論建筑節能與可再生能源應用

曹嘉惠 李壽鑫

(遼寧工業大學，遼寧 錦州 121001)

?

論建筑節能與可再生能源應用

曹嘉惠 李壽鑫

(遼寧工業大學，遼寧 錦州 121001)

分析了可再生能源在建筑節能中存在的問題，從太陽能、地熱能、風能、海洋能等方面，闡述了可再生能源在建筑節能中的應用，指出將建筑節能與可再生能源相融合，能夠最大限度地降低建筑能耗。

建筑節能，可再生能源，太陽能，地熱能

目前，大力發展可再生能源，提高能源效率，已成為我國甚至全世界國家的發展目標。我國將風能、水能、地熱能、太陽能等自然可利用的能源定義為可再生能源，并嘗試將這些可再生能源利用到建筑節能工作中，減少建筑能源消耗。因此，對于我國建筑企業和建筑設計師來說，建筑節能與可再生能源應用是其關注并要解決的首要問題。

1 可再生能源在建筑節能中存在的問題

1.1 成本過高

在可再生能源與建筑節能工作中，成本過高是存在的首要問題。目前在建筑中使用的太陽能光伏發電系統，其過高的造價，給社會及建筑企業帶來過重的經濟負擔，且其技術要求高，很容易導致無法產生規模效應的問題，很難進行投資回收。此外，太陽能光伏電池制造成本較高，用于太陽能的發電成本與常規能源的使用成本差距較大，同時，設備多、系統復雜，也是建筑節能工作中不可回避的問題[1]。

1.2 技術難度

以太陽能為例，由于太陽能的輻射能量密度較低，因此在采光面積問題上需要建筑師們在建筑允許的基礎上進行擴大。且太陽能隨著氣候、晝夜等自然因素的變化而變化，使太陽能具備的不穩定性弊端加大，這使得與建筑物所需的持續能源產生矛盾。在地熱能利用中，地下的巖土層熱容量較大，但是受其較小的導熱系數和較差的熱擴散能力影響，在開采地熱能時，就要做大量的埋管工作，導致土地被大面積的利用，造成較大投資金額的情況發生。

2 可再生能源在建筑節能中的應用

2.1 太陽能

把陽光、太陽熱量轉換為電能的一種能源是太陽能，太陽能是可再生能源之一，也是一種人們熟知的綠色能源。在我國建筑節能工作中，建筑師們通常對太陽能合理廣泛的應用，以達到減少能源的目的[2]。

2.1.1 太陽能熱水系統

利用溫室原理，將太陽能通過科學技術手段轉化為熱能，并把熱量傳遞給水，從而獲得熱水，即是太陽能熱水系統。太陽能熱水系統利用了太陽能光熱技術，是目前太陽能技術中，應用最廣泛的、發展最快的、最經濟化的、科學技術最成熟的系統。蓄熱容量、太陽能集熱器、管道和控制系統等是太陽能熱水系統的主要組成部分。目前，我國家用的提供生活熱水的小型太陽能就是利用了太陽能熱水系統。隨著我國建筑節能政策的實行，我國將對太陽能熱水系統進行優化，大力發展集中式太陽能熱水系統。集中式太陽能熱水系統就是將供熱基本單元以單棟住宅的形式，優化了之前家用小型太陽能單獨家用的形式，給社會、經濟及環境帶來了顯著的效益。未來，人均屋面面積將隨著城市高層建筑的增多而越來越少，導致建筑集熱器的采光、采暖面積受到限制，這就要求建筑必須使用集中式太陽能熱水系統。對傳統熱水系統加以改進，調整太陽能集熱器的形式，安排太陽能熱水系統的輸水管道、電纜等設備，是將集中式太陽能熱水器應用于建筑節能中的基礎。

2.1.2 太陽能采暖技術

主動式采暖及被動式采暖是太陽能采暖技術的兩種形式。通過建筑物的周圍環境及朝向，對建筑物建筑材料和結構進行選擇，使存儲熱能可以合理的被建筑物汲取，從而達到采暖目的，即是被動式采暖技術。利用被動式采暖技術的應用有太陽能溫室、太陽房等。通過控制陽光和空氣進入建筑物的質量，對建筑內部合理的分配并儲存熱量是其特點。被動式采暖技術投資低，使用的設備簡單，對中小型建筑的設計比較適宜。但太陽能利用率低，且其具有不穩定性，夜晚及陰雨天無法對室內進行供暖是其缺點。主動式供暖主要是通過借助設備，如太陽能集熱器、管道、換熱器等，對太陽能采暖工作進行實現。主動式采暖技術一般是利用水作熱媒的技術，其采取的采暖方式以太陽能地板輻射居多。由于我國的太陽能主動式采暖技術發展緩慢，目前僅建成采暖試點工程，并沒有應用到實際的建筑工作中。對建筑物采暖問題的解決，是減少能耗，實現建筑節能的方法之一[3]。

2.1.3 太陽能制冷技術

太陽能吸收式制冷技術、太陽能固體吸附式制冷技術、太陽能干燥冷卻制冷技術等都是太陽能制冷技術。其中，太陽能溴化鋰吸收制冷技術因其實用性廣、可靠性高及經濟實惠等優點，使用范圍較大，發展較成熟。在太陽能溴化鋰吸收制冷技術中，單效溴化鋰吸收制冷技術能最大發揮太陽能集熱器的功效，降低成本，在建筑節能應用中被廣泛應用。

2.2 地熱能

貯存在地球內部的熱能是地熱能。地熱能產生的熱能有兩種，一種是地球本身放射性元素在地球深層發生衰變，從而產生熱能。此種方式產生的熱能通常表現在水蒸氣和地下熱水中，尤其其溫度較高，且技術交成熟，所以在我國建筑節能的設計工作中，通常用在發電、供暖方面。此外，由地球淺層對太陽能熱量的接收，從而產生熱量，是地熱能產生熱量的另一種形式。此種方式產生的熱能，溫度較低，開采技術較簡單、開采成本較低，且地理環境對其影響小，對于建筑物的供暖與制冷技術有很大幫助[4]。

淺層地熱能的能量主要來源于太陽輻射，它蘊藏在地球淺表層的土壤砂石和水中，是太陽能和地熱能結合的產物。由于淺層地能的土壤溫度受四季變化影響小，夏季溫度低，冬季溫度高，再生長速度快，取之不盡用之不竭，所以淺層地能被廣泛應用在我國建筑節能設計工作中。

2.3 風能

風能主要是利用風力發電機組相關設備，利用科技手段將風能轉換為電能的一種形式。目前，我國有關風能技術較成熟，發展較快，且風能具備經濟效益及社會效益，因此風能這種可再生能源被廣泛應用。在我國風力資源豐富的沿海地區，西北地區的建筑設計中，都將風能應用到建筑節能工作中，沒有明顯的溫室效應、可靠性高、沒有有害氣體的排放、使用壽命長等優點，成為我國建筑師們常用的清潔能源之一。

2.4 海洋能

同地熱能不同，海洋能是指蘊藏在海水中的能源，海洋能也是被廣泛利用的可再生能源之一。海洋能包括范圍廣，潮汐能、海水溫差能、海流能、波浪能、海水鹽差能等能量都屬于海洋能。其中，海流能及潮汐能兩種能源主要由月球對太陽的引力變化產生的，而其他能源均來源于太陽能。目前，我國對于海洋能的利用只是發電，如潮汐發電、波浪發電、海流發電等。海洋中的能量種類豐富、數量繁多，且海洋地理面積廣闊、分布廣泛。在我國建筑節能中利用海洋能，能很好的解決建筑物發電問題，有利于緩解我國電力工作緊張的局面，從而減少能源消耗[5]。

3 結語

本文從可再生能源在建筑節能中存在的問題、可再生能源在建筑節能中的應用兩方面進行分析，對當代建筑師來說，如何優化可再生資源的弊端，最大化利用可再生資源的優點，將可再生資源與建筑節能工作完美融合，從而達到緩解能源消耗的目的，是目前建筑師們工作的重點。建筑師們在原有的小區規劃、能源管理及節能措施中，綜合利用太陽能、地熱能、風能、海洋能等可再生能源，在做好建筑工作的基礎上，大力開展建筑節能設計工作，將建筑節能與可再生能源在建筑應用中相融合，從而降低建筑能源消耗。

[1] 張英魁,張正梅.可再生能源建筑應用技術及其發展前景[J].現代城市研究,2010(2):35-39.

[2] 康艷兵,馬志永.建筑節能領域可再生能源的利用方式[J].中國能源,2002(6):37-40.

[3] 劉金銘.可再生能源在建筑節能中的應用[J].技術與市場,2013(10):26-27.

[4] 孫建梅,劉云昭.可再生能源在建筑節能中的應用[J].綠色科技,2014(1):239-241.

[5] 陳 捷,潘琪斌,褚 豪.可再生能源技術在既有建筑節能改造中應用的研究[J].企業導報,2014(6):139-141.

Discussion on building energy saving and renewable energy application

Cao Jiahui Li Shouxin

(LiaoningUniversityofIndustry,Jinzhou121001,China)

The thesis analyzes renewable energy problems in building energy saving, describes the application of renewable energy in building energy saving from aspects of solar energy, geothermal energy, wind energy and ocean energy, and points out that: the integrity of building energy saving and renewable energy can reduce building energy consumption as much as possible.

building energy saving, renewable energy, solar energy, geothermal energy

1009-6825(2016)28-0174-02

2016-07-25

曹嘉惠(1992- )，女，在讀本科生； 李壽鑫(1992- )，男，在讀本科生

TU201.5

A