淺談綠色建筑和可再生能源的應(yīng)用

李 梅 許金渤

遼寧城市建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

淺談綠色建筑和可再生能源的應(yīng)用

李 梅 許金渤

遼寧城市建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

能源危機日益嚴(yán)重的今天，可再生能源的應(yīng)用具有重大意義，是提高建筑行業(yè)節(jié)能工程的關(guān)鍵部分。本文對綠色建筑的開發(fā)及可再生能源的應(yīng)用進(jìn)行了分析，提出對應(yīng)發(fā)展前景，旨在為建筑行業(yè)的長期合理發(fā)展提供一定的理論基礎(chǔ)。

綠色建筑；可再生能源；太陽能；自然通風(fēng)

1 引言

建筑行業(yè)作為當(dāng)下城市化進(jìn)展的主要支柱行業(yè)，能源、資源耗費量巨大，包括空調(diào)系統(tǒng)、排水系統(tǒng)和電氣設(shè)備的消耗等方面?，F(xiàn)階段，建筑能耗已經(jīng)成為社會能耗比例最高部分，且存在上升的發(fā)展趨勢，為此，提高綠色建筑的應(yīng)用具有重大現(xiàn)實意義。綠色建筑要求具有健康舒適、安全工作的空間環(huán)境，需要提高整體人文、建筑和環(huán)境的之間的和諧效果，可提高資源利用效率。國內(nèi)綠色建筑行業(yè)起步晚，但是發(fā)展速度快，具有極高的發(fā)展前景。

2 自然通風(fēng)方面的應(yīng)用

2.1 自然通風(fēng)概述

自然通風(fēng)對建筑行業(yè)而言具有極大優(yōu)勢，傳統(tǒng)設(shè)備中包括招風(fēng)塔等設(shè)施，借助通風(fēng)結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)對空氣流動的有效控制。當(dāng)下中央空調(diào)技術(shù)的發(fā)展帶動了社會大眾對室內(nèi)環(huán)境的更高要求，而逐漸忽略了自然通風(fēng)方法的應(yīng)用。自然通風(fēng)主要靠風(fēng)壓和熱壓來驅(qū)動。人們通常所說的“穿堂風(fēng)”就是利用風(fēng)壓在建筑內(nèi)部產(chǎn)生空氣流動,當(dāng)風(fēng)吹向建筑物正面時,因受到建筑物表面的阻擋,動壓降低靜壓升高,而在迎風(fēng)面上產(chǎn)生正壓,氣流再向上偏轉(zhuǎn),同時繞過建筑物各側(cè)面及背面,在這些面上由于出現(xiàn)局部渦流產(chǎn)生負(fù)壓區(qū),風(fēng)壓就是利用這個壓力差。

2.2 太陽能對自然通風(fēng)的強化

風(fēng)壓作為不穩(wěn)定要素，對風(fēng)速、風(fēng)壓的影響不容忽視。需要充分考慮地理地域、朝向方面的考慮。熱壓作為較為穩(wěn)定的影響要素，對應(yīng)自然通風(fēng)效果與溫差、高度差等息息相關(guān)。為此，可建立一個對應(yīng)結(jié)構(gòu)，提高溫差、高度差實現(xiàn)通風(fēng)能力的強化，如太陽能。借助太陽能技術(shù)可以實現(xiàn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的合理結(jié)合，實現(xiàn)被動冷卻的處理模式，可充分提高室內(nèi)環(huán)境的合理性。提高室內(nèi)品質(zhì)效果，降低負(fù)面環(huán)境的危害，提高太陽輻射能對空氣的引導(dǎo)作用，繼而實現(xiàn)熱能、動能的轉(zhuǎn)化。

當(dāng)下太陽能對通風(fēng)形式的強化主要借助結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行實現(xiàn)，如太陽能集熱器。如圖1所示,為太陽能煙囪的原理圖。吸熱板內(nèi)置于南向煙囪的圍護(hù)結(jié)構(gòu)中,吸收太陽輻射,提高室內(nèi)溫度,增強自然通風(fēng)的驅(qū)動力。通過研究發(fā)現(xiàn),增加太陽輻射強度以及太陽能煙囪長度均可使吸熱板溫度以及煙囪中的空氣平均溫度升高,從而強化了自然通風(fēng)。但太陽輻射強度很不穩(wěn)定,因此如果采取較好的設(shè)計,與建筑屋面配合,適當(dāng)增加太陽能煙囪長度并采用適宜的蓄熱材料,將會達(dá)到較好的通風(fēng)效果。另外,研究表明環(huán)境溫度升高,自然通風(fēng)量會下降,但幅度不大,因此在炎熱地區(qū),太陽能通風(fēng)也能發(fā)揮積極作用。

圖1 太陽能煙囪通風(fēng)原理簡圖

3 太陽能供電和供暖系統(tǒng)

3.1 太陽能供電

太陽能供電屬于當(dāng)下綠色建筑的重要形式，借助光伏發(fā)電可以實現(xiàn)電能輸出，借助電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。發(fā)電系統(tǒng)的組成包括：電池組、蓄電池組等，其中，太陽能電池組件和蓄電池為電源系統(tǒng)，控制器和逆變器為控制保護(hù)系統(tǒng)，負(fù)載為系統(tǒng)終端。太陽能發(fā)電體系的核心是電池板部分，主要作用將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。其控制器的作用：提高提高太陽能電池的安全性，避免蓄電池充放電等引起的危害，提高工作效率、電池使用壽命。提高短路保護(hù)、溫度補償?shù)确矫娴膬?yōu)化。太陽能電池作為蓄電載體，其存儲電能是后續(xù)直流電的來源。太陽能蓄電池借助光伏發(fā)電可實現(xiàn)能量穩(wěn)定的控制需求。逆變器的功能是實現(xiàn)直流電、交流電的轉(zhuǎn)換。

3.2 太陽能供暖

供暖系統(tǒng)需要考慮太陽能能源的利用效果，結(jié)合空調(diào)制冷制熱效果進(jìn)行分析，空調(diào)的工作原理為吸附式工作，可借助集熱器實現(xiàn)對熱能的收集，經(jīng)過物理轉(zhuǎn)換制備對應(yīng)空調(diào)設(shè)備。主要組成部分包括：集熱器陣列、制冷機、控制系統(tǒng)等。采暖形式一般可分為：被動、主動采暖。前者是基于建筑朝向、周邊環(huán)境要素等進(jìn)行設(shè)置，對應(yīng)內(nèi)部、外部的形體設(shè)計需要滿足實際需求，便于構(gòu)造優(yōu)化，提高冬季夏季對太陽能的存儲和利用，提高整體建筑的采暖、制冷效果。但是需要引起注意的是，被動采暖的缺點為：溫度不穩(wěn)定、室內(nèi)舒適度不高，對于連續(xù)陰雨天氣無法維持室內(nèi)溫度的正常范圍。主動采暖形式的設(shè)置中，需要借助電能輔助設(shè)備運行，保證太陽能的熱量進(jìn)入室內(nèi)。當(dāng)下太陽能集熱器的研究進(jìn)展較多，帶動了熱管式真空管設(shè)備的性能大幅提升，為后續(xù)主動式采暖體系的優(yōu)化打下良好基礎(chǔ)。借助相變實現(xiàn)能量儲存，繼而提高太陽能采暖設(shè)備應(yīng)用的合理性。測試結(jié)果表明系統(tǒng)內(nèi)部可充分實現(xiàn)對能量的高效利用。

3.3 太陽能熱水系統(tǒng)

太陽能熱水體系系統(tǒng)作為當(dāng)下可再生能源利用最為明顯的案例，其推廣價值廣闊。太陽能熱水系統(tǒng)包括：集熱器、貯水箱和管道系統(tǒng)等。包括循環(huán)式、溢流和整體式結(jié)構(gòu)。屬于經(jīng)濟(jì)合理的裝置設(shè)備。根據(jù)太陽能集熱器分類：包括真空管、平板結(jié)構(gòu)兩大類。從加工工藝角度出發(fā)可范圍內(nèi)承壓、非承壓結(jié)構(gòu)。

實際應(yīng)用中，為了將太陽能與建筑體的空間位置搭配合理，一般將太陽能集熱器放置于屋頂面位置。安裝角度需要考慮當(dāng)?shù)貧庀髼l件、日照方向等要素，提高整體欄板結(jié)構(gòu)的合理性，在滿足剛度、強度等功能的基礎(chǔ)之上，實現(xiàn)有效的熱水供應(yīng)。該環(huán)節(jié)中需要引起注意的是設(shè)備外觀美感，提高集熱器形式、材料裝修風(fēng)格等方面的考慮，提高電纜、設(shè)備和管道設(shè)置的合理性，加強后期維護(hù)工作的可行性落實。此外，地?zé)崮茏鳛榈叵聼嵩矗勺鳛榭照{(diào)系統(tǒng)的能源。地?zé)崮茏鳛楫?dāng)下新型技術(shù)能源，可借助熱泵系統(tǒng)實現(xiàn)廣泛利用。借助少量電能輸入將低品位熱能轉(zhuǎn)化為高品位熱能。

4 結(jié)語

能源問題已經(jīng)引起世界范圍內(nèi)的關(guān)注，當(dāng)下建筑行業(yè)的發(fā)展需要充分考慮可再生能源的應(yīng)用，提高整體系統(tǒng)的綠色環(huán)保效果。避免可再生能源使用不當(dāng)、分配不均等引起的負(fù)面效應(yīng)，提高多能源綜合發(fā)展的目標(biāo)。為綠色建筑的合理性、可行性打下良好基礎(chǔ)，重點提高太陽能、自然通風(fēng)等方面的應(yīng)用。

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[2]孟憲建.淺析可再生能源在綠色建筑設(shè)計中應(yīng)用[J].能源與節(jié)能,2011(12):40～41.

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