建筑節(jié)能領(lǐng)域可再生能源的利用方式

馬志強(qiáng)

摘 要：本文主要從降低建筑耗能這一方面方面，總結(jié)了可再生能源在建筑節(jié)能領(lǐng)域中最大的利用方法。同時(shí)還分析了許多可再生能源可以利用方法和相關(guān)特點(diǎn)以及在推廣應(yīng)用過程中隱藏的問題，并對(duì)其提出了有關(guān)的建議與意見。

關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能 可再生能源 利用

一、建筑節(jié)能與可再生能源

建筑耗能是指在建筑使用過程中產(chǎn)生的耗能，主要有供暖器、空調(diào)、飲水機(jī)、烹飪和電器的能耗。其中有關(guān)建筑采于暖空調(diào)能耗就占建筑總能耗的50% - 70%。

由于經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和生活水平的提高導(dǎo)致建筑能耗不斷增加。在我國(guó)建筑能源消費(fèi)在1999年就占能源消費(fèi)總量的20%-25%。建筑能源消耗在西方國(guó)家占全國(guó)能源消費(fèi)總量的30%-40%。因此，由于人們生活水平的提高，城市化發(fā)展的加快，住房制度的不斷改革，我國(guó)建筑能耗將會(huì)比之前的能耗增加一倍左右。建筑能源消費(fèi)在我國(guó)具有較大的增長(zhǎng)空間，是未來能源消費(fèi)的主要增加趨勢(shì)，美國(guó)在1999年能源消費(fèi)中總量約占世界總量的26%，而建筑能源消費(fèi)這塊已經(jīng)離中國(guó)能源消費(fèi)總量很近了。中國(guó)人口是美國(guó)的4.5倍，如果人均建筑能源消耗在中國(guó)達(dá)到美國(guó)當(dāng)前的人均水平，中國(guó)的建筑能耗就會(huì)有世界能源消費(fèi)總量的40%。對(duì)此我國(guó)建筑節(jié)能將何去何從，其解決方法就是不斷的開發(fā)與利用再生能源和降低在建筑方面的能耗需求。

二、利用可再生能源降低建筑能耗需求

建筑節(jié)能并不是限制發(fā)展，而應(yīng)樹立正確的建筑節(jié)能觀念，提高建筑的能源利用效率，以有限的資源和最低的能源消耗成本來實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的最大化，充分以增加需求為目標(biāo)繼續(xù)可持續(xù)發(fā)展之路并實(shí)現(xiàn)最終目標(biāo)，許多學(xué)者做了相關(guān)研究，提出有關(guān)“環(huán)保建筑”和“可持續(xù)發(fā)展建筑”等概念。他們的核心理念是“以人為本，順應(yīng)自然，歸于自然”。在冬天使用太陽(yáng)能來減少采暖能耗需求，利用室外夜間冷空氣作為夏季的自然冷源，利用夜間通風(fēng)的因素減少空調(diào)的能耗，是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的途徑之一。

（一）太陽(yáng)能。至今為止太陽(yáng)能熱水器是比較成熟和應(yīng)用最普片也是發(fā)展最快的太陽(yáng)能技術(shù)，原理是利用平板聚熱以及真空管聚熱的方式來吸收太陽(yáng)的熱量，提供家用熱水，太陽(yáng)能熱水器的使用率1998年約達(dá)到5400萬(wàn)㎡。太陽(yáng)能熱水器的使用率在以色列國(guó)家已經(jīng)達(dá)到80%，在日本有20%，而在我國(guó)太陽(yáng)能熱水器的產(chǎn)量從1992年到1998年已經(jīng)達(dá)到500000㎡- 400萬(wàn)㎡，增加儲(chǔ)備數(shù)量在1998年達(dá)到1500萬(wàn)㎡。到2000年底，全國(guó)太陽(yáng)能熱水器總裝機(jī)容量達(dá)2600萬(wàn)㎡，每年更換能的源能力約400萬(wàn)㎡，目前位居世界首位。太陽(yáng)能熱水器是一個(gè)新興的行業(yè)，其性能和質(zhì)量都居家用太陽(yáng)能熱水器之列已達(dá)到國(guó)際水平。

（二）太陽(yáng)能采暖。太陽(yáng)能加熱的主要途徑是利用被動(dòng)式太陽(yáng)能的房子，這是一個(gè)加熱系統(tǒng)其依賴于建筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)自己完成吸熱，存儲(chǔ)熱量和釋放熱量的功能，以此減少冬季熱量負(fù)荷，甚至不用加熱也可以保持舒適的室內(nèi)環(huán)境。洛基山研究所（rocky mountain institute）是由美國(guó)能效專家阿莫里·b·洛文斯（amory b. lovins）建立的，它是世界上最引人注目的太陽(yáng)能建筑，幾乎完全沒有外包能源，只有1%的熱量來自偶爾在嚴(yán)冬中使用的燃木火爐。20世紀(jì)70年代，我國(guó)開始發(fā)展被動(dòng)式太陽(yáng)能住宅，90年代是普片應(yīng)用階段。然而，太陽(yáng)能采暖建筑占比例還是比較小，需要進(jìn)一步的開發(fā)、推廣和使用。

（三）夜間通風(fēng)。在夏天，為保持舒適的室內(nèi)環(huán)境，需要運(yùn)用空調(diào)冷卻功能。由于夜間室外空氣溫度低于白天，夜間室外冷空氣可作為良好的天然冷源。準(zhǔn)確地說，只要室外氣溫比室內(nèi)氣溫低，室外冷空氣就相當(dāng)于天然冷源。其通風(fēng)原理是夜間引入室外冷空氣，冷空氣通過與建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)接觸作為蓄冷材料來交替熱量和冷卻建筑材料，從而達(dá)到存儲(chǔ)冷空氣的目的。在白天，熱量從房間的空氣轉(zhuǎn)移到建筑材料中去釋放建材中存儲(chǔ)的冷空氣并進(jìn)入房間，從而達(dá)到控制溫度升高的目的，擴(kuò)展了房間舒適環(huán)境的時(shí)間，就算沒有空調(diào)系統(tǒng)也能獲得舒適的室內(nèi)環(huán)境。這種方法被人們一直使用到今天。測(cè)量了夜間通風(fēng)的應(yīng)用效果在三個(gè)建筑不同的建筑結(jié)構(gòu)在雅典市區(qū)和郊區(qū)，V.Geros 發(fā)現(xiàn)其通風(fēng)方法可以降低白天房間溫度的1.8 - 3℃，而對(duì)其他建筑的影響只有0.6 -1.8℃。清華大學(xué)針對(duì)數(shù)百棟夏季住宅建筑的室內(nèi)溫度進(jìn)行了測(cè)量和研究，得出了該地區(qū)夏季夜間通風(fēng)時(shí)的室內(nèi)溫度，以及每月自然冷源潛力利用。數(shù)值越大就越容易實(shí)現(xiàn)夜間通風(fēng)建筑節(jié)能。夜間通風(fēng)方式適用于晝夜溫差大的地區(qū)，同時(shí)對(duì)居住和商業(yè)建筑的舒適性要求較低。它合理科學(xué)的利用自然冷源，讓人們?cè)谙奶鞗]有空調(diào)設(shè)備的情況下維持舒適的室溫環(huán)境，這不但能節(jié)省大量的能源，還能降低電網(wǎng)壓力，且還能減少空調(diào)設(shè)備的成本，使其有明顯的生態(tài)效益。在過渡季節(jié)，房間的冷負(fù)荷降低，夜間外部溫度降低，節(jié)能效果更加顯著。

三、分析

利用太陽(yáng)能和夜間通風(fēng)的方法實(shí)際上是同種“被動(dòng)式”節(jié)能方式。夏天太陽(yáng)能和自然冷源的利用時(shí)間受自然條件的制約比較大。一方面，這些可再生能源的供應(yīng)不符合實(shí)際生活中對(duì)冷熱的需求。如在冬天晚上需要取暖，但不能使用太陽(yáng)能;夏季白天要采冷，但室外氣溫高因此經(jīng)常不能使用。另一方面，采用太陽(yáng)能取暖和夜間通風(fēng)的方式，是利用建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)以顯熱的形式儲(chǔ)存冷熱來降低了夏天房間的溫度。且通過存儲(chǔ)熱量可以解決部分能源供不一致的問題。然而，感熱蓄熱和冷熱蓄熱的儲(chǔ)蓄功能不大，導(dǎo)致蓄熱材料的溫度波動(dòng)降低其溫差使用效率。因此，部分運(yùn)用太陽(yáng)能和夜間通風(fēng)的方式只是在一定程度上減少了取暖和空調(diào)使用的負(fù)荷，而“冬暖夏涼”的建筑實(shí)際上并不多見。如何利用這些可再生能源，促使人們能保持舒適的室內(nèi)環(huán)境，或者取代供暖和空調(diào)系統(tǒng)是重要的發(fā)展方向。應(yīng)先增加相關(guān)冷熱量存儲(chǔ)技術(shù)研究和開發(fā)，由于其冷熱相變材料能量的存儲(chǔ)密度較高，且相變溫度接近另一個(gè)恒定的溫度，同時(shí)還能提供足夠的蓄冷熱的能力，便于系統(tǒng)的控制，可合理解決能源供給和需求不統(tǒng)一的現(xiàn)象，還能提高其運(yùn)用效率。其優(yōu)點(diǎn)解決了太陽(yáng)能和夜間通風(fēng)的“被動(dòng)”節(jié)能方法的缺點(diǎn)。同時(shí)相對(duì)于別的可再生能源問題，如果在其運(yùn)用初期國(guó)家為其提供一些優(yōu)惠、不同等政策，在很大程度上可以減少其運(yùn)用成本和推動(dòng)其規(guī)模發(fā)展。

四、結(jié)論

本文通過分析太陽(yáng)能、太陽(yáng)能采暖以及夜間通風(fēng)是可再生能源，并且具體的指出了其是可以通過再生能源降來低建筑能耗需求的辦法，也是在建筑節(jié)能領(lǐng)域中比較典型的使用方法，并還剖析出其使用前景和存在的問題。

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