可再生能源在暖通空調中的應用分析

摘要：暖通空調是隨著建筑的重要組成部份，是指建筑物的中央空調處理系統，包括建筑物的暖氣、空氣調節，空氣質量等方面。隨著日益面臨的能源短缺和可持續發展問題。推動建筑向節能、綠色和智能化方向發展，是建筑行業發展的大勢所趨，也是中國建筑發展面臨的重要任務。本文對可再生能源在建筑暖通空調中的應用做了詳細的闡述，對因地制宜地利用可再生能源，發展暖通空調新技術有一定的指導意義。

關鍵詞：可再生能源；暖通空調；應用

前言：

伴隨著我國經濟的飛速發展，環境質量每況愈下，可再生能源得到了廣泛應用。可再生能源主要指太陽能、風能、生物質能、低熱能、水能、海洋能及潮汐能等能源。它們相比不可再生能源具有資源豐富、不污染環境、清潔安全和資源可再生的優點。因此在能源狀況日益緊張的今天，大力推廣可再生能源的應用具有十分重大的意義。從暖通空調的角度來看，地球上的建筑物經歷了從“遮蔽所”到“舒適建筑”、“健康建筑”、“綠色建筑”的發展過程。今天的綠色建筑為越來越多的人所關注。它是充分利用可再生的材料和能源、親和自然、盡量不破壞環境和文化傳統、保護居住者的健康，充分體現了可持續發展和人類回歸自然的理念。

一、可再生能源應用于暖通空調的可行性

1、解決供暖制冷能耗大和環境污染嚴重問題的迫切性

近年來隨著我國經濟的快速發展，舒適的辦公、家庭環境成為人們的日常需求，從而帶動了供暖與制冷需求的極速上升。長期以來，供暖與制冷即耗了大量的煤炭、石油、電力等能源，又造成了嚴重的環境污染。要從根本上改變目前能耗現狀的緊張局面，就必須開發一種合理有效利用可再生能源的途徑，包括地熱（冷）能和太陽能等。把這些可再生能源應用于空調制冷，有效保護和改善人類生活的環境，實現可持續發展。

2、相關的國家政策

為了在建筑領域貫徹節約能源的方針，國家及建設主管部門頒布了一系列法律法規和規章辦法大力提倡在建筑中應用能源和可再生能源。在《民用建筑節能管理規定》中提出把“太陽能，地熱等可再生能源應用技術接設備”和“空調制冷節能技術與產品”列為“國家鼓勵發展的建筑節能技術”。而且為了加快新能源和可再生能源產業化發展，國家經貿委于2001年10月印發《新能源和可再生能源產業發展“十五規劃”》，提出的發展重點中包括太陽能光熱利用，指出要“研究和發展太陽能熱利用、采暖、空調等與建筑一體化技術”等。

二、可再生能源在暖通空調系統中的應用形式

可再生能源在暖通空調系統中的應用包括：太陽能的應用、自然通風的應用、地道風供冷、地下水的應用、地熱（冷）的應用、海洋能的應用和生物質能的應用等。

1、太陽能的應用

太陽能在暖通空調中的應用主要有被動式和主動式，其中主動式主要包括太陽能采暖和太陽能制冷兩個方面。

被動式太陽房是通過建筑朝向和周圍環境的合理布置，內部空間和外部形體的巧妙處理，以及建筑材料和結構、構造的恰當選擇，使其在冬季能采集、保持、貯存和分配太陽能，從而解決建筑物的采暖問題。在夏季又能遮蔽太陽能輻射，散逸室內熱量，從而使建筑物降溫，達到冬暖夏涼的目的。集熱、蓄熱和保溫是被動式太陽房建設的三要素，缺一不可。但是，被動式太陽房也有缺點，主要是室內溫度波動較大，舒適度差，在夜晚、室外溫度較低或連續陰天時需要輔助熱源來維持室溫。

主動式太陽房是一種采用由太陽能集熱器、管道、泵與風機、末端裝置、蓄熱及輔助熱源設備等組成的供熱系統或熱驅動型制冷機所組成的制冷空調系統的建筑。其造價較高，但具有適用范圍廣、布置靈活、舒適性好和調節性能好等優點。

太陽能制冷主要包括太陽能壓縮式制冷、太陽能吸收式制冷和太陽能吸附式制冷。

太陽能壓縮式制冷研究的重點是如何將太陽能有效地轉換成電能，再用電能去驅動壓縮式制冷系統。從目前的情況來看，由于光電轉換技術的成本太高，離市場化的距離還比較遠。以太陽能作為熱源的吸收式制冷是利用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。吸收式制冷要求集熱器溫度比噴射式和壓縮式低（可在80—100度下運行），一般使用平板集熱器即可滿足要求，則設備簡單，加工工藝要求較低是該方式的一大優點，因此，目前應用較多。

2、地下水的應用

地下水由于地層的隔熱作用，其溫度受氣溫影響很小。在暖通空調中，有些地下水可以直接作為冷源，更是熱泵良好的低位熱源。所以水源熱泵有著良好的節能前景。水源熱泵技術是利用地球表面淺層水源（如地下水、河流、湖泊）中吸收的太陽能和地熱能而形成的低溫低位熱能資源，并利用熱泵原理，通過少量的高位電能輸入，實現低位熱能向高位熱能轉移的一種技術。但是在利用地下水的過程中，需要注意一些問題。

3、土壤能的應用

我國能源研究會地熱專業委員會統計了大陸地區的地熱資源，認為地熱資源豐富，應用潛力大。地源熱泵是利用地下淺層地熱資源（通常小于400m深）作為冷熱源，進行能量轉換，提供供暖制冷的空調系統。地源熱泵系統通過輸入少量的高品位能源（如電能），實現低溫熱源向高溫熱源的轉移，地能分別在冬季和夏季作為低溫熱源和高溫熱源。夏季，大地作為排熱場所，把室內熱量以及壓縮機的散熱通過埋地盤管排入土壤中，再通過土壤的導熱和土壤中水分的遷移把熱量擴散出去。在地源熱泵系統中，由于冬季從大地中取出的熱量在夏季得到補償，因而使大地熱量基本平衡。雖然我國在開展土壤源熱泵系統的研究與應用方面起步較晚，但由于其技術上的優勢和有著節能、環保和可持續發展的優點，我國地源熱泵系統的研究和開發市場也日趨活躍，它將成為中小型生態建筑空調冷熱源合理可行的選擇方案之一。

4、海洋能的應用

海洋能通常是指海洋本身所蘊藏的能量，它包括潮汐能、波浪能、海流能、溫差能、鹽差能和化學能，不包括海底或海底下儲存的煤、石油、天然氣等化石能源和“可燃冰”，也不含溶解于海水中的鈾、鋰等化學能源。海洋能利用的主體是利用海洋能發電，其技術已日趨成熟。海洋是地球氣候和淡水循環的天然調節源，其容量巨大，與大氣、陸地間通過水汽等方式不斷進行能量和物質循環，是一個天然容量巨大的低位冷熱源，為人類制冷供熱提供了良好的條件，海水熱泵是一個很好的選擇。由山東海陽富爾達熱力工程有限公司與清華大學聯合研制開發出海水熱泵，并通過鑒定。這種熱泵冬天從海水中汲取熱量；夏天，則用海水作為冷卻水。蒸發器、冷凝器采用鈦合金板制作，并采取了抑制海藻生長的技術措施。

結束語：

能源早已成為制約我經濟發展的重要課題。我國已經感受到能源短缺與環境惡化的巨大壓力。建筑空調系統是能源消耗的重要方面，可再生能源的引入和利用將極大的緩解我國的能源壓力，在綠色建筑中充分引入可再生能源暖通空調技術，成為降低能源消耗和環境污染的重要力量，只要通過合理的設計，行業正確的引導，就能在建筑節能上為我國社會的要持續發展做出重要貢獻。

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