可再生能源建筑應用技術及其發展前景

趙建英　趙華

摘要：可再生能源建筑應用技術對我國建筑行業的發展具有重要意義和作用，實現建筑能源的循環利用。文章在研究中主要以可再生能源建筑應用技術為核心，探究可再生能源建筑應用技術及其發展前景，進而促進我國建筑業可持續發展。

關鍵詞：可再生能源；建筑；應用技術；發展前景

在現代化時代背景下，構建健康化、高效化、生態化的社區不僅是人們居住需求，同時也是不可阻擋社會潮流。在這一層面上，可再生能源建筑憑借自身的綠色屬性與建造程序，逐漸獲得越來越多的關注與認可，可以為人們提供舒適、健康以及經濟性極強的居住環境，具體非常巨大的發展潛力。對此，在這樣的環境背景下，探究可再生能源建筑應用技術及其發展前景具有非常重要的現實意義。

1.建筑節能與可持續發展綜合分析

能源是社會發展、經濟增長的物質條件，自工業革命開始，世界能源消費情況日益劇增，能源急劇消耗，使得自然生態環境遭到破壞，進而導致全球變暖現象。對此，為了供給國內正常生產、生活需求，我國將能源消費逐漸轉向可再生能源消耗，特別是對于建筑節能而言，其能源消耗范圍相對較廣，就此成為可再生能源重要的應用平臺。在實際應用中，其建筑節能分為以下幾方面：第一，技術節能。在建筑氣候條件前提下，要對建筑選址、布局以及體形進行合理規劃設計，適當改善建筑環境微氣候，結合通風和日照等自然條件因素，利用建筑保溫隔熱技術和節能產品，減低建筑能耗。第二，管理節能。根據市場利益驅使屬性，在提高建筑建造方節能積極性方面存在一定的困難。對此，要進一步強化政府公共管理職能，適當的利用行政權力推進建筑建設，以實現建筑管理節能。第三，行為節能。在進行建筑建設中，采暖、照明以及電氣等方面能耗和建筑功能息息相關，也和使用者能源消費行為有關。對此，要加大節能宣傳，樹立用戶節能意識，促發用戶節能行為，進而實現行為節能。

2.可再生能源建筑應用技術

2.1地源熱泵技術

熱泵作為一種熱源節能裝置，主要是通過高位將熱量逐漸轉向為高位熱源，利用冷凝器釋放熱量來實現供熱效果的一種采暖系統，同時也是利用蒸發器蒸發吸收熱量來實現制冷效果的一種制冷系統。從環保角度上看，地源熱泵技術主要是通過熱泵將不能直接使用的地位熱能轉化為高位熱能，其系統主要包括地源熱泵機組、空調系統以及地熱能交換系統，具有供熱和制冷的雙重功能，進而成為一種高效節能空調技術，逐漸被應用和推廣。地源熱泵是利用土壤、地下水以及低層等作為熱源，由于地層常年恒溫，在冬季其溫度會高于室外溫度，在夏季會低于室外溫度，這樣會有效提高地源熱泵供熱供冷效率。另外，冬季利用熱泵將大地熱量進行建筑供熱，會降低大地溫度，為大地儲存冷量，為夏季制冷提供必要條件；在夏季利用熱泵將建筑物熱量再次傳輸到大地中，降低建筑物溫度，在大地中儲存熱量以供給冬天熱量使用。其工作流程為以下內容：第一，供熱循環。在地源熱泵系統供熱循環中，土壤熱能與壓縮機、風機消耗電能會傳輸到生活熱水和建筑物空氣中，以形成熱量循環流動。第二，制冷循環，在制冷循環中，其熱量流動方向與供熱循環相反，主要將建筑物熱能和壓縮機、泵消耗電能傳輸到土壤中。第三，熱水循環。生活熱水循環屬于可選循環，主要利用安裝在熱泵壓縮機排除中的過熱蒸汽冷卻器實現熱水供應。夏季制冷中，通過系統廢熱形成生活熱水，不會形成熱泵負荷。

2.2太陽能光熱熱水技術

太陽能熱水作為太陽能應用領域中產業化技術，被廣泛的應用在社會生活和生產領域，具有經濟競爭力、成熟技術以及市場潛力等特點。在實際應用中，太陽能熱水系統主要以太陽能集熱器為核心，收集太陽輻射能對水進行加熱，以實現熱水供應。太陽能集熱器在收集太陽輻射能后，會將其能量轉化為熱能，利用熱能加熱太陽能集熱器中的水。當太陽能集熱器中的水溫達到預設溫度后，溫度傳感器、電磁閥以及水泵等裝置會將水傳輸到熱水儲存箱中，同時系統會自動補進冷水，直到水位達到熱水儲存箱上限。太陽能熱水器主要包括集熱器、絕熱儲水箱、連接管道、支架控制系統，根據使用屬性可以將太陽能熱水器分為季節性、全年性以及輔助熱源等；根據太陽能集熱器結構可認為平板型、真空管熱水器，無論是哪種熱水器其核心系統都是太陽能集熱器，吸收太陽輻射能產生熱量，同時將這些熱能銷傳輸到熱工質裝置，以實現系統供熱目的。

2.3太陽能空調采暖制冷技術

太陽能空調系統在實際應用中具有供熱、制冷雙重功能，在學校、游泳館、商場等地具有非常廣泛的應用。太陽能制冷主要通過太陽能集熱器供給吸收式制冷機所需熱媒水，其熱媒水溫度越高，制冷機性能系數就會隨之增高，進而提高空調系統制冷效果。例如，當熱媒水溫度在60攝氏度時，制冷機性能系數為0-40；當熱媒水溫度在90攝氏度時，制冷機性能系數為0-70；當熱媒水溫度為120攝氏度時，制冷機性能系數會超過110。通過大量實踐證明，熱管式真空管集熱器和溴化鋰吸收式制冷機結合，衍生出太陽能空調技術已經為太陽能應用領域開辟出新的方向和發展空間。在采暖功能中，利用太陽能集熱器對熱媒水進行加熱，并傳輸到末端實現采暖；制冷功能通過吸收式制冷模式，通過同太陽能集熱器供給吸收式制冷機運行所需熱媒水，在綠色概念領域下提高可再生能源利用率。

2.4太陽能光電利用技術

太陽能發電主要有光熱發電與光伏發電兩部分，其光伏發電是通過半導體界面光形成伏特效應，把光能轉化為電能。其核心元件為太陽能電池，太陽能電池串聯后進行封裝保護，以形成太陽能電池組件，功率控制器加以輔助，進而構成光伏發電裝置。太陽光發電排除熱過程直接把光能轉化為電能，其中主要涉及到光伏發電、光感應發電以及光化學發電等，其發電原理主要是通過太陽能半導體電子器件吸收和收集太陽光輻射能，并將其能量轉化為電能進行發電。在實際應用中，光伏方陣和建筑集成可以構成BIPv高級形式，對光伏組件具有極高的性能要求，光伏組件的除了滿足正常供電之外，還要兼顧建筑基本使用功能，主要以建筑屋面結合為主，不會占用建筑物其他空間，進而提高建筑物的使用功能。在實際應用中，太陽能光電利用技術主要有兩種組合形式，一是BAPv，即是建筑和光伏系統組合，將封裝過的光伏組件安裝到建筑物屋頂中，后連接逆變器、蓄電池和控制器等裝置，在一定條件下還要和公共電網進行連接。二是建筑和光伏器件組合。通常情況下，建筑物外墻涂料或者是幕墻玻璃主要起到保護和裝飾的作用，若用光伏器件進行代替，可以實現建材、發電雙重功能。同時，光伏器件具有保溫、絕緣、防水等功能，在保證建筑物使用功能和使用質量的同時，可以降低其建筑成本，實現經濟效益的提升。

3.可再生能源建筑應用技術發展前景

在資源環境限制下，建筑節能減排作為一項長期任務，對我國經濟發展和資源利用具有非常重要的意義和作用。對此，除了不斷強化新技術成果之外，還要對本土環保技術與工藝進行發展和挖掘，將傳統建筑節能技術和可再生能源建筑應用技術進行充分結合，組建應用組織和機構，以實現可再生能源建筑應用技術的發展和應用。同時要創新投融資體制，制定經濟扶持政策，建立完善的激勵政策，實現可再生能源建筑應用技術研發和推廣。

4.結語

文章通過對可再生能源建筑應用技術及其發展前景研究，從地源熱泵技術、太陽能光熱熱水技術、太陽能空調采暖制冷技術、太陽能光電利用技術等方面人手，優化各項節能技術，在綠色概念領域下提高可再生能源利用率。