刍议绿色能源技术在绿色建筑中的应用

仇德松

摘要：新能源通常指非常规的可再生能源，如太阳能、地热能、风能等。新能源技术可有效节约建筑使用能耗。建筑设计人员在进行绿色建筑设计阶段，应充分考虑新能源技术的应用，力争实现在初步设计过程中合理利用新能源，提升建筑能源使用效率，本文将重点探讨绿色能源技术在绿色建筑中的应用。

关键词：绿色能源技术；绿色建筑；应用

随着科技进步与社会物质生活水平的提高，节能减排、低碳环保观念日渐深入人心。建筑作为人类社会安居、活动的重要场所，从构建前的原材料生产、运输，到构建施工，再到投入使用，最终成为建筑垃圾进行回收再利用的整个寿命周期中，能耗无处不在，且耗能量巨大。

1 绿色能源概念

绿色能源就是对环境不产生污染，或者污染很小的清洁能源。联合国开发计划署（UNDP）目前将绿色能源分为三类：一是大中型水电；二是新可再生能源，包括小水电、太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能；三是传统生物质能。在绿色建筑中，它主要包含两个方面，首先，“绿色”代表可再生性，具体就是指可再生能源。这种能源直接取自自然，不存在污染问题，又在自然界中储存量巨大，且可以不斷再生，因而不存在能源枯竭的问题。其次，“绿色”指循环回收利用，在房屋的建造过程和人的居住过程中会产生污水、生活垃圾等许多废弃物，它们同样蕴含能源而且许多仍有使用价值。对这些废弃物中能源的循环利用也体现了“绿色”的理念[1]。

2新能源技术在我国绿色建筑中的应用

2.1 太阳能利用技术

太阳能热利用技术在我国已历经二十多年的发展沿革。利用太阳能可节省大量电力、煤炭等能源。太阳能资源一般以全年总辐射量和全年日照总时数表示。我国西藏、青海、新疆、甘肃等地的总辐射量和日照时数均为全国最高，属太阳能资源丰富地区。

1）太阳能热水器作为太阳能热水系统较为低端的产品，在国内发展成熟，普及率高，最具代表性，按结构可分为闷晒式、管板式、聚光式、真空管式、热管式等，已经进入寻常百姓家，可提供日常生活用热水，节约用电，具有良好的经济性。2）太阳能空调系统是利用太阳能进行光热转换，以热能制冷，方法有多种，如压缩式制冷、蒸汽喷射式制冷、吸收式制冷等。3）太阳房是利用太阳能采暖、降温的设计方法，使房屋内活动主体空间与外界环境之间形成温度缓冲区实现采暖、降温需求。无需安装特殊动力设备的被动式太阳房应用最为广泛，尤其在气候寒冷或炎热的地区。我国被动太阳房采暖可节能60%～70%，平均每平方米建筑面积每年可节约标煤 20 ～40kg，发挥着良好的经济和社会效益，但在技术水平上与国外相比仍有较大差距[2]。太阳能主动技术则表现为太阳能光热利用和太阳能光电利用两方面。光热利用主要用于采暖和制冷，根据利用温度的高低分为高温利用、中温利用和低温利用。太阳能光电技术主要是利用单晶硅或多晶硅将光能转化为电能。太阳能建筑的光电利用则主要用于太阳能照明。4）太阳能光伏发电系统是利用半导体器件的光伏效应原理将太阳辐射能转换成电能。目前，我国太阳能与建筑一体化的发展呈现良好态势。政府主管部门在相应太阳能推广政策中明确提出了应大力推广“太阳能建筑一体化”的模式，优先支持一体化项目，在济南、烟台等地出台了建筑强制安装太阳能利用设备的政策规定，为太阳能与建筑一体化的发展奠定了政策基础[3]。

2.2地热利用技术

1）地热发电是地热利用的最重要方式。地热发电的过程是：首先将地下热能转变为机械能，再将机械能转变为电能。通过“载热体”把地下的热能带到地面上来进行利用，目前能够被地热电站利用的载热体主要为地下天然蒸汽、热水。2）地热供暖是通过换热将地热能直接用于采暖、供热和供热水，是仅次于地热发电的利用方式。其利用方式简单、经济性好，倍受各国重视。位于高寒地区的冰岛开发利用得最好。

2.3风能利用技术

风能资源取决于风能密度和可利用的风能年累积小时数。风能的利用主要以风力发电为主。我国风力资源丰富，可开发利用的风能储量约为10亿 kW。对于我国沿海岛屿、交通不便的边远山区、地广人稀的草原牧场及远离电网的农村、边疆，利用风能可解决生产、生活能源需求。风能资源受地形的影响较大，我国东南沿海、内蒙古、新疆、甘肃一带风能资源很丰富，这些地区适于发展风力发电。但是，风能利用技术也会因风速不稳定、风能利用受地理位置限制严重、风能的转换效率低、相应设备不成熟等因素制约[4]。

2.4 生物质能

生物质能是一种清洁的可再生能源，它源于绿色植物光合作用，是太阳能转化而成的一种化学能。这种能量分布广、来源多，除了直接来源于绿色植物以外，生活污水、人畜粪便等有机物质也含有生物质能。生物质能的储量极高，而且可以转化为常见的燃料，现今它已成为了世界能源消费量最高的能源之一，仅次于石油、天然气、煤炭等化石燃料。有关专家认为至 2050 年，生物质能源将提供世界 60%的电力和 40% 的液体燃料，生物质能将成为未来可持续发展能源系统中的主要能源。在建筑中生物质能的主要利用方式就是通过燃烧为室内供暖或作为烹饪的燃料。生物质能的利用方式主要包括生物质直接燃烧、热化学转化、生物化学转化三种利用方式，通过这些使用方式可以将生物质能转化为固、液、气三种形态的多种燃料。由于农业秸秆的大量废弃，在我国农村生物质直接燃烧的使用方式较为普遍，通过对锅炉的结构改造，生物质的燃烧效率可以满足农户需求。近年，我国已推广新式省柴节煤灶超过 1.7×108户，新式灶提高了热效率 10 多个百分点，缓解了部分地区柴草不足的紧张局面。在环保建筑中生物质的利用方式多以生物化学为主，这种方式通过原料的生物化学作用和微生物的新陈代谢作用产生气体或液体燃料，对环境基本不产生破坏。它的产物主要是沼气和各种醇类燃料，其中沼气的使用技术较为成熟。沼气发酵的生物质原料主要是生活废物、废液和各种垃圾，它是一种高效可行的垃圾处理方式，它所产生的甲烷同样是一种清洁能源，在我国农村发展很快，沼气池超过 500 万个。在绿色建筑中，沼气池发酵技术是生物质能最高效的使用方式，可以减轻建筑对化石燃料的依赖。

3 新能源技术应用的思考

目前，在大力倡导应用新能源技术的同时，更应重视当前基础、常规的建筑技术。对此，清华大学的张寅平教授曾表示“新能源的应用是趋势，但高新技术在某些清况下未必是适宜技术。技术是否适宜一定要以应用中的实测数据来佐证，实践是检验真理的唯一标准。以太阳能电池为例，生产太阳能电池的材料制备过程需要用能，如果太阳能电池的总体产能低于其生产期间耗能，那么其大规模应用必须慎重。此外，虽然太阳能属于清洁能源，且使用时不污染环境，但是制造太阳能电池的过程会污染环境。在寻求绿色建筑发展的道路上，一定要做到因地制宜，合理使用新能源、新技术、新材料，不可盲目跟风。我国正处于城镇化进程中，面临着建筑能耗与环境压力。城市是一个复杂庞大的有机系统，建设低碳城市规划设计先行。规划设计在节能减排和低碳城市建设中具有重要意义，可从源头控制建筑能耗、降低碳排放。

4 结语

随着科技与经济的进步以及人们对绿色建筑的倡导，绿色能源必将逐步取代化石燃料先进的地位。与传统能源相比，在建筑中利用绿色能源无疑对人与自然的和谐共处更加有利，也符合了可持续发展的科学理念。然而，尽管绿色能源建筑的前景十分广阔，但是大部分新型能源仍然存在分布分散、稳定性差、造价高昂和技术不足等缺陷，世界对绿色能源的研究依然面临诸多挑战。

参考文献：

[1] 刘邦禹. 绿色能源技术在绿色建筑中的应用[J]. 环境科学导刊，2013，02：38-41.

[2] 常慧. 可再生能源技术在绿色建筑中的应用[J]. 建筑节能，2013，04：39-41.