浅谈绿色建筑和可再生能源的应用

李 梅 许金渤

辽宁城市建设职业技术学院

浅谈绿色建筑和可再生能源的应用

李 梅 许金渤

辽宁城市建设职业技术学院

能源危机日益严重的今天，可再生能源的应用具有重大意义，是提高建筑行业节能工程的关键部分。本文对绿色建筑的开发及可再生能源的应用进行了分析，提出对应发展前景，旨在为建筑行业的长期合理发展提供一定的理论基础。

绿色建筑；可再生能源；太阳能；自然通风

1 引言

建筑行业作为当下城市化进展的主要支柱行业，能源、资源耗费量巨大，包括空调系统、排水系统和电气设备的消耗等方面。现阶段，建筑能耗已经成为社会能耗比例最高部分，且存在上升的发展趋势，为此，提高绿色建筑的应用具有重大现实意义。绿色建筑要求具有健康舒适、安全工作的空间环境，需要提高整体人文、建筑和环境的之间的和谐效果，可提高资源利用效率。国内绿色建筑行业起步晚，但是发展速度快，具有极高的发展前景。

2 自然通风方面的应用

2.1 自然通风概述

自然通风对建筑行业而言具有极大优势，传统设备中包括招风塔等设施，借助通风结构可以实现对空气流动的有效控制。当下中央空调技术的发展带动了社会大众对室内环境的更高要求，而逐渐忽略了自然通风方法的应用。自然通风主要靠风压和热压来驱动。人们通常所说的“穿堂风”就是利用风压在建筑内部产生空气流动,当风吹向建筑物正面时,因受到建筑物表面的阻挡,动压降低静压升高,而在迎风面上产生正压,气流再向上偏转,同时绕过建筑物各侧面及背面,在这些面上由于出现局部涡流产生负压区,风压就是利用这个压力差。

2.2 太阳能对自然通风的强化

风压作为不稳定要素，对风速、风压的影响不容忽视。需要充分考虑地理地域、朝向方面的考虑。热压作为较为稳定的影响要素，对应自然通风效果与温差、高度差等息息相关。为此，可建立一个对应结构，提高温差、高度差实现通风能力的强化，如太阳能。借助太阳能技术可以实现围护结构的合理结合，实现被动冷却的处理模式，可充分提高室内环境的合理性。提高室内品质效果，降低负面环境的危害，提高太阳辐射能对空气的引导作用，继而实现热能、动能的转化。

当下太阳能对通风形式的强化主要借助结构形式进行实现，如太阳能集热器。如图1所示,为太阳能烟囱的原理图。吸热板内置于南向烟囱的围护结构中,吸收太阳辐射,提高室内温度,增强自然通风的驱动力。通过研究发现,增加太阳辐射强度以及太阳能烟囱长度均可使吸热板温度以及烟囱中的空气平均温度升高,从而强化了自然通风。但太阳辐射强度很不稳定,因此如果采取较好的设计,与建筑屋面配合,适当增加太阳能烟囱长度并采用适宜的蓄热材料,将会达到较好的通风效果。另外,研究表明环境温度升高,自然通风量会下降,但幅度不大,因此在炎热地区,太阳能通风也能发挥积极作用。

图1 太阳能烟囱通风原理简图

3 太阳能供电和供暖系统

3.1 太阳能供电

太阳能供电属于当下绿色建筑的重要形式，借助光伏发电可以实现电能输出，借助电池将太阳能转化为电能。发电系统的组成包括：电池组、蓄电池组等，其中，太阳能电池组件和蓄电池为电源系统，控制器和逆变器为控制保护系统，负载为系统终端。太阳能发电体系的核心是电池板部分，主要作用将太阳能转化为电能。其控制器的作用：提高提高太阳能电池的安全性，避免蓄电池充放电等引起的危害，提高工作效率、电池使用寿命。提高短路保护、温度补偿等方面的优化。太阳能电池作为蓄电载体，其存储电能是后续直流电的来源。太阳能蓄电池借助光伏发电可实现能量稳定的控制需求。逆变器的功能是实现直流电、交流电的转换。

3.2 太阳能供暖

供暖系统需要考虑太阳能能源的利用效果，结合空调制冷制热效果进行分析，空调的工作原理为吸附式工作，可借助集热器实现对热能的收集，经过物理转换制备对应空调设备。主要组成部分包括：集热器阵列、制冷机、控制系统等。采暖形式一般可分为：被动、主动采暖。前者是基于建筑朝向、周边环境要素等进行设置，对应内部、外部的形体设计需要满足实际需求，便于构造优化，提高冬季夏季对太阳能的存储和利用，提高整体建筑的采暖、制冷效果。但是需要引起注意的是，被动采暖的缺点为：温度不稳定、室内舒适度不高，对于连续阴雨天气无法维持室内温度的正常范围。主动采暖形式的设置中，需要借助电能辅助设备运行，保证太阳能的热量进入室内。当下太阳能集热器的研究进展较多，带动了热管式真空管设备的性能大幅提升，为后续主动式采暖体系的优化打下良好基础。借助相变实现能量储存，继而提高太阳能采暖设备应用的合理性。测试结果表明系统内部可充分实现对能量的高效利用。

3.3 太阳能热水系统

太阳能热水体系系统作为当下可再生能源利用最为明显的案例，其推广价值广阔。太阳能热水系统包括：集热器、贮水箱和管道系统等。包括循环式、溢流和整体式结构。属于经济合理的装置设备。根据太阳能集热器分类：包括真空管、平板结构两大类。从加工工艺角度出发可范围内承压、非承压结构。

实际应用中，为了将太阳能与建筑体的空间位置搭配合理，一般将太阳能集热器放置于屋顶面位置。安装角度需要考虑当地气象条件、日照方向等要素，提高整体栏板结构的合理性，在满足刚度、强度等功能的基础之上，实现有效的热水供应。该环节中需要引起注意的是设备外观美感，提高集热器形式、材料装修风格等方面的考虑，提高电缆、设备和管道设置的合理性，加强后期维护工作的可行性落实。此外，地热能作为地下热源，可作为空调系统的能源。地热能作为当下新型技术能源，可借助热泵系统实现广泛利用。借助少量电能输入将低品位热能转化为高品位热能。

4 结语

能源问题已经引起世界范围内的关注，当下建筑行业的发展需要充分考虑可再生能源的应用，提高整体系统的绿色环保效果。避免可再生能源使用不当、分配不均等引起的负面效应，提高多能源综合发展的目标。为绿色建筑的合理性、可行性打下良好基础，重点提高太阳能、自然通风等方面的应用。

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[2]孟宪建.浅析可再生能源在绿色建筑设计中应用[J].能源与节能,2011(12):40～41.

[3]仇保兴.大规模推进绿色建筑与建筑节能时机成熟[J].中国建设信息,2012(7):4～5.