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浅析可再生能源及其在建筑中的运用摘要: 建筑是满足人类物质和精神生活需要的重要人工环境。能源是人类生存和发展的重要物质基础。近年来，能源环境问题已经成为世界各国最为关注的热点。进入21世纪以来，许多的建筑在建造过程中不仅考虑造型上的美观，还把建筑的节能减排这一项也写入了规范中。而可再生能源正因为其具有独特的特点，逐渐被许多建筑师或者工程师用在建筑领域上面，并取得了一定的成效。关键词: 可再生能源、建筑、现状引言: 可再生能源是指可以再生的能源总称，包括生物质能源、太阳能、光能、沼气等。生物质能源主要是指雅津甜高粱等，泛指多种取之不竭的能源，严格来说，是人类历史时期内都不会耗尽的能源。我国在“十二五”期间，已经明确了可再生能源建筑应用推广目标，提出要切实提高太阳能、浅层地能、生物质能等可再生能源在建筑用能中的比重，到年实现可再生能源在建筑领域消费比例占建筑能耗的以上。因此，财政部、住房和城乡建设部日前联合发布了关于进一步推进可再生能源建筑应用的通知。政策的颁布，说明可再生能源在我们今后建筑中的应用度将会将会大大提高，不仅有利于建筑的节能减排，同时也一定程度上促进了研究可再生能源应用的积极性。一、生能源的种类1、太阳能：直接来自于太阳辐射。主要是提供热量和电能。2、生物能：由绿色植物通过光合作用，将太阳能转化为化学能，储存在体内，可沿食物链单向流动，最终转化为热能散失掉。通过燃烧和厌氧发酵获得沼气来取得能量。3、风能：由太阳辐射提供能量，因冷热不均产生气压差异，导致空气水平运动风的形成。主要是通过风力发电机来获得能量。4、水能：由太阳辐射提供能量，产生水循环，来自海洋的暖湿空气，受热上升，太阳能转化为势能，当在高山上形成降水后，水往低处流，势能转化为动能，就是水能。主要是通过水力发电机来获得能量。5、海洋能：包括潮汐、波浪、洋流等海水运动蕴藏的能量，也是取之不尽用之不竭的。潮汐能主要来自于月球、太阳等天体的引力，波浪、洋流的能量主要是受风的影响。主要是通过潮汐的动能来发电。6、地热能：来自于地球内部放射性元素的衰变。可以用于地热发电和供暖。7、氢能：通过燃烧或者是燃料电池来获得能量。8、核能：通过核能发电站来取得能量。二、可再生能源现状中国除了水能的可开发装机容量和年发电量均居世界首位之外，太阳能、风能和生物质能等各种可再生能源资源也都非常丰富。中国太阳能较丰富的区域占国土面积的2/3以上，年辐射量超过6000MJ/，每年地表吸收的太阳能大约相当于1.7万亿tce的能量；按德国、西班牙、丹麦等风电发展迅速的国家的经验进行类比分析，中国可供开发的风能资源量可能超过30亿kW；海洋能资源技术上可利用的资源量估计约为4亿-5亿kW；地热资源的远景储量为1353亿tce，探明储量为31.6亿tce；现有生物质能源包括：秸秆、薪柴、有机垃圾和工业有机废物等，资源总量达7亿tce，通过品种改良和扩大种植，生物能的资源量可以在此水平再翻一番。总之中国可再生能源资源丰富，具有大规模开发的资源条件和技术潜力，可以为未来社会和经济发展提供足够的能源，开发利用可再生能源大有可为。 2 006年底，中国可再生能源年利用量总计为2亿吨标准煤（不包括传统方式利用的生物质能），约占中国一次能源消费总量的8%，比2005年上升了0.5个百分点，这为2010年可再生能源占全国一次性能源10%的目标迈出了坚实的一步。 可再生能源比重的提升传递着“绿色经济”正在兴起的信息，2012年京都议定书到期后新的温室气体减排机制将进一步促进绿色经济的全面发展。根据中国中长期能源规划，2020年之前，中国基本上可以依赖常规能源满足国民经济发展和人民生活水平提高的能源需要，到2020年，可再生能源的战略地位将日益突出，届时需要可再生能源提供数亿吨乃至十多亿吨标准煤的能源。因此，中国发展可再生能源的战略目的将是：最大限度地提高能源供给能力，改善能源结构，实现能源多样化，切实保障能源供应的安全。三、生能源在建筑中的运用太阳能其实，说起太阳能，我们通常能想到的是太阳能发电，发热等这些方面，想到的是这些技术的先进性，但我想很少有人会想到，我们其实很早就开始利用太阳能了。在古代，我们祖先通过开窗，让阳光照射进来，用来采光和取暖，这就是对太阳能的最简单的利用。因此，可以说太阳能是应用在建筑中最早的可再生能源。而现代，对太阳能的利用远远不止采光或者仅仅利用阳光取暖，而利用先进的科技，对太阳能进行深度利用，即我们所谓的发电，发热等方面。太阳能利用的方式主要有被动式太阳能技术、主动式太阳能技术和太阳能光电技术。（1）被动式太阳房采暖和通风降温被动太阳能利用指不借助机械设备和复杂的控制系统对太阳能进行收集、储藏和输配的系统，它与建筑是不可分割的，其利用方式有直接获取系统、间接获取系统和混合式系统。来实现吸热、蓄热、放热的过程，从而达到房屋利用太阳能采暖的目的。其过程一般是让阳光直射入窗户进入采暖房间，或者先照射在集热器部件上，然后通过空气循环将太阳能送入室内。被动式太阳房按照结构的不同可以分为直接受益式、集热墙式、附加阳光间式、卵石床蓄热式和屋顶池式几种类型。本文着重介绍直接受益式、集热墙式和附加阳光间式。（2）主动式太阳能采暖主动式太阳能这个术语用来称呼专门用于采集太阳能以生产热，并且保存它以备后用的机械设备，工作流体通常是空气或水，主要有：利用太阳能提供热水、室内采暖、对通风空气进行预热、室内降温(较为少见)以及除湿(与干燥剂合用)等。为了让太阳能能够在建筑中发挥应有的能力，在建筑选址上也应该十分注意，比如当地的日照时间长短，太阳高度角，楼与楼之间的距离，窗户开口大小和方向等。主动式设计是以太阳能集热器作为建筑采暖的热源，通常以空气或水为工质。从主动系统主要由集热器、管道、储热物质及散热器等组成主动供暖系统。在工质为水的情况下，循环动力常由水泵提供；工质为空气时，循环动力常由风机提供。与被动式系统相比，主动式系统造价较高且结构较为复杂，其优势在于不容易受外界环境 在利用太阳能发电的时候，在外观上要考虑到太阳能发电板与建筑外观的整体结合，做到即有功能上的满足，又有美观和结构上的适应。而利用太阳能产热时候，要解决好建筑环境能的给排水的问题，同时也要做好保温措施。管道的铺设也应合理，不能因为需输送水的需要而独立与整个建筑的给排水设施构造。地热能地源热泵是一个广义的术语，它包括了使用土壤、地下水和地表水作为热源和冷源的系统。地源热泵技术是一项值得大面积推广的建筑供能技术。地热能在建筑中的利用方式主要为地下浅表层的低温热能能够被热泵抽取，供建筑采暖和制备热水，夏季反过来建筑向土地(或水)排放热量。地源热泵的技术路线分为两种：土一气型地热泵技术和水一水型地源热泵技术，前者从浅层土壤或地下水中取热和排热，通过分散布置于各个房间的热泵机组直接转换成热风或冷风；后者从地下水中取热和排热，经过热泵机组转换成热水或冷水，然后再经过布置在各房间的风机盘管转换成热风或冷风给房间供暖或制冷。同与上面两种可再生能源在建筑中的利用情况一下，在利用地热能时，对建筑选址上有着十分严格的要求，另外在处理建筑地基中要十分谨慎，做好规划，事先要对地质进行勘探，找到热源的位置，以便在施工过程中要预留空洞，便于地下热能的传输。同时还要设立机房，防止地热机组。在热能传输过程中做好保温措施，管道的埋置也应合理，不影响整体的建筑外观和整个结构。（1）地源热泵的特点第一，地 源热泵 是可再生 能源利 用。锅炉 一次能 源利用率 只有0.80.95，而热泵（以地热源热泵为例）输入 1kW 电能可得 4kW 热能或5kW 冷量。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了 47%的太阳所散发到地球上的能量，比人类每年利用能量的 500 倍还多。它不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在，几乎取之不尽，类似于无限的可再生能源。据估算，其经济可开发资源总量约为 5 亿吨标准煤。与常规能源相比，低温地热在供暖及生活热水供应方面具有明显优势。第二，经济有效，运行稳定。总体而言，在一年中地能或地表浅层地热资源的温度都相对稳定，冬季相对环境空气温度稍高一些，夏季温度稍低一些，这就是很好的冷热源，地源热泵也因为这种温度的特性运行起来稳定可靠，比传统空调系统运行效率要高 40%，因此，这种方式不仅使得舒适程度较高，还可以节省费用。 第三，环境效益显著。地源热泵相对空气源热泵可减少 40%以上的污染物排放，相对电供暖可减少排放 70%以上的污染物。 第四，一机多用，应用范围广泛。地源热泵系统可广泛应用于供暖、制冷以及提供生活热水等等，功能非常强大。（2）地源热泵的种类 土壤热交换器地源热泵。这种源热泵包括一个土壤耦合地热交换器，它有水平安装在地沟中的方式，也有以 U 形管状垂直安装在竖井之中。 地下水地源热泵。分为开式系统和闭式系统，开式系统是将地下水 地热供暖有其独特性，在某些方面不能套用常规锅炉供暖或市政集中供热的成熟做法，在设计应用时应特别注意处理好热能梯度利用和防腐两个问题。从井中抽出的地热水经供暖系统后就排放掉了，如果排水温度偏高，就会造成资源浪费，影响地热供暖系统的经济效率和节能水平。因此，采取措施梯度利用地热水的热能，使供暖排水时地热水的温度尽可能低，以提高地热利用率。另外，深井地热水不同于常规供暖用的循环水地热水矿化度高，常富含腐蚀性的 CL-离子等和微量气体(如 H2S)，对设备、管路、阀门及仪器仪表等的防腐性很强，需要采取不同于常规的防腐措施，以保证地热供暖系统的正常运行和合理寿命。鉴于现在的情况，既有居住建筑节能技术改造可分阶段进行。可以先对建筑物维护结构中能耗比较高的部位，采用简单又经济的方法进行改造，实现先期节能。如给门窗加装密封条、窗户玻璃加贴隔热膜、外墙保温改造等。风能建筑中风能的利用主要有两个方面：风力发电、自然通风与被动式降温。在建筑中利用风力发电通常是对高层或者超高层建筑来说的。通常，风机在风速2.7m/s的情况下能够产生电能，在25m/s时达到额定功率，保证持续发电的风速为40m/s4。因此在高层或者超高层建筑中利用风能不是不可能，但必须根据当地的平均年风速，风向，风力资源进行充分了解。再加上高层建筑离地面高，顶部的风力资源相对于底部来说十分充足，提供了一个利用风力发电的很好条件。因此高层建筑顶部修建风力发电机组具有一定的可行性。但在设计高层建筑时，应该把顶部风力发电机组的荷载给考虑进去，否则会对高层建筑造成结构上的损坏，甚至倒塌。另一个利用风能的方式就是自然通风，让室内的空气流通，同时在夏天的时候，可以带走室内的热量，有助于降温。这种方式我们平时生活中经常在使用，也就不会很机械地想到这也是一种风能利用方式。因为，自然通风比利用电器设备通风产生的效果好，同时，电器设备还会消耗电脑，间接产生污染。生物质能生物质能开发潜力巨大，目前主要研究领域有：农村对沼气的利用、城市垃圾焚烧热电联产、能源作物种植。其中利用最多的就是沼气6。利用植物秸秆和动物的粪便，在沼气池中利用微生物发酵，将产生的沼气进行过滤，提高纯度。并通过管道将沼气输送到每个住户家中。可以用来代替天然气，电等能源，满足平时的生活需要，同时也环保，降低废物的排放。为达到扩大可再生能原在建筑能耗中所占比例的目标，需要建筑师从概念设计阶段对场地选址进行相关评估，场地规划中也要考虑建筑、植物等的布局可能对可再生能源利用产生的影响；在详细设计阶段，则需要通过构造节点、材料选择等细节来完善可再生能源利用的技术手段；在设备选型、运行管理等方面，需要与设备工程师协作，充分交流，使可再生能原的利用效率最大化。通过这种集成式的设计手法，可以使可再生能原利用不仅仅停留在几块放置在屋顶的PV板的层面，而是成为与建筑融为一体的综合系统，让可再生能源真正走入每一户家庭。四、生能源建筑应用中存在的问题总体规模有待进一步扩大。可再生能源建筑应用规模潜力巨大。技术产品质量有待进一步提高。标准规范有待进一步完善。设计、施工、运营及维护需进一步细化和加强管理。人员能力特别需要加强。五、结论既有建筑节能改造是降低社会总能耗、减轻环境污染的有效途径，事关经济社会的可持续发展，意义非常重大。本文分析指出，太阳能和地热能是最重要的新能源，也是未来建筑节能的方向。直接供应到每台热泵机组，之后将井水回灌地下。开式系统在适当的地下水条件和建筑物参数下是一个有吸引力的选择方式，但必须谨慎。闭式