīng)濟(jì)實惠等優(yōu)點，使用范圍較大，發(fā)展較成熟。在太陽能溴化鋰吸收制冷技術(shù)中，單效溴化鋰吸收制冷技術(shù)能最大發(fā)揮太陽能集熱器的功效，降低成本，在建筑節(jié)能應(yīng)用中被廣泛應(yīng)用。

2.2 地?zé)崮?/p>

貯存在地球內(nèi)部的熱能是地?zé)崮堋５責(zé)崮墚a(chǎn)生的熱能有兩種，一種是地球本身放射性元素在地球深層發(fā)生衰變，從而產(chǎn)生熱能。此種方式產(chǎn)生的熱能通常表現(xiàn)在水蒸氣和地下熱水中，尤其其溫度較高，且技術(shù)交成熟，所以在我國建筑節(jié)能的設(shè)計工作中，通常用在發(fā)電、供暖方面。此外，由地球淺層對太陽能熱量的接收，從而產(chǎn)生熱量，是地?zé)崮墚a(chǎn)生熱量的另一種形式。此種方式產(chǎn)生的熱能，溫度較低，開采技術(shù)較簡單、開采成本較低，且地理環(huán)境對其影響小，對于建筑物的供暖與制冷技術(shù)有很大幫助[4]。

淺層地?zé)崮艿哪芰恐饕獊碓从谔栞椛?，它蘊藏在地球淺表層的土壤砂石和水中，是太陽能和地?zé)崮芙Y(jié)合的產(chǎn)物。由于淺層地能的土壤溫度受四季變化影響小，夏季溫度低，冬季溫度高，再生長速度快，取之不盡用之不竭，所以淺層地能被廣泛應(yīng)用在我國建筑節(jié)能設(shè)計工作中。

2.3 風(fēng)能

風(fēng)能主要是利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相關(guān)設(shè)備，利用科技手段將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能的一種形式。目前，我國有關(guān)風(fēng)能技術(shù)較成熟，發(fā)展較快，且風(fēng)能具備經(jīng)濟(jì)效益及社會效益，因此風(fēng)能這種可再生能源被廣泛應(yīng)用。在我國風(fēng)力資源豐富的沿海地區(qū)，西北地區(qū)的建筑設(shè)計中，都將風(fēng)能應(yīng)用到建筑節(jié)能工作中，沒有明顯的溫室效應(yīng)、可靠性高、沒有有害氣體的排放、使用壽命長等優(yōu)點，成為我國建筑師們常用的清潔能源之一。

2.4 海洋能

同地?zé)崮懿煌?，海洋能是指蘊藏在海水中的能源，海洋能也是被廣泛利用的可再生能源之一。海洋能包括范圍廣，潮汐能、海水溫差能、海流能、波浪能、海水鹽差能等能量都屬于海洋能。其中，海流能及潮汐能兩種能源主要由月球?qū)μ柕囊ψ兓a(chǎn)生的，而其他能源均來源于太陽能。目前，我國對于海洋能的利用只是發(fā)電，如潮汐發(fā)電、波浪發(fā)電、海流發(fā)電等。海洋中的能量種類豐富、數(shù)量繁多，且海洋地理面積廣闊、分布廣泛。在我國建筑節(jié)能中利用海洋能，能很好的解決建筑物發(fā)電問題，有利于緩解我國電力工作緊張的局面，從而減少能源消耗[5]。

3 結(jié)語

本文從可再生能源在建筑節(jié)能中存在的問題、可再生能源在建筑節(jié)能中的應(yīng)用兩方面進(jìn)行分析，對當(dāng)代建筑師來說，如何優(yōu)化可再生資源的弊端，最大化利用可再生資源的優(yōu)點，將可再生資源與建筑節(jié)能工作完美融合，從而達(dá)到緩解能源消耗的目的，是目前建筑師們工作的重點。建筑師們在原有的小區(qū)規(guī)劃、能源管理及節(jié)能措施中，綜合利用太陽能、地?zé)崮堋L(fēng)能、海洋能等可再生能源，在做好建筑工作的基礎(chǔ)上，大力開展建筑節(jié)能設(shè)計工作，將建筑節(jié)能與可再生能源在建筑應(yīng)用中相融合，從而降低建筑能源消耗。

[1] 張英魁,張正梅.可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)及其發(fā)展前景[J].現(xiàn)代城市研究,2010(2):35-39.

[2] 康艷兵,馬志永.建筑節(jié)能領(lǐng)域可再生能源的利用方式[J].中國能源,2002(6):37-40.

[3] 劉金銘.可再生能源在建筑節(jié)能中的應(yīng)用[J].技術(shù)與市場,2013(10):26-27.

[4] 孫建梅,劉云昭.可再生能源在建筑節(jié)能中的應(yīng)用[J].綠色科技,2014(1):239-241.

[5] 陳 捷,潘琪斌,褚 豪.可再生能源技術(shù)在既有建筑節(jié)能改造中應(yīng)用的研究[J].企業(yè)導(dǎo)報,2014(6):139-141.

Discussion on building energy saving and renewable energy application

Cao Jiahui Li Shouxin

(LiaoningUniversityofIndustry,Jinzhou121001,China)

The thesis analyzes renewable energy problems in building energy saving, describes the application of renewable energy in building energy saving from aspects of solar energy, geothermal energy, wind energy and ocean energy, and points out that: the integrity of building energy saving and renewable energy can reduce building energy consumption as much as possible.

building energy saving, renewable energy, solar energy, geothermal energy

1009-6825(2016)28-0174-02

2016-07-25

曹嘉惠(1992- )，女，在讀本科生； 李壽鑫(1992- )，男，在讀本科生

TU201.5

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