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(wèn)題，從太陽(yáng)能、地?zé)崮堋L(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(yáng)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(guó)甚至全世界國(guó)家的發(fā)展目標(biāo)。我國(guó)將風(fēng)能、水能、地?zé)崮?、太?yáng)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(duì)于我國(guó)建筑企業(yè)和建筑設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，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(wèn)題。

1 可再生能源在建筑節(jié)能中存在的問(wèn)題

1.1 成本過(guò)高

在可再生能源與建筑節(jié)能工作中，成本過(guò)高是存在的首要問(wèn)題。目前在建筑中使用的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，其過(guò)高的造價(jià)，給社會(huì)及建筑企業(yè)帶來(lái)過(guò)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(wú)法產(chǎn)生規(guī)模效應(yīng)的問(wèn)題，很難進(jìn)行投資回收。此外，太陽(yáng)能光伏電池制造成本較高，用于太陽(yáng)能的發(fā)電成本與常規(guī)能源的使用成本差距較大，同時(shí)，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(wèn)題[1]。

1.2 技術(shù)難度

以太陽(yáng)能為例，由于太陽(yáng)能的輻射能量密度較低，因此在采光面積問(wèn)題上需要建筑師們?cè)诮ㄖ试S的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)大。且太陽(yáng)能隨著氣候、晝夜等自然因素的變化而變化，使太陽(yáng)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(shí)，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(yáng)能

把陽(yáng)光、太陽(yáng)熱量轉(zhuǎn)換為電能的一種能源是太陽(yáng)能，太陽(yáng)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(guó)建筑節(jié)能工作中，建筑師們通常對(duì)太陽(yáng)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(yáng)能熱水系統(tǒng)

利用溫室原理，將太陽(yáng)能通過(guò)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(yáng)能熱水系統(tǒng)。太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)利用了太陽(yáng)能光熱技術(shù)，是目前太陽(yáng)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(yáng)能集熱器、管道和控制系統(tǒng)等是太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的主要組成部分。目前，我國(guó)家用的提供生活熱水的小型太陽(yáng)能就是利用了太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)。隨著我國(guó)建筑節(jié)能政策的實(shí)行，我國(guó)將對(duì)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，大力發(fā)展集中式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)。集中式太陽(yáng)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(yáng)能單獨(dú)家用的形式，給社會(huì)、經(jīng)濟(jì)及環(huán)境帶來(lái)了顯著的效益。未來(lái)，人均屋面面積將隨著城市高層建筑的增多而越來(lái)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(yáng)能熱水系統(tǒng)。對(duì)傳統(tǒng)熱水系統(tǒng)加以改進(jìn)，調(diào)整太陽(yáng)能集熱器的形式，安排太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的輸水管道、電纜等設(shè)備，是將集中式太陽(yáng)能熱水器應(yīng)用于建筑節(jié)能中的基礎(chǔ)。

2.1.2 太陽(yáng)能采暖技術(shù)

主動(dòng)式采暖及被動(dòng)式采暖是太陽(yáng)能采暖技術(shù)的兩種形式。通過(guò)建筑物的周圍環(huán)境及朝向，對(duì)建筑物建筑材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇，使存儲(chǔ)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(dòng)式采暖技術(shù)。利用被動(dòng)式采暖技術(shù)的應(yīng)用有太陽(yáng)能溫室、太陽(yáng)房等。通過(guò)控制陽(yáng)光和空氣進(jìn)入建筑物的質(zhì)量，對(duì)建筑內(nèi)部合理的分配并儲(chǔ)存熱量是其特點(diǎn)。被動(dòng)式采暖技術(shù)投資低，使用的設(shè)備簡(jiǎn)單，對(duì)中小型建筑的設(shè)計(jì)比較適宜。但太陽(yáng)能利用率低，且其具有不穩(wěn)定性，夜晚及陰雨天無(wú)法對(duì)室內(nèi)進(jìn)行供暖是其缺點(diǎn)。主動(dòng)式供暖主要是通過(guò)借助設(shè)備，如太陽(yáng)能集熱器、管道、換熱器等，對(duì)太陽(yáng)能采暖工作進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。主動(dòng)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(yáng)能地板輻射居多。由于我國(guó)的太陽(yáng)能主動(dòng)式采暖技術(shù)發(fā)展緩慢，目前僅建成采暖試點(diǎn)工程，并沒(méi)有應(yīng)用到實(shí)際的建筑工作中。對(duì)建筑物采暖問(wèn)題的解決，是減少能耗，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的方法之一[3]。

2.1.3 太陽(yáng)能制冷技術(shù)

太陽(yáng)能吸收式制冷技術(shù)、太陽(yáng)能固體吸附式制冷技術(shù)、太陽(yáng)能干燥冷卻制冷技術(shù)等都是太陽(yáng)能制冷技術(shù)。其中，太陽(yáng)能溴化鋰吸收制冷技術(shù)因其實(shí)用性廣、可靠性高及經(jīng)濟(jì)實(shí)惠等優(yōu)點(diǎn)，使用范圍較大，發(fā)展較成熟。在太陽(yáng)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(yáng)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?。地?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(guó)建筑節(jié)能的設(shè)計(jì)工作中，通常用在發(fā)電、供暖方面。此外，由地球淺層對(duì)太陽(yáng)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(jiǎn)單、開采成本較低，且地理環(huán)境對(duì)其影響小，對(duì)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?lái)源于太陽(yáng)輻射，它蘊(yùn)藏在地球淺表層的土壤砂石和水中，是太陽(yáng)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(zhǎng)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(guó)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)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(guó)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(huì)效益，因此風(fēng)能這種可再生能源被廣泛應(yīng)用。在我國(guó)風(fēng)力資源豐富的沿海地區(qū)，西北地區(qū)的建筑設(shè)計(jì)中，都將風(fēng)能應(yīng)用到建筑節(jié)能工作中，沒(méi)有明顯的溫室效應(yīng)、可靠性高、沒(méi)有有害氣體的排放、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，成為我國(guó)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(yùn)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?yáng)的引力變化產(chǎn)生的，而其他能源均來(lái)源于太陽(yáng)能。目前，我國(guó)對(duì)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(guó)建筑節(jié)能中利用海洋能，能很好的解決建筑物發(fā)電問(wèn)題，有利于緩解我國(guó)電力工作緊張的局面，從而減少能源消耗[5]。

3 結(jié)語(yǔ)

本文從可再生能源在建筑節(jié)能中存在的問(wèn)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(duì)當(dāng)代建筑師來(lái)說(shuō)，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(diǎn)，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(diǎn)。建筑師們?cè)谠械男^(qū)規(guī)劃、能源管理及節(jié)能措施中，綜合利用太陽(yáng)能、地?zé)崮?、風(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(jì)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(guó)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(chǎng),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(bào),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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