新能源在綠色生態建筑系統中的應用

馬萬銀

【摘 要】當可持續發展成為人類和自然協調發展的全球化戰略的時候，綠色建筑也成為建筑業發展的必然趨勢，節能則是綠色建筑的最大特征之一，新能源的開發和利用成為人類社會繼續蓬勃發展的新希望。本文圍繞綠色生態建筑系統中常用的太陽能、地熱能和風能等，介紹新能源在綠色建筑中的應用現狀。

【關鍵詞】綠色生態建筑;新能源;太陽能;風能;地熱能

綠色建筑不同于傳統建筑中的綠化觀念，是充分利用不同的自然資源來維持整個建筑的運行工作，是一種對生態環境危害很小甚至沒有危害的建筑模式。因此，綠色建筑所具備的能源、水環境、氣環境、聲環境、光環境、熱環境、植物系統和綠色建材系統等要素中，能源系統是核心。降低建筑業的能源消耗，減輕建筑業造成的生態環境污染，將對社會可持續發展起著至關重要的作用。新能源的概念，即指以新的技術與材料為根基，使傳統舊式能源得到科學的開發與使用。這里綠色生態建筑智能化系統的所使用的能源主要為新能源，本文就主要的幾種新能源在綠色生態建筑系統中的應用做以介紹。

1.太陽能在綠色生態建筑體系中的應用

太陽能是取之不盡的可再生、清潔、蘊藏量巨大的新能源，繼風電之后逐漸得到人們的青睞。太陽能在建筑的應用形式主要分為兩大類，即太陽能熱利用和太陽能光發電。目前太陽能熱利用的主要形式為太陽能熱水器，發電則以太陽能光伏發電為主。經過多年的發展，目前太陽能的利用已經成為一種成熟、可靠的技術，具有廣闊的市場前景，在國際上已經列為清潔綠色能源。太陽能集熱器與智能建筑熱水系統相結合，使建筑中所需熱水存儲集中，儲水箱與集熱裝置分開布置，即使室外氣溫達到零度或零度以下，也仍然可以使智能系統自動運行，并且達到24小時供應建筑內的熱水需求。

太陽能在綠色建筑中應用方式主要有被動式太陽能房、主動式太陽能房、采暖系統、光導管照明以及光伏技術。被動式太陽能采暖系統，在實踐中也稱為太陽能自然采暖，它不是通過采用專門的集熱器等裝置，而是通過對建筑物周圍環境的合理布局，對建筑物的方位和朝向進行科學布置，對建筑物內部和外部等本身結構的巧妙處理，在此基礎上，再對建筑材料進行恰如其分的選擇，保證建筑物能夠將太陽熱能充分吸收，以供建筑物自身的采暖。主動式太陽能房主要由集熱系統、蓄熱系統、末端供熱采暖系統、自動控制系統、輔助熱源等組成，可以為公用、民用建筑提供熱水，也可以組成太陽能空調。因此，太陽能集熱器對于建筑節能設計來說有極其重要的作用。太陽能采暖系統是和太陽能熱水系統聯合使用的，一般多用于冬季寒冷季節，這種供暖方式已在歐美國有較多使用。光導管照明系統是基于采集太陽光的照明系統，其優勢主要體現在兩方面：一是節能環保，光導管照明完全是利用自然光，無論晴天、陰天或是下雨，光導管照明系統均能采集到充足的太陽光實現室內自然光照明，大大降低了能耗，且綠色無污染;二是自然光安全健康，即把純天然的自然光導入室內實現室內的太陽光照明，使人們避免了長期使用電能對眼部造成的損害，有益身心健康。光伏發電技術一般是指利用半導體持續效應將光能直接轉化為電能，這種技術目前廣泛運用于太陽能熱水器等家用電器設備中，并起到了節約資源能源和增進生活便利性的作用。在建筑應用中包括獨立光伏系統和并網光伏系統。當太陽能電池能夠滿足建筑內用電量時，則稱“零能房屋”。

2.地熱能在綠色生態建筑體系中的應用

地熱能在綠色建筑中應用主要有地表水技術應用和地下水技術應用以及地埋管技術，其地埋管技術應用較廣泛。廣泛應用后不僅可以更好的實現對建筑內溫度的調控，有效控制有害氣體的排放，最大限度的減低建筑能耗，推進建筑節能工作。從我國現階段地埋管技術的實際應用情況看，該項技術還有很大的應用空間，應用前景非常樂觀。

地熱能在綠色建筑中應用最典型的就是地源熱泵。基于地源熱泵系統既可制冷又可供熱的特性，其主要應用分為兩種：地源熱泵空調系統和地源熱泵熱水系統。地源熱泵空調系統的構成較為復雜，包括淺層地熱能采集系統、水源熱泵機組、冷熱分配系統和空氣處理系統等四個部分，運作的原理是首先利用地源熱泵轉化淺層地熱能，從而為智能建筑提供制冷、制熱服務。它利用水與地熱能進行冷熱交換來作為熱泵的冷熱源，在冬季，把室外的地下水熱量通過循環水，為室內提供熱量，進行供暖;在夏季，循環水把室內的熱量交換出來，帶到地下水，此時地下作為室內熱量的排放區域。地源熱泵熱水系統是利用地源熱泵，提取淺層土壤熱能、地表水熱能或地下水熱能等低溫熱源，再將它們轉化為生活熱水。它由淺層地能采集系統、水源熱泵機組和熱水供應裝置等子系統構成，其中，淺層地能采集系統能夠提取淺層土壤熱能、地下水熱能、地表水熱能，然后通過水源熱泵機組進行熱交換，最后通過熱水供應裝置實現對綠色建筑的熱水供應。

3.風能利用系統在綠色生態建筑體系中的應用

風能是太陽輻射下流動所形成的。風能與其他能源相比，具有明顯的優勢，它蘊藏量大，分布廣泛，永不枯竭。對交通不便、遠離主干電網的島嶼及邊遠地區尤為重要。風力發電的優越性可歸納為建造風力發電場的費用低，比水力發電廠、火力發電廠或核電站的建造費用低很多;沒有火力發電所需的煤、油等燃料以及核電站所需的核材料即可產生電力，除了要做一些常規的保養外，就沒有其他任何消耗;風力是一種潔凈的自然能源，沒有煤電、油電及核電所產生的環境污染問題。因此，風能作為一種清潔能源十分適合使用在綠色生態建筑當中。著名的巴林世貿中心就是采取這種風力發電方式，我國比較有名的是廣州珠江城。對與樓頂釆風，主要是垂直軸風力發電機能夠與發電建筑一體。垂直軸風力發電機所占空間較小，風向改變時不需要逆風，一般安裝在建筑的樓頂。一般小型的發電系統是獨立的電源為建筑物供電。國內的首個風力發電建筑一體化項目是上海天山路3kw垂直軸風力發電機項目。

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（作者單位：銀川市城市建筑規劃設計研究院有限公司）