可再生能源在建筑節能中的應用

徐嚴嚴　雪彥琴　高曉蕾

摘 要：由于全球環境的不斷惡化與能源危機的不斷加劇，新能源及可再生能源隨之發展，探究其在建筑節能方面的應用成為了焦點問題。對建筑中常用的太陽能、地熱能、風能、潮汐能和生物質能等可再生能源進行了論述，研究其特點與應用前景，從而達到合理利用清潔可再生能源，緩解能源危機的目的。

關鍵詞：建筑；節能；可再生能源

1 引言

近年來隨著全球環境的不斷惡化與能源危機的不斷加劇，如何提高能源利用率和發展可再生能源已成為全球共同面臨的嚴峻問題。當前，我國建筑使用能耗占全國總能耗的接近30%，同時存在能耗高、效率底、高污染問題。國務院總理李克強在2015年政府工作報告中特別提到，加強“一帶一路”建設開發的同時需控制能源消費總量，尤其在加強工業、交通、建筑等重點領域節能。

2016年3月1日，中國能源研究會發布《中國能源展望2030》報告。報告認為，在制度與技術的雙重因素作用下，新能源及可再生能源發展將繼續加碼發力。因此，可再生能源在建筑節能中的應用成為當代建筑工程師關注焦點問題之一。

2 可再生能源在建筑中應用

目前，人們使用的可再生能源主要有太陽能、風力、水力、地熱能、生物質能、海洋能等。在建筑中常用的可再生能源主要包括太陽能、地熱能、風能和潮汐能等。合理且充分利用這些清潔可再生能源可以達到建筑節能的目的，緩解能源危機。

2.1 太陽能

太陽能是地球上最豐富的能源資源，隨著太陽能發電技術和全球能源互聯網發展，太陽能發電將成為未來潛力最大、增長最快的能源，并且太陽能作為一種清潔、新型的可再生能源[1]，其在建筑設計中利用前景比較廣闊，其利用方式主要有集熱蓄熱墻設計、太陽能集熱器保溫墻板設計、墻面附加集熱器設計、陽臺設計、屋面集熱部件設計及遮陽裝置設計等。

太陽能用于空調制冷，最大的優點是季節匹配性好。利用太陽能實現供熱與制冷的可能技術途徑，主要包括太陽能轉換為熱能，利用熱能供熱制冷；以及將太陽能轉換為電能，利用電能驅動相關設備供熱制冷兩大類型[2]。

2.2 地熱能

地熱能是由地殼抽取的天熱熱能，這種能量來自地球內部的熔巖，并以熱力形式存在，是引致火山爆發及地震的能量，地熱能是可再生資源，人們對其的利用主要是通過地源熱泵技術實現的，目前該技術主要分為水-水型地源熱泵系統和土-氣型地源熱泵系統兩類[3]。水-水型地源熱泵，是從地下水中取熱和排熱，經過熱泵機組轉換成熱水或冷水，然后再經過設置在各房間的風機盤管轉換成熱風或冷風給房間供暖或制冷；土-氣型地源熱泵，就是將地熱通過地源熱泵抽取出來，然后實現熱轉換，將熱能轉換成冷風或熱風，根據用戶需要向居家或生產提供用熱。

地源熱泵空調系統不僅可以給建筑物供熱和制冷，還可以提供生活熱水，能夠達到一機多用的目的，這樣的一套系統可以代替之前的供暖鍋爐和制冷機兩套系統，而且系統結構緊湊，可大大節約建筑空間和系統維護成本[4]。

空氣源熱泵目前的產品主要是家用熱泵空調器、商用單元式熱泵空調機組和熱泵冷熱水機組。熱泵空調器已占到家用空調器銷量的40～50%，年產量為400余萬臺。熱泵冷熱水機組自90年代初開始，在夏熱冬冷地區得到了廣泛應用，據不完全統計，該地區部分城市中央空調冷熱源采用熱泵冷熱水機組的已占到20～30%，而且應用范圍繼續擴大并有向此移動的趨勢。

2016年4月7日～9日，國際知名專業空氣源熱泵制造商廣東芬尼克茲節能設備有限公司受邀參加第27屆北京制冷展，芬尼旗下新研發的產品包括直流變頻空氣源熱泵Hero系列之H8、H30T，空氣源熱水器“鉑金”系列等產品亮相北京制冷展。這些新型空氣源熱泵的問世，代表空氣源熱泵技術又邁上了一個新的臺階。

2.3 風能

我國海岸線長，風能資源豐富。據氣象局估計，全國風能密度為100W/m，風能總儲量約1.6×105MV，特別是東南沿海及附近島嶼、內蒙古和甘肅走廊、東北、西北、華北和青藏高原等部分地區，每年風速在3m/s以上的時間近4000h左右，一些地區年平均風速可達6～7m/s以上，具有很大的開發利用價值。在建筑工程中，可以利用風能來進行發電，減少建筑中溫室氣體二氧化碳的排放，由此可以減緩由溫室效應帶來的一系列環境問題[5]。

2.4 潮汐能

因月球引力的變化引起潮汐現象，潮汐導致海水平面周期性地升降，因海水漲落及潮水流動所產生的能量成為潮汐能。潮汐能是以勢能形態出現的海洋能，是指海水潮漲和潮落形成的水的勢能與動能。

海洋的潮汐中蘊藏著巨大的能量。在漲潮的過程中，洶涌而來的海水具有很大的動能，而隨著海水水位的升高，就把海水的巨大動能轉化為勢能；在落潮的過程中，海水奔騰而去，水位逐漸降低，勢能又轉化為動能。潮汐能的能量與潮量和潮差成正比潮汐現象產生潮汐能。由于這種能量相對與太陽能和風能更難以收集，并且對潮汐能的利用具有地域的局限性，其主要應用在人類的航海、捕魚、曬鹽等方面[6]。在建筑工程之中，可以根據不同的地域來建設潮汐能發電站，進而達到建筑節能的目的。

2.5 生物質能

生物質能在可再生能源在建筑中也有很大的應用前景。對生物質能的利用主要分為兩個方方面，一是城區對廢物、垃圾進行處理形成的熱電聯產，二是主要在一些農村對沼氣的利用開發。利用生物質能供熱和供電，可以減少建筑方面的能耗。

3 可再生能源應用前景

在我國的能源消費中，可再生能源所占的比例越來越大，風能發電量連續3年實現翻番，太陽能光伏發電規模居全球第一，生物質能發電量也取得不錯的發展。未來10年內，風能、太陽能光伏、太陽能熱水水器等能源發展，將會在國家合理規劃下，保持增長[7]。

4 結論

（1） 我國建筑使用能耗占全國總能耗的接近30%，并且建筑存在能耗高、效率底、高污染問題，因此實現建筑節能可以緩解能源危機，是可持續發展的需求。

（2） 可再生能源，如太陽能、地熱能、風能、潮汐能和生物質能，逐漸在能源利用方面占據重要地位，尤其是在建筑的節能方面。

（3） 在我國的能源消費中，可再生能源所占的比例越來越大，在國家的合理規劃與調控下，可再生能源應用前景較好。

參考文獻

[1] 郭金輝，趙桂紅.可再生能源在建筑設計中的利用[J].城市建設理論研究.2014（28）

[2] 代彥軍，王如竹.太陽能空調制冷技術最新研究進展.[J].化工學報.2008，59（S2）：1-8.

[3] 洪宸.可再生能源在建筑設計中的利用[J].技術與市場.2015（9）：147-148

[4] 李笑寒，余躍進.地源熱泵技術對建筑節能的重要意義[J].建筑節能，2014（4）： 13-15

[5] 黃傳桓.可再生能源在建筑設計中的利用.[J].江西建材.2015（11）：33-33

[6] 王建新.可再生能源在建筑設計中的利用.[J].科技創新與應用.2014（8）：217-217.

[7] 時璟麗.中國可再生能源飛速發展[EB/OL].

作者簡介

徐嚴嚴（1993-），男，河南周口人，本科生，研究方向：系統安全。