徐 薇

（安徽理工大學土木建筑學院 232001 ）

0 引言

在石油、煤、天然氣等不可再生能源全球資源緊缺，生態(tài)環(huán)境被嚴重破壞的背景下，我國以煤炭為主的能源消耗結(jié)構(gòu)面臨著巨大的挑戰(zhàn)，從環(huán)境保護的方面考慮，應逐漸使高效清潔型能源取代低效污染型能源，開發(fā)利用可再生能源是應對能源危機、環(huán)境危機、生態(tài)危機的重要舉措。近年來，我國城市化進程加快，建筑工程規(guī)模不斷加大，將各類可再生能源應用到建筑工程設計中去，不僅能夠在一定程度上解決建筑高能源消耗的問題，并且能夠推動低碳環(huán)保，資源節(jié)約型社會的發(fā)展。

1 可再生能源與建筑能耗

可再生能源是指能夠不斷再生或重復利用的資源，不存在資源短缺的問題是可再生能源的獨特優(yōu)勢。在傳統(tǒng)能源的消耗過程中，隨之而來的是全球氣候變暖、臭氧層破壞、霧霾、酸雨等自然環(huán)境的損害，使人們不得不將關注點放在使用過程中清潔無污染的可再生能源上去。目前利用較為廣泛的可再生能源有太陽能、潮汐能、地熱能、風能、水能、生物質(zhì)能等等。

建筑能耗主要是指建筑物在使用過程中產(chǎn)生的能源消耗，其中包括空調(diào)系統(tǒng)、建筑采暖、建筑通風、熱水供應、電力系統(tǒng)等等。隨著生活水平的提高，人們對于室內(nèi)環(huán)境舒適度的要求越來越嚴格，從而導致調(diào)節(jié)室內(nèi)溫濕度的空調(diào)系統(tǒng)和采暖系統(tǒng)的能源消耗在總能耗中占據(jù)了相當大的比重。

2 可再生能源在建筑中的應用

2.1 太陽能熱利用形式在建筑中的應用

在可再生能源中，太陽能資源在建筑中的應用具有典型代表性。太陽能本身具有清潔無污染、取量豐富、無需開采和運輸、可直接開發(fā)利用等特點。我國擁有豐富的太陽能資源，按接受太陽輻射能量的大小分為五個地區(qū)類型，其中一、二、三類地區(qū)占全國2/3以上的國土面積。目前在建筑領域，太陽能熱利用技術較為成熟，太陽能熱水系統(tǒng)是最常見的熱利用形式，其核心在于將太陽的輻射能轉(zhuǎn)化成熱能，并將熱能收集儲存起來用來加熱冷水，以獲得生產(chǎn)生活所需的熱水。集熱裝置是太陽能熱水系統(tǒng)的重要組成部分?，F(xiàn)階段，太陽能集熱器主要有真空管型和平板型兩種。真空管型集熱器，結(jié)構(gòu)簡單，保溫性能好，在環(huán)境溫度較低的情況下仍具有較高的集熱效率，但是存在結(jié)構(gòu)承壓能力較差，管材易破裂的缺點。平板型集熱器則承壓能力較好，運行安全可靠，但針對集熱溫度而言，真空管集熱器在中、高溫溫度范圍內(nèi)易發(fā)揮其自身優(yōu)勢，而平板集熱器更適用于低溫范疇，高溫段效率偏低。另外，真空管型集熱器的工作原理是采用內(nèi)管的吸熱涂層對太陽輻射的能量進行吸收以加熱管中的冷水，內(nèi)外管之間的真空層能夠有效防止熱量傳導，減少熱量損失，熱力性能較好。隨著經(jīng)濟的發(fā)展與科學技術的進步，新興材料被不斷應用于太陽能集熱器設計開發(fā)中，大量集熱效率高，保溫性能好，構(gòu)造簡潔的新型集熱器涌入市場，但是提高太陽能在建筑中的利用效率，不能只關注于新產(chǎn)品的研究制造，太陽能本身受日夜、季節(jié)、天氣、地理位置等因素的影響，資源在利用時存在穩(wěn)定性差，效率低的缺點，這就要求設計者在建筑物設計建造之初，對該區(qū)域的太陽能條件深入研究，合理規(guī)劃建筑的朝向，樓房間的距離，保證建筑工程整體能夠最大限度的利用太陽資源。

2.2 地熱能與地源熱泵

地源熱泵系統(tǒng)是一種運行成本低，使用壽命長，運行安全穩(wěn)定的新型中央空調(diào)系統(tǒng)，比傳統(tǒng)中央空調(diào)操作更靈活，調(diào)節(jié)更方便，便于集中管理。地源熱泵技術可在消耗少量高品位電能情況下，通過高效熱泵機組，開發(fā)利用蘊藏在淺層地下的地熱能。地熱能是地球內(nèi)部熱能的總稱，是近年來備受關注的一類可再生能源，地熱能無處不在，儲量巨大，資源開采不受地域環(huán)境限制，我國的地熱資源約占全球7.9%是地熱資源較為豐富的國家。地熱能借助熱泵技術在建筑中發(fā)揮作用，儲藏于土壤、地下水、地表水中的能量通過設備的引入，夏季作為冷源，將建筑物的熱量排放到地下，實現(xiàn)制冷的目的。與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)相比，無需冷卻塔。冬季作為熱源，熱泵系統(tǒng)將地下的熱量轉(zhuǎn)移到地上，供給建筑采暖和制備熱水。地熱能與常規(guī)能源相比在低碳環(huán)保，清潔無污染方面具有顯著優(yōu)勢。地源熱泵是建筑領域一項高效供能技術，在系統(tǒng)進行設計建造時，要針對建筑當?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件，開展淺層地熱能資源的勘察與測評，對地熱能的分布情況予以全面調(diào)查，充分考慮長期的能源開采利用對當?shù)丨h(huán)境造成的影響，制定總體發(fā)展規(guī)劃，在機組實際設計建造和材料選用時，要注重系統(tǒng)的保溫性能，以減少運行中冷熱量的損失，提高能源利用效率。

2.3 風能在建筑通風中的利用

當太陽照射到地球表面時，由于受熱不均勻各地產(chǎn)生了溫差，從而引起大氣對流運動，形成了我們所稱的風。在建筑中風能主要用于室內(nèi)通風換氣，良好的自然通風能夠獲得改善室內(nèi)環(huán)境溫濕度，促進空氣流動，帶走室內(nèi)污染物的效果。在炎熱的季節(jié)能夠有效降低室內(nèi)溫度與空氣含濕量，減輕了空調(diào)系統(tǒng)的負擔，節(jié)約了電能。擁有較好通風效果的建筑單體，通常需要利用建筑物的向陽面與背陽面產(chǎn)生壓力差驅(qū)動空氣，在建筑內(nèi)部形成空氣流動，增加室內(nèi)空氣對流。針對空氣流動性較差的密集建筑群體，可在建筑上設置相應的捕風裝置，運用先進的通風設備，提升空氣流通效果。通風設備應與建筑新風系統(tǒng)的匹配適宜，避免出現(xiàn)由于選用設備功率過大導致的能源浪費情況。優(yōu)化建筑物的通風設計，需要在建筑方案設計階段，針對當?shù)氐臍庀筚Y料進行統(tǒng)計分析，充分利用當?shù)仫L能條件的優(yōu)勢，盡最大可能規(guī)避劣勢。考慮建筑單體體量與建筑群體的組合，結(jié)合建筑工程區(qū)域內(nèi)的風向特點，科學規(guī)劃建筑物間距，建筑物的朝向，避免建筑物對風能的遮擋，圍繞建筑物的圍護結(jié)構(gòu)進行細致分析。對于門窗的位置、高低、面積進行合理設計，使門窗結(jié)構(gòu)具有較好的空氣流動效果。在建筑設計環(huán)節(jié)科學運用風能目的就是利用自然條件營造良好的室內(nèi)環(huán)境，促進室內(nèi)環(huán)境冷熱、干濕協(xié)調(diào)，降低暖通空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗。

2.4 生物質(zhì)能在建筑中的應用

生物質(zhì)能是太陽能以化學能的形式貯存的能量，未來將會成為人類重要能源供應之一，目前很多國家在積極開發(fā)利用生物質(zhì)能。生物質(zhì)能在建筑中的應用主要體現(xiàn)在兩方面，一是適用于農(nóng)村地區(qū)的沼氣，沼氣是人畜糞便，生活污水和農(nóng)作物物秸稈經(jīng)過沼氣池中的微生物無公害發(fā)酵，并對產(chǎn)生的沼氣加以過濾提高純度處理后產(chǎn)生的一種清潔燃料。使用沼氣代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃料，可有效減少污染物的排放，并且用沼氣做生產(chǎn)生活的燃料具有較高的經(jīng)濟性能。二是對各類生活垃圾進行處理，實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)或生產(chǎn)化學制品。生物質(zhì)能的利用是一種變廢為寶的思想，在實際工程中，要加強技術手段的運用，在提高供給效率的同時，保證能源利用的穩(wěn)定性和安全性。

3 結(jié)語

綜上所述，以太陽能、風能、地熱能、生物質(zhì)能為代表的可再生能源運用到建筑中，不僅能優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)體系，減輕環(huán)境污染，而且能夠提升人們生活環(huán)境品質(zhì)，推動社會可持續(xù)發(fā)展?？稍偕茉丛诮ㄖ袚碛袕V闊的應用前景，在未來建筑領域應綜合多方面技術領域，積極發(fā)展新的科學技術運用到可再生能源的開發(fā)利用中去，相關工作人員在進行建筑工程規(guī)劃設計時要注重可再生能源在建筑中的運用。