關于綠色建筑中可再生能源利用的思考

陳 龍

江蘇省建筑科學研究院有限公司

1 引言

近年來環境形勢愈發嚴峻，能源消耗也越來越多，人們對于環境保護的意識不斷提高，在建筑行業中引入環保的概念，使用可再生的能源代替傳統能源，減少對環境的污染和壓力，實現能源的可持續發展，相關技術人員應加強對新型可再生能源在建筑中利用的研究，提高能源的利用率，維持生態平衡，促進建筑行業的快速發展。

2 綠色建筑與可再生能源

2.1 綠色建筑

綠色建筑是指在全壽命周期內能夠做到節約資源、保護環境、減少污染，為居住者提供健康、適用、高效地空間，達到人與自然的和諧統一的高質量建筑。綠色建筑應充分地利用太陽能等可再生的能源，使用節能型的建筑結構，合理地配備資源的使用，根據實地的環境和自然通風等原理來減少能源的消耗，同時，提高能源的利用率。綠色建筑強調與環境相融合，保持自然生態環境的和諧與平衡，減少對環境的影響和污染，隨著全球生態環境的變化趨勢，綠色建筑將會成為建筑行業的發展的趨勢。

2.2 綠色建筑的能源利用

在全球氣溫變暖和能源危機的影響下，人們對于節能環保加大了重視程度，在建筑行業的上表現出了兩個方面，一是，使用環境友好的建筑材料，減少對環境的污染；二是，節約能源和使用可再生能源，減少能源危機的影響。在對建筑能源相關問題進行探討時，將可再生能源技術加入建筑結構中，不僅能夠減少環境對不可再生資源的消耗，減輕環境資源的壓力，還能夠降低環境污染，為人們提供與自然環境相和諧的居住環境[1]。

綠色建筑中能源的利用策略的目的是在對環境無污染和不良影響的前提下，減少對不可再生能源的消耗量的同時，提高可再生能源的利用率。一方面，減少建筑中由于供暖或制冷等設備對能源的能耗，另一方面，在房屋的設計中加入可再生能源的利用技術，減少對不可再生能源的浪費。

例如：在實際的建筑設計中，經常是根據當地的地理自然環境等因素，將多種技術進行有機結合，提高能源的利用率，滿足建筑的需要。首先，在設計建造綠色建筑時，可以將其中的將整體建筑結構進行優化，使用質量較為優秀、壽命較長的環保材料，如全裝配式鋼結構等，在實際施工時，使用對環境友好的材料，減少使用混凝土或對環境有污染的建筑材料。其次，在建造前對周圍環境進行詳細的調查，同時，計算能夠滿足建筑溫度調節所需的地下蓄熱裝置的具體配置，建筑的周圍可以使用保溫能力較強的材料，減少由外界環境的而影響而增加的能耗。最后，可以在建筑的頂部安裝太陽能電池板等發電設備，為室內提供足夠的電能，滿足照明和電氣的需求。通過將不同的能源利用技術進行有機的結合，能夠使建筑實現完全的自給自足，同時對環境零污染，帶到為湖生態平衡的目的。

3 可再生能源建筑技術

3.1 太陽能技術

太陽能作為一種自然能源，其儲量豐富并且對環境無污染，是國際上公認的未來最具競爭性的能源之一。在對太陽能利用上，大致分為兩種，一種是太陽能光熱技術，另一種是太陽能光伏技術。

太陽能光熱是指利用太陽能輻射的熱能，將其與建筑設計一體化，節省建筑整體能耗。太陽能光熱的利用包括：太陽能熱水器、太陽房、太陽灶、太陽能光照系統、太陽能熱發電、太陽能熱泵系統、太陽能制冷技術等。

（1）太陽能熱水器是將集熱器表面添加涂層，集熱器中的熱導管采用高導熱效率的銅管，在運行時，集熱器能夠吸收太陽能，并將其轉化為熱能，將其中的冷水加熱，供人們的生活。太陽能集熱器能夠通過將太陽能轉換為熱能，自動化地將水加熱，具有節能環保等功能。

（2）太陽能熱泵技術是一種新型空調供熱制冷技術，通過少量的電能來驅動能源，使其能夠從低溫熱源處吸取低品位熱能，將其傳給高品位的熱源，達到熱泵的目的，從而將室內的溫度進行調節，能夠有效地節約高品位能源。

（3）太陽能制冷技術是通過熱能的驅動來進行吸收式制冷，或將太陽能轉化為電能，再利用電能進行驅動制冷的原理來設計相應的太陽能制冷系統[2]。

太陽能光伏技術是指利用光伏半導體材料的光生伏打效應將太陽能轉化為直流電的技術，用來轉換能量發電的核心材料時使用半導體制作的太陽能電池板，目前，光伏的應用較多，發展也較為迅速。在建筑中可以引入給光電一體系統來增加自然資源的利用，同時提高其利用效率。在建筑設計施工時，可以將其布置到建筑的屋頂上或建筑圍護結構中。光電一體系統能夠在電量生產后近距離傳輸使用，減少了電力安傳輸的消耗和傳輸費用，同時，將其作為建筑圍護結構能夠減少占用空間，還能節省維護材料和供電設施的制成結構材料的費用。不僅減少了對不可再生能源的消耗，還提高了太陽能的利用率，有利于保護環境，維持生態平衡（見圖1）。

圖1 太陽能光伏技術

3.2 淺層地熱能技術

淺層地熱技術又稱地溫能，是指在25℃以下，蘊藏在淺層地表的土壤、巖石、水源中的清潔的可再生能源，將這種地熱能源用于建筑空調領域被稱為地溫技術。在對淺層熱能進行開發時，需要對地下水、地表水、巖石等開發利用，應注意對環境的保護，無害化利用、可持續化、循環利用等原則進行利用。在建筑中引入淺層地熱能技術能夠幫助室內進行溫度調節，為居住者提供舒適的環境。

在使用淺層地熱能對建筑室內進行調節時，使用地熱泵運行原理，將位于地表中的低品位熱能提取出來后進行制冷或供熱。使用位于室外的換熱系統等對室內的冷熱進行循環，保障室內的溫度適宜人類生活。在夏季室內制冷時，換熱器中的水能夠將建筑物中的熱量吸收，傳輸到地下的換熱器中將熱量輸入到地表淺層的土壤或水層中，使室內溫度降低；在冬季室內供暖時，使用于循環供暖的水通過換熱器吸收地表淺層中的熱量，通過水循環為室內提供適宜的溫度。

通過地表淺層熱能技術能夠使地下的熱能得到充分地利用，能夠有效地減少對能源的消耗，達到節能的目的[3]。但是該技術對環境的要求較高，在設計前需要對周圍環境中的地表淺層的土壤、巖石和地下水等進行細致的探測，同時要調查水體的穩定情況，前期的投入較大，影響其經濟成本，因此，應加強對相關技術的研究，加快開發地表淺層熱能，減少對不可再生能源的消耗（見圖2）。

圖2 地源熱泵技術

例如：某小區中使用地熱水直接采暖，通過地源熱泵系統將循環工作介質填入埋在土壤或水中的、導熱性較好地管材中，合理地利用地表的熱量進行制冷或供暖，這種方式供應較為穩定，并且效率較高，能夠直接為小區用戶提供需要的室內溫度，減少能源的利用的同時提高利用率。

4 可再生能源的利用

可再生能源在建筑中的利用主要根據建筑物用途不同進行分類，包括：①居民住宅建筑，居民對于供水問題更加重視，建筑中的熱水供應系統中可以加入地源熱泵系統，或者太陽能熱水器系統，為居民提供其日常所需的熱水。

辦公建筑，在辦公建筑中應用最多的是空調系統，為工作人員提供給較為舒適的工作環境，因此，空調制冷和供暖的能耗較大。在設計辦公建筑時可以將地源熱泵系統導入建筑設計中，通過對該技術系統所需的占地面積與實際建筑等決定因素進行計算和調整，能夠為整體建筑提供制冷和供暖，滿足室內需求。如：江蘇地區的地源熱泵技術的應用方式是通過在地源熱泵系統中設定標準值，如超過或達不到標準值則會開始啟動熱泵機組或冷水機組進行調節。

商場建筑，商場中對電能的消耗較大，同時在電能工作中會散發大量的熱，需要使用空調系統對室內溫度進行調節，保證室內環境適宜。因此，可以使用太陽能光伏技術來為商場提供電能。在商場屋頂和四面的圍護結構中安裝太陽能電池板等設施，不僅能夠為商場提供大量的電能，減少傳輸的浪費，提高能源利用率，還能夠將太陽能光伏設備設置為建筑的圍墻，為建筑提供支撐和美觀的作用。

旅館建筑，此類建筑對于熱水的需求量非常大，需要室內隨時能夠供應熱水，在使用可再生資源時，應使用太陽能光伏和光熱的應用技術對水進行加熱。由于旅館的選址一般在較為繁華的地區，同時占地面積較小，不適合使用地源熱泵技術，在夏季時可以利用太陽能熱水器來提供熱水，在冬季時可以使用太陽能光伏技術，提供電能來為旅館加熱供應水。

5 結論

綜上所述，將可再生能源技術應用在綠色建筑中的最終目的是減少對不可再生能源的消耗，維持生態的平衡，提高能源的利用率。在實際的建筑設計中，應結合實際的環境和建筑的類型來制定合理地可再生能源技術的應用方式，使建筑室內環境更加符合人們的需求，促進建筑行業的進一步發展。