可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)及其發(fā)展前景

趙建英　趙華

摘要：可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)對(duì)我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展具有重要意義和作用，實(shí)現(xiàn)建筑能源的循環(huán)利用。文章在研究中主要以可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)為核心，探究可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)及其發(fā)展前景，進(jìn)而促進(jìn)我國(guó)建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：可再生能源；建筑；應(yīng)用技術(shù)；發(fā)展前景

在現(xiàn)代化時(shí)代背景下，構(gòu)建健康化、高效化、生態(tài)化的社區(qū)不僅是人們居住需求，同時(shí)也是不可阻擋社會(huì)潮流。在這一層面上，可再生能源建筑憑借自身的綠色屬性與建造程序，逐漸獲得越來(lái)越多的關(guān)注與認(rèn)可，可以為人們提供舒適、健康以及經(jīng)濟(jì)性極強(qiáng)的居住環(huán)境，具體非常巨大的發(fā)展?jié)摿Α?duì)此，在這樣的環(huán)境背景下，探究可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)及其發(fā)展前景具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.建筑節(jié)能與可持續(xù)發(fā)展綜合分析

能源是社會(huì)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的物質(zhì)條件，自工業(yè)革命開(kāi)始，世界能源消費(fèi)情況日益劇增，能源急劇消耗，使得自然生態(tài)環(huán)境遭到破壞，進(jìn)而導(dǎo)致全球變暖現(xiàn)象。對(duì)此，為了供給國(guó)內(nèi)正常生產(chǎn)、生活需求，我國(guó)將能源消費(fèi)逐漸轉(zhuǎn)向可再生能源消耗，特別是對(duì)于建筑節(jié)能而言，其能源消耗范圍相對(duì)較廣，就此成為可再生能源重要的應(yīng)用平臺(tái)。在實(shí)際應(yīng)用中，其建筑節(jié)能分為以下幾方面：第一，技術(shù)節(jié)能。在建筑氣候條件前提下，要對(duì)建筑選址、布局以及體形進(jìn)行合理規(guī)劃設(shè)計(jì)，適當(dāng)改善建筑環(huán)境微氣候，結(jié)合通風(fēng)和日照等自然條件因素，利用建筑保溫隔熱技術(shù)和節(jié)能產(chǎn)品，減低建筑能耗。第二，管理節(jié)能。根據(jù)市場(chǎng)利益驅(qū)使屬性，在提高建筑建造方節(jié)能積極性方面存在一定的困難。對(duì)此，要進(jìn)一步強(qiáng)化政府公共管理職能，適當(dāng)?shù)睦眯姓?quán)力推進(jìn)建筑建設(shè)，以實(shí)現(xiàn)建筑管理節(jié)能。第三，行為節(jié)能。在進(jìn)行建筑建設(shè)中，采暖、照明以及電氣等方面能耗和建筑功能息息相關(guān)，也和使用者能源消費(fèi)行為有關(guān)。對(duì)此，要加大節(jié)能宣傳，樹立用戶節(jié)能意識(shí)，促發(fā)用戶節(jié)能行為，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)行為節(jié)能。

2.可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)

2.1地源熱泵技術(shù)

熱泵作為一種熱源節(jié)能裝置，主要是通過(guò)高位將熱量逐漸轉(zhuǎn)向?yàn)楦呶粺嵩?，利用冷凝器釋放熱量?lái)實(shí)現(xiàn)供熱效果的一種采暖系統(tǒng)，同時(shí)也是利用蒸發(fā)器蒸發(fā)吸收熱量來(lái)實(shí)現(xiàn)制冷效果的一種制冷系統(tǒng)。從環(huán)保角度上看，地源熱泵技術(shù)主要是通過(guò)熱泵將不能直接使用的地位熱能轉(zhuǎn)化為高位熱能，其系統(tǒng)主要包括地源熱泵機(jī)組、空調(diào)系統(tǒng)以及地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)，具有供熱和制冷的雙重功能，進(jìn)而成為一種高效節(jié)能空調(diào)技術(shù)，逐漸被應(yīng)用和推廣。地源熱泵是利用土壤、地下水以及低層等作為熱源，由于地層常年恒溫，在冬季其溫度會(huì)高于室外溫度，在夏季會(huì)低于室外溫度，這樣會(huì)有效提高地源熱泵供熱供冷效率。另外，冬季利用熱泵將大地?zé)崃窟M(jìn)行建筑供熱，會(huì)降低大地溫度，為大地儲(chǔ)存冷量，為夏季制冷提供必要條件；在夏季利用熱泵將建筑物熱量再次傳輸?shù)酱蟮刂?，降低建筑物溫度，在大地中?chǔ)存熱量以供給冬天熱量使用。其工作流程為以下內(nèi)容：第一，供熱循環(huán)。在地源熱泵系統(tǒng)供熱循環(huán)中，土壤熱能與壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)消耗電能會(huì)傳輸?shù)缴顭崴徒ㄖ锟諝庵?，以形成熱量循環(huán)流動(dòng)。第二，制冷循環(huán)，在制冷循環(huán)中，其熱量流動(dòng)方向與供熱循環(huán)相反，主要將建筑物熱能和壓縮機(jī)、泵消耗電能傳輸?shù)酵寥乐?。第三，熱水循環(huán)。生活熱水循環(huán)屬于可選循環(huán)，主要利用安裝在熱泵壓縮機(jī)排除中的過(guò)熱蒸汽冷卻器實(shí)現(xiàn)熱水供應(yīng)。夏季制冷中，通過(guò)系統(tǒng)廢熱形成生活熱水，不會(huì)形成熱泵負(fù)荷。

2.2太陽(yáng)能光熱熱水技術(shù)

太陽(yáng)能熱水作為太陽(yáng)能應(yīng)用領(lǐng)域中產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，被廣泛的應(yīng)用在社會(huì)生活和生產(chǎn)領(lǐng)域，具有經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力、成熟技術(shù)以及市場(chǎng)潛力等特點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)主要以太陽(yáng)能集熱器為核心，收集太陽(yáng)輻射能對(duì)水進(jìn)行加熱，以實(shí)現(xiàn)熱水供應(yīng)。太陽(yáng)能集熱器在收集太陽(yáng)輻射能后，會(huì)將其能量轉(zhuǎn)化為熱能，利用熱能加熱太陽(yáng)能集熱器中的水。當(dāng)太陽(yáng)能集熱器中的水溫達(dá)到預(yù)設(shè)溫度后，溫度傳感器、電磁閥以及水泵等裝置會(huì)將水傳輸?shù)綗崴畠?chǔ)存箱中，同時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)補(bǔ)進(jìn)冷水，直到水位達(dá)到熱水儲(chǔ)存箱上限。太陽(yáng)能熱水器主要包括集熱器、絕熱儲(chǔ)水箱、連接管道、支架控制系統(tǒng)，根據(jù)使用屬性可以將太陽(yáng)能熱水器分為季節(jié)性、全年性以及輔助熱源等；根據(jù)太陽(yáng)能集熱器結(jié)構(gòu)可認(rèn)為平板型、真空管熱水器，無(wú)論是哪種熱水器其核心系統(tǒng)都是太陽(yáng)能集熱器，吸收太陽(yáng)輻射能產(chǎn)生熱量，同時(shí)將這些熱能銷傳輸?shù)綗峁べ|(zhì)裝置，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)供熱目的。

2.3太陽(yáng)能空調(diào)采暖制冷技術(shù)

太陽(yáng)能空調(diào)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中具有供熱、制冷雙重功能，在學(xué)校、游泳館、商場(chǎng)等地具有非常廣泛的應(yīng)用。太陽(yáng)能制冷主要通過(guò)太陽(yáng)能集熱器供給吸收式制冷機(jī)所需熱媒水，其熱媒水溫度越高，制冷機(jī)性能系數(shù)就會(huì)隨之增高，進(jìn)而提高空調(diào)系統(tǒng)制冷效果。例如，當(dāng)熱媒水溫度在60攝氏度時(shí)，制冷機(jī)性能系數(shù)為0-40；當(dāng)熱媒水溫度在90攝氏度時(shí)，制冷機(jī)性能系數(shù)為0-70；當(dāng)熱媒水溫度為120攝氏度時(shí)，制冷機(jī)性能系數(shù)會(huì)超過(guò)110。通過(guò)大量實(shí)踐證明，熱管式真空管集熱器和溴化鋰吸收式制冷機(jī)結(jié)合，衍生出太陽(yáng)能空調(diào)技術(shù)已經(jīng)為太陽(yáng)能應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)辟出新的方向和發(fā)展空間。在采暖功能中，利用太陽(yáng)能集熱器對(duì)熱媒水進(jìn)行加熱，并傳輸?shù)侥┒藢?shí)現(xiàn)采暖；制冷功能通過(guò)吸收式制冷模式，通過(guò)同太陽(yáng)能集熱器供給吸收式制冷機(jī)運(yùn)行所需熱媒水，在綠色概念領(lǐng)域下提高可再生能源利用率。

2.4太陽(yáng)能光電利用技術(shù)

太陽(yáng)能發(fā)電主要有光熱發(fā)電與光伏發(fā)電兩部分，其光伏發(fā)電是通過(guò)半導(dǎo)體界面光形成伏特效應(yīng)，把光能轉(zhuǎn)化為電能。其核心元件為太陽(yáng)能電池，太陽(yáng)能電池串聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù)，以形成太陽(yáng)能電池組件，功率控制器加以輔助，進(jìn)而構(gòu)成光伏發(fā)電裝置。太陽(yáng)光發(fā)電排除熱過(guò)程直接把光能轉(zhuǎn)化為電能，其中主要涉及到光伏發(fā)電、光感應(yīng)發(fā)電以及光化學(xué)發(fā)電等，其發(fā)電原理主要是通過(guò)太陽(yáng)能半導(dǎo)體電子器件吸收和收集太陽(yáng)光輻射能，并將其能量轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)行發(fā)電。在實(shí)際應(yīng)用中，光伏方陣和建筑集成可以構(gòu)成BIPv高級(jí)形式，對(duì)光伏組件具有極高的性能要求，光伏組件的除了滿足正常供電之外，還要兼顧建筑基本使用功能，主要以建筑屋面結(jié)合為主，不會(huì)占用建筑物其他空間，進(jìn)而提高建筑物的使用功能。在實(shí)際應(yīng)用中，太陽(yáng)能光電利用技術(shù)主要有兩種組合形式，一是BAPv，即是建筑和光伏系統(tǒng)組合，將封裝過(guò)的光伏組件安裝到建筑物屋頂中，后連接逆變器、蓄電池和控制器等裝置，在一定條件下還要和公共電網(wǎng)進(jìn)行連接。二是建筑和光伏器件組合。通常情況下，建筑物外墻涂料或者是幕墻玻璃主要起到保護(hù)和裝飾的作用，若用光伏器件進(jìn)行代替，可以實(shí)現(xiàn)建材、發(fā)電雙重功能。同時(shí)，光伏器件具有保溫、絕緣、防水等功能，在保證建筑物使用功能和使用質(zhì)量的同時(shí)，可以降低其建筑成本，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的提升。

3.可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)發(fā)展前景

在資源環(huán)境限制下，建筑節(jié)能減排作為一項(xiàng)長(zhǎng)期任務(wù)，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和資源利用具有非常重要的意義和作用。對(duì)此，除了不斷強(qiáng)化新技術(shù)成果之外，還要對(duì)本土環(huán)保技術(shù)與工藝進(jìn)行發(fā)展和挖掘，將傳統(tǒng)建筑節(jié)能技術(shù)和可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行充分結(jié)合，組建應(yīng)用組織和機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。同時(shí)要?jiǎng)?chuàng)新投融資體制，制定經(jīng)濟(jì)扶持政策，建立完善的激勵(lì)政策，實(shí)現(xiàn)可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)研發(fā)和推廣。

4.結(jié)語(yǔ)

文章通過(guò)對(duì)可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)及其發(fā)展前景研究，從地源熱泵技術(shù)、太陽(yáng)能光熱熱水技術(shù)、太陽(yáng)能空調(diào)采暖制冷技術(shù)、太陽(yáng)能光電利用技術(shù)等方面人手，優(yōu)化各項(xiàng)節(jié)能技術(shù)，在綠色概念領(lǐng)域下提高可再生能源利用率。