可再生能源在建筑節(jié)能中的應(yīng)用

徐嚴(yán)嚴(yán)　雪彥琴　高曉蕾

摘 要：由于全球環(huán)境的不斷惡化與能源危機(jī)的不斷加劇，新能源及可再生能源隨之發(fā)展，探究其在建筑節(jié)能方面的應(yīng)用成為了焦點(diǎn)問題。對建筑中常用的太陽能、地?zé)崮?、風(fēng)能、潮汐能和生物質(zhì)能等可再生能源進(jìn)行了論述，研究其特點(diǎn)與應(yīng)用前景，從而達(dá)到合理利用清潔可再生能源，緩解能源危機(jī)的目的。

關(guān)鍵詞：建筑；節(jié)能；可再生能源

1 引言

近年來隨著全球環(huán)境的不斷惡化與能源危機(jī)的不斷加劇，如何提高能源利用率和發(fā)展可再生能源已成為全球共同面臨的嚴(yán)峻問題。當(dāng)前，我國建筑使用能耗占全國總能耗的接近30%，同時(shí)存在能耗高、效率底、高污染問題。國務(wù)院總理李克強(qiáng)在2015年政府工作報(bào)告中特別提到，加強(qiáng)“一帶一路”建設(shè)開發(fā)的同時(shí)需控制能源消費(fèi)總量，尤其在加強(qiáng)工業(yè)、交通、建筑等重點(diǎn)領(lǐng)域節(jié)能。

2016年3月1日，中國能源研究會(huì)發(fā)布《中國能源展望2030》報(bào)告。報(bào)告認(rèn)為，在制度與技術(shù)的雙重因素作用下，新能源及可再生能源發(fā)展將繼續(xù)加碼發(fā)力。因此，可再生能源在建筑節(jié)能中的應(yīng)用成為當(dāng)代建筑工程師關(guān)注焦點(diǎn)問題之一。

2 可再生能源在建筑中應(yīng)用

目前，人們使用的可再生能源主要有太陽能、風(fēng)力、水力、地?zé)崮?、生物質(zhì)能、海洋能等。在建筑中常用的可再生能源主要包括太陽能、地?zé)崮?、風(fēng)能和潮汐能等。合理且充分利用這些清潔可再生能源可以達(dá)到建筑節(jié)能的目的，緩解能源危機(jī)。

2.1 太陽能

太陽能是地球上最豐富的能源資源，隨著太陽能發(fā)電技術(shù)和全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，太陽能發(fā)電將成為未來潛力最大、增長最快的能源，并且太陽能作為一種清潔、新型的可再生能源[1]，其在建筑設(shè)計(jì)中利用前景比較廣闊，其利用方式主要有集熱蓄熱墻設(shè)計(jì)、太陽能集熱器保溫墻板設(shè)計(jì)、墻面附加集熱器設(shè)計(jì)、陽臺(tái)設(shè)計(jì)、屋面集熱部件設(shè)計(jì)及遮陽裝置設(shè)計(jì)等。

太陽能用于空調(diào)制冷，最大的優(yōu)點(diǎn)是季節(jié)匹配性好。利用太陽能實(shí)現(xiàn)供熱與制冷的可能技術(shù)途徑，主要包括太陽能轉(zhuǎn)換為熱能，利用熱能供熱制冷；以及將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，利用電能驅(qū)動(dòng)相關(guān)設(shè)備供熱制冷兩大類型[2]。

2.2 地?zé)崮?/p>

地?zé)崮苁怯傻貧こ槿〉奶鞜釤崮埽@種能量來自地球內(nèi)部的熔巖，并以熱力形式存在，是引致火山爆發(fā)及地震的能量，地?zé)崮苁强稍偕Y源，人們對其的利用主要是通過地源熱泵技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，目前該技術(shù)主要分為水-水型地源熱泵系統(tǒng)和土-氣型地源熱泵系統(tǒng)兩類[3]。水-水型地源熱泵，是從地下水中取熱和排熱，經(jīng)過熱泵機(jī)組轉(zhuǎn)換成熱水或冷水，然后再經(jīng)過設(shè)置在各房間的風(fēng)機(jī)盤管轉(zhuǎn)換成熱風(fēng)或冷風(fēng)給房間供暖或制冷；土-氣型地源熱泵，就是將地?zé)嵬ㄟ^地源熱泵抽取出來，然后實(shí)現(xiàn)熱轉(zhuǎn)換，將熱能轉(zhuǎn)換成冷風(fēng)或熱風(fēng)，根據(jù)用戶需要向居家或生產(chǎn)提供用熱。

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)不僅可以給建筑物供熱和制冷，還可以提供生活熱水，能夠達(dá)到一機(jī)多用的目的，這樣的一套系統(tǒng)可以代替之前的供暖鍋爐和制冷機(jī)兩套系統(tǒng)，而且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，可大大節(jié)約建筑空間和系統(tǒng)維護(hù)成本[4]。

空氣源熱泵目前的產(chǎn)品主要是家用熱泵空調(diào)器、商用單元式熱泵空調(diào)機(jī)組和熱泵冷熱水機(jī)組。熱泵空調(diào)器已占到家用空調(diào)器銷量的40～50%，年產(chǎn)量為400余萬臺(tái)。熱泵冷熱水機(jī)組自90年代初開始，在夏熱冬冷地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，該地區(qū)部分城市中央空調(diào)冷熱源采用熱泵冷熱水機(jī)組的已占到20～30%，而且應(yīng)用范圍繼續(xù)擴(kuò)大并有向此移動(dòng)的趨勢。

2016年4月7日～9日，國際知名專業(yè)空氣源熱泵制造商廣東芬尼克茲節(jié)能設(shè)備有限公司受邀參加第27屆北京制冷展，芬尼旗下新研發(fā)的產(chǎn)品包括直流變頻空氣源熱泵Hero系列之H8、H30T，空氣源熱水器“鉑金”系列等產(chǎn)品亮相北京制冷展。這些新型空氣源熱泵的問世，代表空氣源熱泵技術(shù)又邁上了一個(gè)新的臺(tái)階。

2.3 風(fēng)能

我國海岸線長，風(fēng)能資源豐富。據(jù)氣象局估計(jì)，全國風(fēng)能密度為100W/m，風(fēng)能總儲(chǔ)量約1.6×105MV，特別是東南沿海及附近島嶼、內(nèi)蒙古和甘肅走廊、東北、西北、華北和青藏高原等部分地區(qū)，每年風(fēng)速在3m/s以上的時(shí)間近4000h左右，一些地區(qū)年平均風(fēng)速可達(dá)6～7m/s以上，具有很大的開發(fā)利用價(jià)值。在建筑工程中，可以利用風(fēng)能來進(jìn)行發(fā)電，減少建筑中溫室氣體二氧化碳的排放，由此可以減緩由溫室效應(yīng)帶來的一系列環(huán)境問題[5]。

2.4 潮汐能

因月球引力的變化引起潮汐現(xiàn)象，潮汐導(dǎo)致海水平面周期性地升降，因海水漲落及潮水流動(dòng)所產(chǎn)生的能量成為潮汐能。潮汐能是以勢能形態(tài)出現(xiàn)的海洋能，是指海水潮漲和潮落形成的水的勢能與動(dòng)能。

海洋的潮汐中蘊(yùn)藏著巨大的能量。在漲潮的過程中，洶涌而來的海水具有很大的動(dòng)能，而隨著海水水位的升高，就把海水的巨大動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢能；在落潮的過程中，海水奔騰而去，水位逐漸降低，勢能又轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。潮汐能的能量與潮量和潮差成正比潮汐現(xiàn)象產(chǎn)生潮汐能。由于這種能量相對與太陽能和風(fēng)能更難以收集，并且對潮汐能的利用具有地域的局限性，其主要應(yīng)用在人類的航海、捕魚、曬鹽等方面[6]。在建筑工程之中，可以根據(jù)不同的地域來建設(shè)潮汐能發(fā)電站，進(jìn)而達(dá)到建筑節(jié)能的目的。

2.5 生物質(zhì)能

生物質(zhì)能在可再生能源在建筑中也有很大的應(yīng)用前景。對生物質(zhì)能的利用主要分為兩個(gè)方方面，一是城區(qū)對廢物、垃圾進(jìn)行處理形成的熱電聯(lián)產(chǎn)，二是主要在一些農(nóng)村對沼氣的利用開發(fā)。利用生物質(zhì)能供熱和供電，可以減少建筑方面的能耗。

3 可再生能源應(yīng)用前景

在我國的能源消費(fèi)中，可再生能源所占的比例越來越大，風(fēng)能發(fā)電量連續(xù)3年實(shí)現(xiàn)翻番，太陽能光伏發(fā)電規(guī)模居全球第一，生物質(zhì)能發(fā)電量也取得不錯(cuò)的發(fā)展。未來10年內(nèi)，風(fēng)能、太陽能光伏、太陽能熱水水器等能源發(fā)展，將會(huì)在國家合理規(guī)劃下，保持增長[7]。

4 結(jié)論

（1） 我國建筑使用能耗占全國總能耗的接近30%，并且建筑存在能耗高、效率底、高污染問題，因此實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能可以緩解能源危機(jī)，是可持續(xù)發(fā)展的需求。

（2） 可再生能源，如太陽能、地?zé)崮?、風(fēng)能、潮汐能和生物質(zhì)能，逐漸在能源利用方面占據(jù)重要地位，尤其是在建筑的節(jié)能方面。

（3） 在我國的能源消費(fèi)中，可再生能源所占的比例越來越大，在國家的合理規(guī)劃與調(diào)控下，可再生能源應(yīng)用前景較好。

參考文獻(xiàn)

[1] 郭金輝，趙桂紅.可再生能源在建筑設(shè)計(jì)中的利用[J].城市建設(shè)理論研究.2014（28）

[2] 代彥軍，王如竹.太陽能空調(diào)制冷技術(shù)最新研究進(jìn)展.[J].化工學(xué)報(bào).2008，59（S2）：1-8.

[3] 洪宸.可再生能源在建筑設(shè)計(jì)中的利用[J].技術(shù)與市場.2015（9）：147-148

[4] 李笑寒，余躍進(jìn).地源熱泵技術(shù)對建筑節(jié)能的重要意義[J].建筑節(jié)能，2014（4）： 13-15

[5] 黃傳桓.可再生能源在建筑設(shè)計(jì)中的利用.[J].江西建材.2015（11）：33-33

[6] 王建新.可再生能源在建筑設(shè)計(jì)中的利用.[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用.2014（8）：217-217.

[7] 時(shí)璟麗.中國可再生能源飛速發(fā)展[EB/OL].

作者簡介

徐嚴(yán)嚴(yán)（1993-），男，河南周口人，本科生，研究方向：系統(tǒng)安全。