淺談綠色建筑和可再生能源的應用

李 梅 許金渤

遼寧城市建設職業技術學院

淺談綠色建筑和可再生能源的應用

李 梅 許金渤

遼寧城市建設職業技術學院

能源危機日益嚴重的今天，可再生能源的應用具有重大意義，是提高建筑行業節能工程的關鍵部分。本文對綠色建筑的開發及可再生能源的應用進行了分析，提出對應發展前景，旨在為建筑行業的長期合理發展提供一定的理論基礎。

綠色建筑；可再生能源；太陽能；自然通風

1 引言

建筑行業作為當下城市化進展的主要支柱行業，能源、資源耗費量巨大，包括空調系統、排水系統和電氣設備的消耗等方面。現階段，建筑能耗已經成為社會能耗比例最高部分，且存在上升的發展趨勢，為此，提高綠色建筑的應用具有重大現實意義。綠色建筑要求具有健康舒適、安全工作的空間環境，需要提高整體人文、建筑和環境的之間的和諧效果，可提高資源利用效率。國內綠色建筑行業起步晚，但是發展速度快，具有極高的發展前景。

2 自然通風方面的應用

2.1 自然通風概述

自然通風對建筑行業而言具有極大優勢，傳統設備中包括招風塔等設施，借助通風結構可以實現對空氣流動的有效控制。當下中央空調技術的發展帶動了社會大眾對室內環境的更高要求，而逐漸忽略了自然通風方法的應用。自然通風主要靠風壓和熱壓來驅動。人們通常所說的“穿堂風”就是利用風壓在建筑內部產生空氣流動,當風吹向建筑物正面時,因受到建筑物表面的阻擋,動壓降低靜壓升高,而在迎風面上產生正壓,氣流再向上偏轉,同時繞過建筑物各側面及背面,在這些面上由于出現局部渦流產生負壓區,風壓就是利用這個壓力差。

2.2 太陽能對自然通風的強化

風壓作為不穩定要素，對風速、風壓的影響不容忽視。需要充分考慮地理地域、朝向方面的考慮。熱壓作為較為穩定的影響要素，對應自然通風效果與溫差、高度差等息息相關。為此，可建立一個對應結構，提高溫差、高度差實現通風能力的強化，如太陽能。借助太陽能技術可以實現圍護結構的合理結合，實現被動冷卻的處理模式，可充分提高室內環境的合理性。提高室內品質效果，降低負面環境的危害，提高太陽輻射能對空氣的引導作用，繼而實現熱能、動能的轉化。

當下太陽能對通風形式的強化主要借助結構形式進行實現，如太陽能集熱器。如圖1所示,為太陽能煙囪的原理圖。吸熱板內置于南向煙囪的圍護結構中,吸收太陽輻射,提高室內溫度,增強自然通風的驅動力。通過研究發現,增加太陽輻射強度以及太陽能煙囪長度均可使吸熱板溫度以及煙囪中的空氣平均溫度升高,從而強化了自然通風。但太陽輻射強度很不穩定,因此如果采取較好的設計,與建筑屋面配合,適當增加太陽能煙囪長度并采用適宜的蓄熱材料,將會達到較好的通風效果。另外,研究表明環境溫度升高,自然通風量會下降,但幅度不大,因此在炎熱地區,太陽能通風也能發揮積極作用。

圖1 太陽能煙囪通風原理簡圖

3 太陽能供電和供暖系統

3.1 太陽能供電

太陽能供電屬于當下綠色建筑的重要形式，借助光伏發電可以實現電能輸出，借助電池將太陽能轉化為電能。發電系統的組成包括：電池組、蓄電池組等，其中，太陽能電池組件和蓄電池為電源系統，控制器和逆變器為控制保護系統，負載為系統終端。太陽能發電體系的核心是電池板部分，主要作用將太陽能轉化為電能。其控制器的作用：提高提高太陽能電池的安全性，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、溫度補償等方面的優化。太陽能電池作為蓄電載體，其存儲電能是后續直流電的來源。太陽能蓄電池借助光伏發電可實現能量穩定的控制需求。逆變器的功能是實現直流電、交流電的轉換。

3.2 太陽能供暖

供暖系統需要考慮太陽能能源的利用效果，結合空調制冷制熱效果進行分析，空調的工作原理為吸附式工作，可借助集熱器實現對熱能的收集，經過物理轉換制備對應空調設備。主要組成部分包括：集熱器陣列、制冷機、控制系統等。采暖形式一般可分為：被動、主動采暖。前者是基于建筑朝向、周邊環境要素等進行設置，對應內部、外部的形體設計需要滿足實際需求，便于構造優化，提高冬季夏季對太陽能的存儲和利用，提高整體建筑的采暖、制冷效果。但是需要引起注意的是，被動采暖的缺點為：溫度不穩定、室內舒適度不高，對于連續陰雨天氣無法維持室內溫度的正常范圍。主動采暖形式的設置中，需要借助電能輔助設備運行，保證太陽能的熱量進入室內。當下太陽能集熱器的研究進展較多，帶動了熱管式真空管設備的性能大幅提升，為后續主動式采暖體系的優化打下良好基礎。借助相變實現能量儲存，繼而提高太陽能采暖設備應用的合理性。測試結果表明系統內部可充分實現對能量的高效利用。

3.3 太陽能熱水系統

太陽能熱水體系系統作為當下可再生能源利用最為明顯的案例，其推廣價值廣闊。太陽能熱水系統包括：集熱器、貯水箱和管道系統等。包括循環式、溢流和整體式結構。屬于經濟合理的裝置設備。根據太陽能集熱器分類：包括真空管、平板結構兩大類。從加工工藝角度出發可范圍內承壓、非承壓結構。

實際應用中，為了將太陽能與建筑體的空間位置搭配合理，一般將太陽能集熱器放置于屋頂面位置。安裝角度需要考慮當地氣象條件、日照方向等要素，提高整體欄板結構的合理性，在滿足剛度、強度等功能的基礎之上，實現有效的熱水供應。該環節中需要引起注意的是設備外觀美感，提高集熱器形式、材料裝修風格等方面的考慮，提高電纜、設備和管道設置的合理性，加強后期維護工作的可行性落實。此外，地熱能作為地下熱源，可作為空調系統的能源。地熱能作為當下新型技術能源，可借助熱泵系統實現廣泛利用。借助少量電能輸入將低品位熱能轉化為高品位熱能。

4 結語

能源問題已經引起世界范圍內的關注，當下建筑行業的發展需要充分考慮可再生能源的應用，提高整體系統的綠色環保效果。避免可再生能源使用不當、分配不均等引起的負面效應，提高多能源綜合發展的目標。為綠色建筑的合理性、可行性打下良好基礎，重點提高太陽能、自然通風等方面的應用。

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