再生能源复合应用技术与绿色建筑的融合

邹石龙

（广东呈斯意特建筑设计有限公司）

再生能源复合应用技术与绿色建筑的融合

邹石龙

（广东呈斯意特建筑设计有限公司）

合理利用好可再生能源是节能的重要途径，也是绿色建筑中倡导的设计理念，但是可再生资源也有其自身的缺点和局限性，在绿色建筑对可再生资源使用的过程中要考虑到复合技术的应用，要对多项技术进行整合，最终实现真正的绿色与环保。论文首先提出了构筑绿色建筑的必要性，并在绿建筑设计中合理利用自然能源的相互作用以实现绿色建筑设计的目的。

建筑设计；再生能源；复合应用；绿色建筑

1 引言

绿色建筑是现代建筑倡导的主要建筑形式，也是多种高新技术的集合，例如，智能控制、绿色建材、中水利用、可再生能源利用、低能耗围护结构、自然采光、自然通风以及绿色配置等。这些技术的综合利用可以最大程度地减少对于自然环境的破坏，而且能实现资源的最大程度利用，资源消耗少，完成之后的建筑也更加符合现代人对于居住环境的要求。可再生资源相对于不可再生资源来说，它是属于用之不竭、取之不尽，可以长期反复使用的资源，而且这种资源对于自然环境的危害是可以忽略不计的，是绿色建筑众多技术中最为重要的一种。

2 构筑“绿色建筑”与应用绿色建筑设计的必要性

近年来，各国都在修订建筑节能标准，对建筑节能标准越来越重视，对建筑能耗限值指标不断降低，甚至还有很多国家在本国建筑节能目标中加入了“近零能耗建筑”。为了能够不断降低建筑工程消耗量，各国都结合实际情况，采取相应的措施来达到降低能耗的目的。从广义上而言，所说的“建筑能源消耗”就是指在建筑施工过程中所消耗的能源，其中包括建筑施工过程、建筑使用过程、制造建筑材料过程等[1]。从狭义角度上说，建筑能源消耗就是指在建筑使用中的日常消耗，包括很多个环节，如：空调、采暖、照明等。这些日常消耗环节所消耗的能源也不容小觑。有关研究发现，如果减少日常能源消耗环节相应的消耗量，将会很大程度上提高能源使用率，进而达到绿色建筑的预期目的。目前，在建筑工程中被动实施一些绿色设计理念，再加上不断优化维护结构功能，这对于合理控制能源消耗具有重大意义。但考虑到人工照明和电器等实际需求，想要最大程度上减少对能源的使用，就需要从多方面上考虑，对绿色建筑的概念和意义深入研究。

在能源需求上，建筑本身所能压缩的空间并不很大，想要压缩更大的空间，就需要对能源供给侧着手，使用非化石一次能源取代，这样既能够达到降低能耗的目的，也能起到减少成本的作用。对单体建筑上而言，如果能源需求量较低，那么就会出现建筑能耗为负的状况，这里所指的建筑能耗就是指消耗的非可再生一次能源。对于一直在增加的可再生能源贡献率，在绿色建筑中应用可再生原能源已经成为一种不可或缺的方法。通过研究后发现，我国当前已经实施的可再生能源项目，太阳能和地热能占据着很大的比例，在后期建筑领域中，还将会涉及很多能源的应用，如浅层地热能、生物质能。

3 复合利用太阳能与自然风

3.1 自然通风的主要方式

风塔与招风斗一直都是东方本土建筑的主要部分。这些通风结构借助主导风向，控制向下流动，进而使人们能够使用来自自然的流动气流，对居住的热环境进行改善。但是，在不断提高中央空调技术背景下，人们更多的是使用人工手段对室内环境进行调节，而这种自然的调风手段往往被人们忽视。随着城市建筑日益密集，人们能够生活的空间越发有限。所出现的一系列病态建筑综合症，引发人们不得不向绿色建筑理念延伸[2]。在这样情况下，自然通风这个古老的技术被人们重视起来，这一技术既能够节约人力、物力、财力，同时也能满足人们回归大自然的想法。另外，绿色建筑理念不但能够保护好自然环境，而且也有益于人们的健康生活，因此，绿色建筑在现代建筑中备受重视，而再生能源复合技术的应用正符合绿色建筑的要求。

自然通风一般是靠热压和风压驱动的，所谓的“穿堂风”就是利用在建筑内部空气流动产生的风压，在风吹向建筑物时，在建筑物表面的阻挡下，静压会升高，动压会降低，迎风面上会出现正压，气流向上偏转，绕过建筑物各个面，在这些面上产生负压区。风压的工作原理就是利用压力差。

3.2 太阳能强化自然通风

通常来讲，风压是很不稳定的，在室外风向与风速变化有着很大波动，并在朝向与区域限制下，在建筑中很难充分运用。而相对热压而言，是一个很稳定因素。通过上面的介绍可以得知，在热压起到一定主导作用后，室内外温度差会影响着自然通风效果。所以，可想象这样一个系统：使用某一种合理科学的结构，提高开口高度差和室内外温差来加强自然通风能力。太阳能强化自然通风便是最好的例子。其就是将太阳能热有效结合建筑围护结构和技术以及被动式冷却技术，来达到室内热环境改善的目的，并降低建筑能量消耗。其工作原理就是运用太阳辐射能量产生热压，在空气流动作用下，将热能转化成为空气动能。

当前，太阳能强化自然通风建筑结构形式包括Trombe墙、太阳能烟囱、太阳能通风屋顶、太阳墙。太阳能烟囱便是简单又经济的方式，在南向烟囱围护结构中安装吸热板，吸收太阳辐射，改善室内空气质量，强化自然通风驱动力。研究后发现，增加太阳能烟囱长度和太阳辐射强度来提高烟囱中的平均空气温度，配合建筑屋面，并根据太阳能烟囱长度，适当进行调节，或者使用相应的蓄热材料，进而达到更好的通风效果。同时，通过研究后发现，在环境温度升高情况下，自然通风量会有些下降，但下降幅度并不很大，所以在温度高的夏季，太阳能通风也会发挥一定的作用。

4 复合利用太阳能和土壤能

将土壤源热泵与太阳能相结合，这样就能够形成太阳能土壤源复合热泵系统。其构成共包括三个部分，即：太阳能集热系统、热泵工质循环系统、地下埋地盘管热系统。太阳能土壤源复合热泵系统与普通热泵系统工作原理不同之处，在于热泵的低位热源由埋地盘管系统和太阳能集热系统共同负责。工作机理为：在冬季采暖时，以建筑土壤中夏季蓄存的部分热量提供给用户，以备夏季空调使用[3]。众所周知，土壤与太阳能是可再生能源，是用之不完的。但热泵系统是一种单一能源，在自然环境的限制下，具有制热量低的缺点。二者有效的结合起来，互相弥补不足，可以达到更好的效果。太能能利用装置的增加能够完善土壤源热泵制热量低问题，同时也能解决制热效率低、投资大等问题；而充分使用土壤源能够弥补太阳能热泵受气候条件影响这一缺点。系统能够间歇式运行，能够一定程度地恢复建筑所在土壤温度场，进而提高土壤源热泵性能系数；在阴天或者雨天也能够使用太阳能热泵，方便建筑内人员的使用。

5 复合利用自然风和蒸发冷却

5.1 新风和蒸发冷却的利用

新风能够很好地改善室内空气品质。在室内引入一定量的新风后，有助于提高人们在室内的舒适度。同时，在室内空气值大于室外新风熔值后，还能够让新风承担起相应的冷负荷，这样既能够实现免费供冷，也能够改善屋内空气质量。之后在过渡季，很长一段时间内，室内空气熔值高于室外空气熔值，但由于不能加大新风量，只能利用制冷剂对空气来冷却，而不能使用免费冷源。基于此，哈尔滨大学赵佳宁教授提出CAVA系统，即组合变风量空调系统，此系统包括常规全空气系统S1和输送新风系统S2，常规全空气系统S1置于空调机房内，很多时间都用来处理回风，而输送新风系统S2置于空调房间吊顶内，一般不对空气热湿处理[4]。一般情况下，空调系统总风量和夏季设计风量，前者要大于后者，这样就能够在过渡季最大程度上运用新风供冷，从而提高冷水机组运作效率。

在CVAC系统研究下，能够使用蒸发冷却技术冷却新风，进而提出复合空调新系统。此方案一共包括两个子系统，即S2全部用来输送室外新风送风系统和S1间接蒸发冷却系统，S2送风系统包括送风机和过滤空气器，一般只过滤空气并不会产生热湿处理。S1间接蒸发冷却系统，与常规全空气系统串联，自带冷却塔来达到提供冷却水目的。

5.2 蒸发冷却与夜间通风的利用

夜间通风蓄冷是在夜间环境下，将室外的自然冷风送入室内，使其与围护结构、物品和空气等进行换热和蓄冷；在白天时能够将蓄存冷量供给室内空气。在夜间通风时具有很大的优势，不但能够达到免费供冷的目的，而且还能将室外环境中的新风引入室内，达到改善屋内空气质量的目的，有助于促进室内空气流动。但是内部设施蓄冷效率低时，如果只是借助夜间通风的力量想要达到降温的目的是远远不够的，这时候就需要人工制冷的开启，可考虑使用蒸发冷却技术，串联起送风器与间接蒸发冷却器，利用蒸发冷却来达到降低温度的效果[5]。

6 可再生能源是“绿色建筑”得以实施的必要条件

随着世界各国对绿色环保理念的支持，建筑行业的绿色减排也日益得到重视。建筑内部的很多能源消耗都是必不可少的，虽然要减排，但是依然要照顾到电器、照明、通风等各种人们生活所需的客观要求，这些需求导致建筑本身要想实行能源减排其空间的压缩性是非常小的。以单体建筑为例，如果其能源需求量较低，则可能产生如建筑能源消耗为负的现象，我们这里所说的能源消耗是指非可再生一次能源的消耗。可再生能源已然成为“绿色建筑”的建设必要手段。

7 结束语

从以上分析可见，在政府的高度重视和大力支持下，以及建筑设计师不懈努力，当前我国可再生能源技术日益成熟，已朝着集成化、规模化、科学化的趋势发展。同时，由于可再生能源技术应用的日益广泛，也在无形之中推动着我国绿色建筑的发展，绿色建筑越发受到人们的关注，也取得了很好的应用效果。在追求绿色建筑理念的今天，利用可再生能源技术应结合实际情况，有计划、有目的完善应用中出现的问题，并通过各学科的交叉来促进绿色建筑事业与可再生能源事业的共同发展，唯有这样，才能真正实现可再生能源复合技术与绿色建筑的有效融合，进一步促进我国社会经济的发展。

[1]王荣光,沈天行.可再生能源利用与建筑节能[M].北京：机械工业出版社,2004.

[2]夏春海,朱颖心,林波荣.建筑可再生能源利用评价方法[J].太阳能学报,2007(6)：676-681.

[3]常慧.可再生能源技术在绿色建筑中的应用[J].建筑节能,2013(4)：39-41.

[4]高青.可再生能源利用与建筑节能融合技术[J].长春工业大学学报(自然科学版),2007(S1)：43-45.

[5]耿震岗.强化能效测评标识与绿色建筑评价促进可再生能源利用[J].山西能源与节能,2008(3)：56-57.

Integration of Renewable Energy Composite Application Technology and Green Building

ZOU SHI-LONG

（Guangdong Change It Architectural Design Co.,Ltd.）

The reasonable use of renewable energy is an important method for energy saving, but also advocate the green building design concept, but renewable resources and has its own limitations and shortcomings, we must take into account the composite technology to be used in the process of green building's use of renewable resources, to integrate the technology, realize the real green and environmental protection. Firstly, this paper puts forward the necessity of building green building, and the purpose of green building design in the green building design.

architectural design; renewable energy; composite application; green building