探討可再生能源在暖通空調中的應用

紀曉瑩

摘要：近幾年房地產市場發展迅速，對暖通空調所提出要求也日漸升高，且建筑能耗較高。但常規能源儲量無法對日益增長能源需求予以充分滿足，所以，建筑能耗須走可持續化發展道路。經研究表明，將可再生能源應用至暖通空調中除可提高建筑環境舒適度，也可將暖通空調能耗降至較低。因此，本文針對可再生能源在暖通空調中的應用加以探討，如針對可再生能源在暖通空調中應用的必要性予以分析，并對太陽能、自然風在暖通空調中的應用加以闡述。

關鍵詞：可再生能源;暖通空調;太陽能

可再生能源即指潮汐能、海洋能、水能、生物質能、風能及太陽能等，且同不可再生資源相較而言，具備資源可再生、清潔安全及資源豐富等優勢。伴隨能源應用越發緊張，以可再生資源替代不可再生資源具備重要意義。除可提升資源利用率外，也可對生態環境起到一定改善作用。以可持續發展視角而言，借助最低資源消耗創造最佳環境效益為綠色建筑對暖通空調所提出的最高要求。此外，中國作為資源消耗大國，應積極尋求建筑節能方式，降低能源消耗，改善生態環境。

一、可再生能源在暖通空調中應用的必要性

首先為緩解環境污染問題。近幾年中國煤炭產量、儲量比例已不足40%，同全球平均水平相比存在一定差距。中國為煤炭資源大國，應將煤炭作為主要能源，并對能源使用安全予以保證。但以國家戰略能源角度而言，應謹慎使用煤炭資源，提升能源消費結構合理化，并借助可再生能源對傳統煤炭資源予以代替。經研究表明，現有經濟條件、技術條件下，經煤炭燃燒所釋放的Pm10及Pm2.5，除會對環境造成嚴重污染外，也會對民眾身體健康造成危害。因此，減少煤炭資源使用，應用可再生資源針對改善環境污染現象而言具備重要意義。其次為國家政策因素。自21世紀后，中國針對節能減排作出相關規定，對節能建筑設計制定強制性要求，降低能源消耗。供熱制冷方面也出臺相應政策，如針對積極減少碳排放單位予以獎勵、補貼，調動單位節能積極性。加之中國指出要“研究、發展太陽能熱利用、空調及采暖等與建筑一體化技術”，此政策出臺后，眾多企業積極響應，部分企業將暖通空調、可再生能源相結合，應用成效良好。

二、可再生能源在暖通空調中的應用

（一）太陽能

主動式應用、被動式應用為太陽能在暖通空調中的兩種主要應用形式。太陽能被動式熱利用即指被動式太陽房的應用。被動式太陽房即指借助對周圍環境、建筑朝向的科學設置，對外部形體、內部空間的適當設計，加之建筑構造、結構、材料的科學選擇，使被動式太陽房具備冬暖夏涼的特點。保溫、蓄熱及集熱為被動式太陽房建設三要素，但被動式太陽房也存在一定缺陷，如室溫波動較大及舒適度有待提升等，當遇到連續陰天，或室外溫度較低時，需借助輔助熱源保持室溫。據研究指出：借助對電加熱器、煤爐及熱泵等對被動式太陽房輔助供暖的理論及試驗比對發現，熱泵供暖在提升能源利用率、降低能源消耗方面均存在顯著優勢，為較為理想的供暖輔助系統，尤其適宜在農村中推廣。而太陽能主動式熱利用又可分為太陽能采暖及太陽能制冷兩方面。其中主動式太陽能采暖以電為輔助能源，借助驅動太陽能加熱的水于管道中流通實現房間供熱。伴隨太陽能集熱裝置研究開發，具備抗冰雹、承壓力及工作溫度高等特點的熱管式真空管太陽能集熱裝置，使得主動式太陽能采暖系統的推廣、應用成為可能。而太陽能地板采暖系統即借助循環水泵，將白天太陽能集熱裝置所得到熱水經管道送入地板下相變蓄熱材料中加以儲存，供夜間應用。目前，水合鹽無機化合物為常用的相變蓄熱材料。而太陽能制冷主要包括太陽能吸附式制冷、太陽能吸收式制冷及太陽能壓縮式制冷等。其中太陽能壓縮式制冷研究重點為實現太陽能至電能的有效轉化，再以電能實現壓縮式制冷系統推動。結合目前發展現狀而言，光電轉換技術所需成本較高，短時間內難以實現市場化。太陽能吸收式制冷即將太陽能作為熱源，借助太陽輻射熱能驅動溴化鋰-水溶液，或氨-水溶液的吸收式制冷系統。吸收式制冷僅應用平板集熱器便可對集熱裝置所需溫度予以滿足，具備從工藝要求較低及設備簡便等優勢，應用范圍較廣。

（二）自然風

自然風應用可主要分為自然風直接供冷及地道風供冷兩方面。其中地道風供冷即為地道風空調的應用，因具備造價低廉、系統簡便等特點，得以廣泛應用。地道風降溫即指借助地道對空氣加以冷卻，向地上建筑物輸送，實現降溫目的。主要包括送至房間供冷、經地道降溫兩部分，空氣經地道降溫時狀態改變過程同一等濕冷卻過程相類似，空氣冷卻后期可產生水汽凝結于空氣中分離現象，此為降溫冷卻過程。所以，地道風降溫可增加空氣含濕量。此外，因地道風降溫受濕球溫度限制較小，可將氣溫降至濕球溫度以下。所以，地道風降溫在我國高濕高溫地區應用成效更為良好。而自然風直接供冷即為借助自然風所具備的天然冷量實現供冷。實現節能同時也可對室內空氣品質予以改善。此外，夜間通風蓄冷也為自然風直接供冷的一種方式。因夏季夜間室外空氣溫度低于白天，因此，夏季夜間室外冷空氣可作為一種良好冷源并加以應用。夜間通風方法原理即指在夜間引入室外冷空氣，借助冷空氣同作為蓄冷材料的建筑結構接觸、換熱，對建筑材料予以冷卻，實現蓄冷目的。白天可借助房間內空氣、建筑材料間接觸、換熱，將建筑材料所儲存冷量向室內釋放，對房間溫度升高形成抑制，增加房間處在舒適環境時間，甚至無需借助空調系統便可實現室內溫度調節，提高舒適度。

結束語：綜上所述，伴隨民眾對綠色建筑所提出要求逐漸升高，將可再生資源應用至暖通空調中已為必然發展趨勢。加之中國所提出的節能減排理念及可持續發展戰略，為可再生資源在暖通空調中的應用提供政策支持。此外，結合目前技術條件而言，將可再生資源應用至暖通空調中，除可提升室內空間舒適度外，也可同我國所提出節能減排理念相符。

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