可再生能源在建筑中的應(yīng)用

1、<p>　　可再生能源在建筑中的應(yīng)用</p><p>　　摘要：本文針對(duì)太陽能的熱利用、風(fēng)能利用、地源熱泵和生物質(zhì)能在建筑中的應(yīng)用方式及特點(diǎn)提出了可在生能源利用的方式與途徑并分析了各種課再生能源在使用過程中存在的問題和將來的發(fā)展方向。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：可再生能源；建筑；太陽能；風(fēng)能；地源熱泵；生物質(zhì)能 </p><p>　　Abstract:

2、 In view of the application ways and characteristics of the solar thermal utilization, wind energy, ground source heat pump and biomass in construction, this paper puts forward the ways of the energy use and analyzes exi

3、sting problems of renewable energy in the using course and the future development direction. </p><p>　　Key words: renewable energy; architecture; solar energy; wind power; the ground source heat pump; biomas

4、s energy </p><p>　　中圖分類號(hào)：P754.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p>　　我國的能源消費(fèi)量隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展已經(jīng)比20世紀(jì)80年代翻了一番，目前年耗煤量超過14億噸[1]，成為世界上第二能源消費(fèi)大國。而建筑能耗已經(jīng)占全國能源消費(fèi)總量的25％以上，如何解決建筑自身的能耗已成為人們?nèi)找骊P(guān)注的熱點(diǎn)。隨著2006年1月《可再生能源法》的頒布和實(shí)施，我國太陽能、風(fēng)

5、能等可在生能源利用比例必將大幅的增加，這無疑將更大的推動(dòng)可在生能源在建筑中的推廣和應(yīng)用[2]。 </p><p>　　所謂可再生能源是指風(fēng)能、太陽能、水力能、生物質(zhì)能、地?zé)崮芎秃Ｑ竽艿确腔茉础Ｄ壳罢谂d起的可再生能源技術(shù)還有太陽能熱電站、海洋熱電站、潮汐發(fā)電、洋流發(fā)電和波浪發(fā)電等。然而并非所有的可再生能源都適于在建筑中應(yīng)用，例如小水電，潮汐發(fā)電等在建筑中應(yīng)用是非常困難的。能夠在建筑中應(yīng)用的可再生能源通常包括：

6、太陽能熱利用、風(fēng)能利用、地源熱泵系統(tǒng)和生物質(zhì)能等。 </p><p><b>　　1.太陽能熱利用 </b></p><p>　　太陽內(nèi)部進(jìn)行著劇烈的由氫聚變成氦的核反應(yīng)，并不斷向宇宙空間輻射出巨大能量。太陽內(nèi)部的熱核反應(yīng)目前足以維持60億年，可以說是“取之不盡、用之不竭”的能源。雖然地面上的太陽輻射能隨著時(shí)間、地理緯度、氣候變化，實(shí)際可利用量較低，但是可利用資源仍遠(yuǎn)

7、遠(yuǎn)大于滿足現(xiàn)在人類全部能耗。太陽能熱利用目前應(yīng)用廣泛，也是應(yīng)用比較成熟和利用效率比較高的可再生能源。其利用方式主要包括以下幾種： </p><p>　　第一非玻璃表面集熱器。它的集熱裝置不采用玻璃作為表面吸熱器，其形式有銅板銅管、銅鰭片銅管、不銹鋼板管、非金屬板管（高分子聚合物）。它的主要特點(diǎn)是成本比較低，出水溫度也低，工藝比較簡單，但是重量輕，主要應(yīng)用于季節(jié)性游泳池的加熱和一些不需要太高出水溫度的場合。 <

8、;/p><p>　　第二玻璃平板太陽能集熱器。平板集熱器是在17世紀(jì)后期發(fā)明的，但直至1960年以后才真正進(jìn)行深入研究和規(guī)模化應(yīng)用。在太陽能低溫利用領(lǐng)域，平板集熱器的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能比較好。但的它質(zhì)量較大，容易破碎，使用不太方便。 </p><p>　　第三真空管集熱器。在內(nèi)玻璃的外表面，利用真空鍍膜機(jī)沉積選擇性吸收膜，把內(nèi)管與外管之間抽真空，這樣就大大減少對(duì)流、輻射與傳導(dǎo)造成的熱損失，使總熱損降

9、到最低，這就是真空集熱管的基本思路，目前在我國住宅中大量使用這種熱水器。 </p><p>　　到2006年底，我國太陽能熱水器年產(chǎn)量已達(dá)1,800萬m2，保有量9,000萬m2。但是我國的太陽能熱水器多集中在建筑的屋頂部分使用，與建筑集成性較差。很多太陽能熱水器質(zhì)量不過關(guān)，生產(chǎn)廠家缺乏科研創(chuàng)新能力，導(dǎo)致熱水器在低水平重復(fù)性的發(fā)展，無法與建筑結(jié)合緊密，雖然一些較大的廠商在進(jìn)行與建筑一體化的嘗試，目前大都安裝在陽臺(tái)

10、處或屋頂上，整體利用水平還有待提高。 </p><p><b>　　2.風(fēng)能利用 </b></p><p>　　風(fēng)速與地理位置有關(guān)，就一個(gè)地區(qū)而言離地面越高風(fēng)速越大。一般離地面4米的風(fēng)能就可以利用，離地面15米高處的風(fēng)能有很高的利用價(jià)值，對(duì)于高層建筑來說其屋頂?shù)娘L(fēng)力利用價(jià)值更高。 </p><p>　　目前，風(fēng)力發(fā)電機(jī)在建筑中應(yīng)用的比較少，基本

11、上是在屋頂上應(yīng)用,與光伏發(fā)電形成風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)。荷蘭的MVRDV事務(wù)所設(shè)計(jì)的2000年漢諾威世博會(huì)荷蘭館在其建筑頂部安裝了風(fēng)力發(fā)電機(jī)，為這棟建筑提供電力[4]。而著名的風(fēng)力發(fā)電機(jī)生產(chǎn)商英國的Fortis公司目前也為一個(gè)工廠頂部安裝了風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)，以提供該廠房的部分電力。 </p><p>　　如何使風(fēng)力發(fā)電與建筑更好的結(jié)合是建筑師正在努力探索的一個(gè)方向，而目前大都停留在計(jì)算機(jī)模擬和風(fēng)洞試驗(yàn)的方案階段。福斯特的風(fēng)磨

12、體型研究項(xiàng)目試圖將風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)整合到多功能的高層建筑中，在這個(gè)項(xiàng)目中福斯特利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析，得到了最佳的體型，以產(chǎn)生最大的風(fēng)力，提高建筑的電力自給能力。如果該項(xiàng)目建成，將為1,500戶郊區(qū)居民提供足夠的電力。進(jìn)行這方面探索的不僅僅有福斯特，羅杰斯也在進(jìn)行這方面的探索，在他設(shè)計(jì)的東京透平塔樓（Turbine Tower）中利用風(fēng)洞模擬，設(shè)計(jì)了符合空氣動(dòng)力學(xué)的體型。該建筑體型使得經(jīng)過建筑的風(fēng)力加速，驅(qū)動(dòng)渦輪風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)發(fā)電，為整個(gè)大廈

13、提供能源，然而兩棟建筑由于種種原因都未能實(shí)現(xiàn)。英國的ZED利用計(jì)算機(jī)模擬建筑的風(fēng)環(huán)境,設(shè)計(jì)了Flower Tower,這是一個(gè)有四座塔樓的摩天樓，建筑師在這座建筑在四個(gè)塔樓交匯處安裝了垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，這種風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以不受風(fēng)向的限制，只要風(fēng)力充足就能產(chǎn)生足夠的電能，這樣建筑在建成之后就可以不受風(fēng)向的限制，使風(fēng)能的利用達(dá)到最佳效果。在我國，珠江新城也已經(jīng)完成了方案設(shè)計(jì)，這座建筑可以說是將風(fēng)力發(fā)電與建筑完美結(jié)合起來，建筑師利用軟件對(duì)建筑&

14、lt;/p><p>　　雖然由于種種原因風(fēng)力發(fā)電與建筑的一體化進(jìn)程緩慢，應(yīng)用不夠廣泛，但是隨著科技的日益進(jìn)步和人們能源意識(shí)的不斷加強(qiáng)，風(fēng)力發(fā)電在建筑中的應(yīng)用將會(huì)得到進(jìn)一步發(fā)展。 </p><p><b>　　3.地源熱泵 </b></p><p>　　地源熱泵技術(shù)是利用地球表面淺層地?zé)豳Y源中吸收的太陽能和地?zé)崮芏纬傻牡蜏?、低位熱能資源，并利用熱泵

15、原理，通過少量的高位電能的輸入，實(shí)現(xiàn)低位熱能向高位熱能轉(zhuǎn)移的一種技術(shù)，是一種介于中央空調(diào)和分散空調(diào)之間的優(yōu)化空調(diào)能源方式。它具有中央空調(diào)合理利用能源、設(shè)備，能效系數(shù)高，運(yùn)行成本低，安全、可靠等優(yōu)點(diǎn)，又具有分散空調(diào)調(diào)節(jié)靈活、方便、便于管理和收費(fèi)等優(yōu)勢。 </p><p>　　目前國內(nèi)外普遍采用的地源熱泵地下環(huán)路的(即地?zé)釗Q熱器)埋管方式，有水平埋管、垂直埋管和地下水熱泵三種基本的配置形式。 </p>

16、<p>　　水平埋管是地?zé)釗Q熱器管道在淺層土壤中水平埋設(shè)。水平埋管占地面積大，而且水平埋管的地?zé)釗Q熱器容易受地表氣候變化的影響，效率較低，因此這種水平埋管的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在多數(shù)情況下并不適合我國人多地少的國情。 </p><p>　　垂直埋管是地?zé)釗Q熱器管道在土壤中垂直埋設(shè)地?zé)釗Q熱器。其型式和結(jié)構(gòu)的選取應(yīng)根據(jù)實(shí)際工程以及給定的建筑場地條件來確定。 </p><p>　　地下水熱

17、泵系統(tǒng)就是通常所說的深水井回灌式水源熱泵系統(tǒng)，其熱源是從水井或廢棄的礦井中抽取的地下水。經(jīng)過換熱的地下水可以排入地表水系統(tǒng)，但為了保證地下水水位，對(duì)于較大的應(yīng)用項(xiàng)目通常要求把地下水回灌到原來的地下水層。 </p><p>　　近幾年來地下水源熱泵系統(tǒng)在我國得到了迅速發(fā)展。 尤其在天津等地?zé)豳Y源豐富的地區(qū)，新建的小區(qū)紛紛使用地源熱泵系統(tǒng)。天津市海河新天地小區(qū)是其中一個(gè)具有代表性的范例，小區(qū)內(nèi)冬季供暖全部采用深水井回

18、灌式地源熱泵系統(tǒng)，而且該系統(tǒng)還為其中的商業(yè)部分提供夏季的空調(diào)制冷。地源熱泵系統(tǒng)由于高效節(jié)能，一機(jī)多用，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，目前越來越受到人們的重視。 </p><p>　　應(yīng)注意到的是我國有關(guān)地源熱泵的現(xiàn)成技術(shù)資料不多，缺少這方面的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝和維護(hù)人員，而且生產(chǎn)相關(guān)設(shè)備的廠家少，需加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)人才的培養(yǎng)；需向世界上熱泵技術(shù)比較發(fā)達(dá)的國家學(xué)習(xí)，但由于我國氣候條件不同，因此不能照搬外國的技術(shù)成果，而應(yīng)注意吸收國外正反

19、經(jīng)驗(yàn)，合理布局，穩(wěn)步發(fā)展，在條件相對(duì)成熟的地區(qū)多進(jìn)行試驗(yàn)和總結(jié)。 </p><p><b>　　4.生物質(zhì)能 </b></p><p>　　生物能大致可以分為兩類――傳統(tǒng)的和現(xiàn)代的。傳統(tǒng)的是指燃燒薪柴所獲得的熱能，現(xiàn)代生物能是指那些可以大規(guī)模用于代替常規(guī)能源亦即礦物類固體、液體和氣體燃料的各種生物能。巴西、瑞典、美國、英國的生物能計(jì)劃便是這類生物能的例子。英國的貝丁頓

20、生態(tài)小區(qū)是一個(gè)現(xiàn)代生物質(zhì)能應(yīng)用的成功范例。整個(gè)小區(qū)的生活用電和熱水的供應(yīng)由一臺(tái)130千瓦的高效燃木鍋爐來提供。木材的預(yù)計(jì)需求量是每年1,100噸，其來源主要是鄰近的速生林和周邊地區(qū)加工木材的廢料。而且其計(jì)劃了穩(wěn)定的來源，主要是其鄰接的生態(tài)公園中的速生林。整個(gè)小區(qū)需要一片3年生的70公頃的速生林，每年砍伐其中的1/3，并補(bǔ)種上新的樹苗，如此循環(huán)往復(fù)。樹木在成長過程中吸收了CO2，又在燃燒過程中等量釋放出來，這可以說是一種零溫室氣體排放的清

21、潔能源[5]。許多的國家和地區(qū)也在積極的研發(fā)利用生物質(zhì)能的技術(shù)，生物質(zhì)能今后會(huì)成為人類的主要能源之一。 </p><p>　　隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，建筑能耗的需求會(huì)越來越大，給能源、電力、環(huán)境等方面帶來越來越大的壓力。利用可再生能源來解決這個(gè)問題是未來的發(fā)展趨勢，但可再生能源的應(yīng)用應(yīng)根據(jù)不同地區(qū)的氣候特點(diǎn)，不同的使用要求，綜合采取多種技術(shù)措施，才能更好的解決這個(gè)問題。 </p>

22、<p><b>　　參考文獻(xiàn): </b></p><p>　　[1]翟秀靜.新能源技術(shù)［M］.北京： 化學(xué)工業(yè)出版社.2010. </p><p>　　[2] 戴彥德，任東明. 從我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展所面臨的能源問看可再生能源發(fā)展的地位和作用［J］可再生能源，2009 (2): 42-43. </p><p>　　[3] 戴維?紀(jì)森.大