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(jī)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(duì)綠色建筑的開(kāi)發(fā)及可再生能源的應(yīng)用進(jìn)行了分析，提出對(duì)應(yīng)發(fā)展前景，旨在為建筑行業(yè)的長(zhǎng)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(yáng)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(fèi)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(huì)能耗比例最高部分，且存在上升的發(fā)展趨勢(shì)，為此，提高綠色建筑的應(yīng)用具有重大現(xiàn)實(shí)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(guó)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(duì)建筑行業(yè)而言具有極大優(yōu)勢(shì)，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(shí)現(xiàn)對(duì)空氣流動(dòng)的有效控制。當(dāng)下中央空調(diào)技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)了社會(huì)大眾對(duì)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(lái)驅(qū)動(dòng)。人們通常所說(shuō)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(dòng),當(dāng)風(fēng)吹向建筑物正面時(shí),因受到建筑物表面的阻擋,動(dòng)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(shí)繞過(guò)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(gè)壓力差。

2.2 太陽(yáng)能對(duì)自然通風(fēng)的強(qiáng)化

風(fēng)壓作為不穩(wěn)定要素，對(duì)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(duì)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(gè)對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)，提高溫差、高度差實(shí)現(xiàn)通風(fēng)能力的強(qiáng)化，如太陽(yáng)能。借助太陽(yáng)能技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的合理結(jié)合，實(shí)現(xiàn)被動(dòng)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(yáng)輻射能對(duì)空氣的引導(dǎo)作用，繼而實(shí)現(xiàn)熱能、動(dòng)能的轉(zhuǎn)化。

當(dāng)下太陽(yáng)能對(duì)通風(fēng)形式的強(qiáng)化主要借助結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，如太陽(yáng)能集熱器。如圖1所示,為太陽(yáng)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(yáng)輻射,提高室內(nèi)溫度,增強(qiáng)自然通風(fēng)的驅(qū)動(dòng)力。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),增加太陽(yáng)輻射強(qiáng)度以及太陽(yáng)能煙囪長(zhǎng)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(qiáng)化了自然通風(fēng)。但太陽(yáng)輻射強(qiáng)度很不穩(wěn)定,因此如果采取較好的設(shè)計(jì),與建筑屋面配合,適當(dāng)增加太陽(yáng)能煙囪長(zhǎng)度并采用適宜的蓄熱材料,將會(huì)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(huì)下降,但幅度不大,因此在炎熱地區(qū),太陽(yáng)能通風(fēng)也能發(fā)揮積極作用。

圖1 太陽(yáng)能煙囪通風(fēng)原理簡(jiǎn)圖

3 太陽(yáng)能供電和供暖系統(tǒng)

3.1 太陽(yáng)能供電

太陽(yáng)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(shí)現(xiàn)電能輸出，借助電池將太陽(yáng)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(yáng)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(yáng)能發(fā)電體系的核心是電池板部分，主要作用將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能。其控制器的作用：提高提高太陽(yáng)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(bǔ)償?shù)确矫娴膬?yōu)化。太陽(yáng)能電池作為蓄電載體，其存儲(chǔ)電能是后續(xù)直流電的來(lái)源。太陽(yáng)能蓄電池借助光伏發(fā)電可實(shí)現(xiàn)能量穩(wěn)定的控制需求。逆變器的功能是實(shí)現(xiàn)直流電、交流電的轉(zhuǎn)換。

3.2 太陽(yáng)能供暖

供暖系統(tǒng)需要考慮太陽(yáng)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(shí)現(xiàn)對(duì)熱能的收集，經(jīng)過(guò)物理轉(zhuǎn)換制備對(duì)應(yīng)空調(diào)設(shè)備。主要組成部分包括：集熱器陣列、制冷機(jī)、控制系統(tǒng)等。采暖形式一般可分為：被動(dòng)、主動(dòng)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(duì)應(yīng)內(nèi)部、外部的形體設(shè)計(jì)需要滿(mǎn)足實(shí)際需求，便于構(gòu)造優(yōu)化，提高冬季夏季對(duì)太陽(yáng)能的存儲(chǔ)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(dòng)采暖的缺點(diǎn)為：溫度不穩(wěn)定、室內(nèi)舒適度不高，對(duì)于連續(xù)陰雨天氣無(wú)法維持室內(nèi)溫度的正常范圍。主動(dòng)采暖形式的設(shè)置中，需要借助電能輔助設(shè)備運(yùn)行，保證太陽(yáng)能的熱量進(jìn)入室內(nèi)。當(dāng)下太陽(yáng)能集熱器的研究進(jìn)展較多，帶動(dòng)了熱管式真空管設(shè)備的性能大幅提升，為后續(xù)主動(dòng)式采暖體系的優(yōu)化打下良好基礎(chǔ)。借助相變實(shí)現(xiàn)能量?jī)?chǔ)存，繼而提高太陽(yáng)能采暖設(shè)備應(yīng)用的合理性。測(cè)試結(jié)果表明系統(tǒng)內(nèi)部可充分實(shí)現(xiàn)對(duì)能量的高效利用。

3.3 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)

太陽(yáng)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(jià)值廣闊。太陽(yáng)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(yáng)能集熱器分類(lèi)：包括真空管、平板結(jié)構(gòu)兩大類(lèi)。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(shí)際應(yīng)用中，為了將太陽(yáng)能與建筑體的空間位置搭配合理，一般將太陽(yáng)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(mǎn)足剛度、強(qiáng)度等功能的基礎(chǔ)之上，實(shí)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(qiáng)后期維護(hù)工作的可行性落實(shí)。此外，地?zé)崮茏鳛榈叵聼嵩?，可作為空調(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(shí)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(yǔ)

能源問(wèn)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(diǎn)提高太陽(yáng)能、自然通風(fēng)等方面的應(yīng)用。

[1]馮國(guó)會(huì),黃凱良,陳其針,等.相變儲(chǔ)能地板熱水采暖系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào),2011(34):52～57.

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

[3]仇保興.大規(guī)模推進(jìn)綠色建筑與建筑節(jié)能時(shí)機(jī)成熟[J].中國(guó)建設(shè)信息,2012(7):4～5.