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可再生能源在建筑节能中的应用

作者:徐严严 雪彦琴  字数:2872  点击:

摘 要:由于全球环境的不断恶化与能源危机的不断加剧,新能源及可再生能源随之发展,探究其在建筑节能方面的应用成为了焦点问题。对建筑中常用的太阳能、地热能、风能、潮汐能和生物质能等可再生能源进行了论述,研究其特点与应用前景,从而达到合理利用清洁可再生能源,缓解能源危机的目的。

关键词:建筑;节能;可再生能源

1 引言

近年来随着全球环境的不断恶化与能源危机的不断加剧,如何提高能源利用率和发展可再生能源已成为全球共同面临的严峻问题。当前,我国建筑使用能耗占全国总能耗的接近30%,同时存在能耗高、效率底、高污染问题。国务院总理李克强在2015年政府工作报告中特别提到,加强“一带一路”建设开发的同时需控制能源消费总量,尤其在加强工业、交通、建筑等重点领域节能。

2016年3月1日,中国能源研究会发布《中国能源展望2030》报告。报告认为,在制度与技术的双重因素作用下,新能源及可再生能源发展将继续加码发力。因此,可再生能源在建筑节能中的应用成为当代建筑工程师关注焦点问题之一。

2 可再生能源在建筑中应用

目前,人们使用的可再生能源主要有太阳能、风力、水力、地热能、生物质能、海洋能等。在建筑中常用的可再生能源主要包括太阳能、地热能、风能和潮汐能等。合理且充分利用这些清洁可再生能源可以达到建筑节能的目的,缓解能源危机。

2.1 太阳能

太阳能是地球上最丰富的能源资源,随着太阳能发电技术和全球能源互联网发展,太阳能发电将成为未来潜力最大、增长最快的能源,并且太阳能作为一种清洁、新型的可再生能源[1],其在建筑设计中利用前景比较广阔,其利用方式主要有集热蓄热墙设计、太阳能集热器保温墙板设计、墙面附加集热器设计、阳台设计、屋面集热部件设计及遮阳装置设计等。

太阳能用于空调制冷,最大的优点是季节匹配性好。利用太阳能实现供热与制冷的可能技术途径,主要包括太阳能转换为热能,利用热能供热制冷;以及将太阳能转换为电能,利用电能驱动相关设备供热制冷两大类型[2]。

2.2 地热能

地热能是由地壳抽取的天热热能,这种能量来自地球内部的熔岩,并以热力形式存在,是引致火山爆发及地震的能量,地热能是可再生资源,人们对其的利用主要是通过地源热泵技术实现的,目前该技术主要分为水-水型地源热泵系统和土-气型地源热泵系统两类[3]。水-水型地源热泵,是从地下水中取热和排热,经过热泵机组转换成热水或冷水,然后再经过设置在各房间的风机盘管转换成热风或冷风给房间供暖或制冷;土-气型地源热泵,就是将地热通过地源热泵抽取出来,然后实现热转换,将热能转换成冷风或热风,根据用户需要向居家或生产提供用热。

地源热泵空调系统不仅可以给建筑物供热和制冷,还可以提供生活热水,能够达到一机多用的目的,这样的一套系统可以代替之前的供暖锅炉和制冷机两套系统,而且系统结构紧凑,可大大节约建筑空间和系统维护成本[4]。

空气源热泵目前的产品主要是家用热泵空调器、商用单元式热泵空调机组和热泵冷热水机组。热泵空调器已占到家用空调器销量的40~50%,年产量为400余万台。热泵冷热水机组自90年代初开始,在夏热冬冷地区得到了广泛应用,据不完全统计,该地区部分城市中央空调冷热源采用热泵冷热水机组的已占到20~30%,而且应用范围继续扩大并有向此移动的趋势。

2016年4月7日~9日,国际知名专业空气源热泵制造商广东芬尼克兹节能设备有限公司受邀参加第27届北京制冷展,芬尼旗下新研发的产品包括直流变频空气源热泵Hero系列之H8、H30T,空气源热水器“铂金”系列等产品亮相北京制冷展。这些新型空气源热泵的问世,代表空气源热泵技术又迈上了一个新的台阶。

2.3 风能

我国海岸线长,风能资源丰富。据气象局估计,全国风能密度为100W/m,风能总储量约1.6×105MV,特别是东南沿海及附近岛屿、内蒙古和甘肃走廊、东北、西北、华北和青藏高原等部分地区,每年风速在3m/s以上的时间近4000h左右,一些地区年平均风速可达6~7m/s以上,具有很大的开发利用价值。在建筑工程中,可以利用风能来进行发电,减少建筑中温室气体二氧化碳的排放,由此可以减缓由温室效应带来的一系列环境问题[5]。

2.4 潮汐能

因月球引力的变化引起潮汐现象,潮汐导致海水平面周期性地升降,因海水涨落及潮水流动所产生的能量成为潮汐能。潮汐能是以势能形态出现的海洋能,是指海水潮涨和潮落形成的水的势能与动能。

海洋的潮汐中蕴藏着巨大的能量。在涨潮的过程中,汹涌而来的海水具有很大的动能,而随着海水水位的升高,就把海水的巨大动能转化为势能;在落潮的过程中,海水奔腾而去,水位逐渐降低,势能又转化为动能。潮汐能的能量与潮量和潮差成正比潮汐现象产生潮汐能。由于这种能量相对与太阳能和风能更难以收集,并且对潮汐能的利用具有地域的局限性,其主要应用在人类的航海、捕鱼、晒盐等方面[6]。在建筑工程之中,可以根据不同的地域来建设潮汐能发电站,进而达到建筑节能的目的。

2.5 生物质能

生物质能在可再生能源在建筑中也有很大的应用前景。对生物质能的利用主要分为两个方方面,一是城区对废物、垃圾进行处理形成的热电联产,二是主要在一些农村对沼气的利用开发。利用生物质能供热和供电,可以减少建筑方面的能耗。

3 可再生能源应用前景

在我国的能源消费中,可再生能源所占的比例越来越大,风能发电量连续3年实现翻番,太阳能光伏发电规模居全球第一,生物质能发电量也取得不错的发展。未来10年内,风能、太阳能光伏、太阳能热水水器等能源发展,将会在国家合理规划下,保持增长[7]。

4 结论

(1) 我国建筑使用能耗占全国总能耗的接近30%,并且建筑存在能耗高、效率底、高污染问题,因此实现建筑节能可以缓解能源危机,是可持续发展的需求。

(2) 可再生能源,,如太阳能、地热能、风能、潮汐能和生物质能,逐渐在能源利用方面占据重要地位,尤其是在建筑的节能方面。

(3) 在我国的能源消费中,可再生能源所占的比例越来越大,在国家的合理规划与调控下,可再生能源应用前景较好。

参考文献

[1] 郭金辉,赵桂红.可再生能源在建筑设计中的利用[J].城市建设理论研究.2014(28)

[2] 代彦军,王如竹.太阳能空调制冷技术最新研究进展.[J].化工学报.2008,59(S2):1-8.

[3] 洪宸.可再生能源在建筑设计中的利用[J].技术与市场.2015(9):147-148

[4] 李笑寒,余跃进.地源热泵技术对建筑节能的重要意义[J].建筑节能,2014(4): 13-15

[5] 黄传桓.可再生能源在建筑设计中的利用.[J].江西建材.2015(11):33-33

[6] 王建新.可再生能源在建筑设计中的利用.[J].科技创新与应用.2014(8):217-217.

[7] 时璟丽.中国可再生能源飞速发展[EB/OL].


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