建筑节能领域可再生能源的利用方式

马志强

摘 要：本文主要从降低建筑耗能这一方面方面，总结了可再生能源在建筑节能领域中最大的利用方法。同时还分析了许多可再生能源可以利用方法和相关特点以及在推广应用过程中隐藏的问题，并对其提出了有关的建议与意见。

关键词：建筑节能 可再生能源 利用

一、建筑节能与可再生能源

建筑耗能是指在建筑使用过程中产生的耗能，主要有供暖器、空調、饮水机、烹饪和电器的能耗。其中有关建筑采于暖空调能耗就占建筑总能耗的50% - 70%。

由于经济的不断发展和生活水平的提高导致建筑能耗不断增加。在我国建筑能源消费在1999年就占能源消费总量的20%-25%。建筑能源消耗在西方国家占全国能源消费总量的30%-40%。因此，由于人们生活水平的提高，城市化发展的加快，住房制度的不断改革，我国建筑能耗将会比之前的能耗增加一倍左右。建筑能源消费在我国具有较大的增长空间，是未来能源消费的主要增加趋势，美国在1999年能源消费中总量约占世界总量的26%，而建筑能源消费这块已经离中国能源消费总量很近了。中国人口是美国的4.5倍，如果人均建筑能源消耗在中国达到美国当前的人均水平，中国的建筑能耗就会有世界能源消费总量的40%。对此我国建筑节能将何去何从，其解决方法就是不断的开发与利用再生能源和降低在建筑方面的能耗需求。

二、利用可再生能源降低建筑能耗需求

建筑节能并不是限制发展，而应树立正确的建筑节能观念，提高建筑的能源利用效率，以有限的资源和最低的能源消耗成本来实现经济效益和社会效益的最大化，充分以增加需求为目标继续可持续发展之路并实现最终目标，许多学者做了相关研究，提出有关“环保建筑”和“可持续发展建筑”等概念。他们的核心理念是“以人为本，顺应自然，归于自然”。在冬天使用太阳能来减少采暖能耗需求，利用室外夜间冷空气作为夏季的自然冷源，利用夜间通风的因素减少空调的能耗，是实现目标的途径之一。

（一）太阳能。至今为止太阳能热水器是比较成熟和应用最普片也是发展最快的太阳能技术，原理是利用平板聚热以及真空管聚热的方式来吸收太阳的热量，提供家用热水，太阳能热水器的使用率1998年约达到5400万㎡。太阳能热水器的使用率在以色列国家已经达到80%，在日本有20%，而在我国太阳能热水器的产量从1992年到1998年已经达到500000㎡- 400万㎡，增加储备数量在1998年达到1500万㎡。到2000年底，全国太阳能热水器总装机容量达2600万㎡，每年更换能的源能力约400万㎡，目前位居世界首位。太阳能热水器是一个新兴的行业，其性能和质量都居家用太阳能热水器之列已达到国际水平。

（二）太阳能采暖。太阳能加热的主要途径是利用被动式太阳能的房子，这是一个加热系统其依赖于建筑物的围护结构自己完成吸热，存储热量和释放热量的功能，以此减少冬季热量负荷，甚至不用加热也可以保持舒适的室内环境。洛基山研究所（rocky mountain institute）是由美国能效专家阿莫里·b·洛文斯（amory b. lovins）建立的，它是世界上最引人注目的太阳能建筑，几乎完全没有外包能源，只有1%的热量来自偶尔在严冬中使用的燃木火炉。20世纪70年代，我国开始发展被动式太阳能住宅，90年代是普片应用阶段。然而，太阳能采暖建筑占比例还是比较小，需要进一步的开发、推广和使用。

（三）夜间通风。在夏天，为保持舒适的室内环境，需要运用空调冷却功能。由于夜间室外空气温度低于白天，夜间室外冷空气可作为良好的天然冷源。准确地说，只要室外气温比室内气温低，室外冷空气就相当于天然冷源。其通风原理是夜间引入室外冷空气，冷空气通过与建筑围护结构接触作为蓄冷材料来交替热量和冷却建筑材料，从而达到存储冷空气的目的。在白天，热量从房间的空气转移到建筑材料中去释放建材中存储的冷空气并进入房间，从而达到控制温度升高的目的，扩展了房间舒适环境的时间，就算没有空调系统也能获得舒适的室内环境。这种方法被人们一直使用到今天。测量了夜间通风的应用效果在三个建筑不同的建筑结构在雅典市区和郊区，V.Geros 发现其通风方法可以降低白天房间温度的1.8 - 3℃，而对其他建筑的影响只有0.6 -1.8℃。清华大学针对数百栋夏季住宅建筑的室内温度进行了测量和研究，得出了该地区夏季夜间通风时的室内温度，以及每月自然冷源潜力利用。数值越大就越容易实现夜间通风建筑节能。夜间通风方式适用于昼夜温差大的地区，同时对居住和商业建筑的舒适性要求较低。它合理科学的利用自然冷源，让人们在夏天没有空调设备的情况下维持舒适的室温环境，这不但能节省大量的能源，还能降低电网压力，且还能减少空调设备的成本，使其有明显的生态效益。在过渡季节，房间的冷负荷降低，夜间外部温度降低，节能效果更加显著。

三、分析

利用太阳能和夜间通风的方法实际上是同种“被动式”节能方式。夏天太阳能和自然冷源的利用时间受自然条件的制约比较大。一方面，这些可再生能源的供应不符合实际生活中对冷热的需求。如在冬天晚上需要取暖，但不能使用太阳能;夏季白天要采冷，但室外气温高因此经常不能使用。另一方面，采用太阳能取暖和夜间通风的方式，是利用建筑维护结构以显热的形式储存冷热来降低了夏天房间的温度。且通过存储热量可以解决部分能源供不一致的问题。然而，感热蓄热和冷热蓄热的储蓄功能不大，导致蓄热材料的温度波动降低其温差使用效率。因此，部分运用太阳能和夜间通风的方式只是在一定程度上减少了取暖和空调使用的负荷，而“冬暖夏凉”的建筑实际上并不多见。如何利用这些可再生能源，促使人们能保持舒适的室内环境，或者取代供暖和空调系统是重要的发展方向。应先增加相关冷热量存储技术研究和开发，由于其冷热相变材料能量的存储密度较高，且相变温度接近另一个恒定的温度，同时还能提供足够的蓄冷热的能力，便于系统的控制，可合理解决能源供给和需求不统一的现象，还能提高其运用效率。其优点解决了太阳能和夜间通风的“被动”节能方法的缺点。同时相对于别的可再生能源问题，如果在其运用初期国家为其提供一些优惠、不同等政策，在很大程度上可以减少其运用成本和推动其规模发展。

四、结论

本文通过分析太阳能、太阳能采暖以及夜间通风是可再生能源，并且具体的指出了其是可以通过再生能源降来低建筑能耗需求的办法，也是在建筑节能领域中比较典型的使用方法，并还剖析出其使用前景和存在的问题。

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