再生能源復(fù)合應(yīng)用技術(shù)與綠色建筑分析

合理利用好可再生能源是節(jié)能的重要途徑，也是綠色建筑中倡導(dǎo)的設(shè)計(jì)理念，但是可再生資源也有其自身的缺點(diǎn)和局限性，在綠色建筑對(duì)可再生資源使用的過程中要考慮到復(fù)合技術(shù)的應(yīng)用，要對(duì)多項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行整合，最終實(shí)現(xiàn)真正的綠色與環(huán)保。論文首先提出了構(gòu)筑綠色建筑的必要性，并在綠建筑設(shè)計(jì)中合理利用自然能源的相互作用以實(shí)現(xiàn)綠色建筑設(shè)計(jì)的目的。

1引言

綠色建筑是現(xiàn)代建筑倡導(dǎo)的主要建筑形式，也是多種高新技術(shù)的集合，例如，智能控制、綠色建材、中水利用、可再生能源利用、低能耗圍護(hù)結(jié)構(gòu)、自然采光、自然通風(fēng)以及綠色配置等。這些技術(shù)的綜合利用可以最大程度地減少對(duì)于自然環(huán)境的破壞，而且能實(shí)現(xiàn)資源的最大程度利用，資源消耗少，完成之后的建筑也更加符合現(xiàn)代人對(duì)于居住環(huán)境的要求。可再生資源相對(duì)于不可再生資源來說，它是屬于用之不竭、取之不盡，可以長期反復(fù)使用的資源，而且這種資源對(duì)于自然環(huán)境的危害是可以忽略不計(jì)的，是綠色建筑眾多技術(shù)中最為重要的一種。

2構(gòu)筑“綠色建筑”與應(yīng)用綠

色建筑設(shè)計(jì)的必要性近年來，各國都在修訂建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)越來越重視，對(duì)建筑能耗限值指標(biāo)不斷降低，甚至還有很多國家在本國建筑節(jié)能目標(biāo)中加入了“近零能耗建筑”。為了能夠不斷降低建筑工程消耗量，各國都結(jié)合實(shí)際情況，采取相應(yīng)的措施來達(dá)到降低能耗的目的。從廣義上而言，所說的“建筑能源消耗”就是指在建筑施工過程中所消耗的能源，其中包括建筑施工過程、建筑使用過程、制造建筑材料過程等。

從狹義角度上說，建筑能源消耗就是指在建筑使用中的日常消耗，包括很多個(gè)環(huán)節(jié)，如：空調(diào)、采暖、照明等。這些日常消耗環(huán)節(jié)所消耗的能源也不容小覷。有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，如果減少日常能源消耗環(huán)節(jié)相應(yīng)的消耗量，將會(huì)很大程度上提高能源使用率，進(jìn)而達(dá)到綠色建筑的預(yù)期目的。目前，在建筑工程中被動(dòng)實(shí)施一些綠色設(shè)計(jì)理念，再加上不斷優(yōu)化維護(hù)結(jié)構(gòu)功能，這對(duì)于合理控制能源消耗具有重大意義。

但考慮到人工照明和電器等實(shí)際需求，想要最大程度上減少對(duì)能源的使用，就需要從多方面上考慮，對(duì)綠色建筑的概念和意義深入研究。在能源需求上，建筑本身所能壓縮的空間并不很大，想要壓縮更大的空間，就需要對(duì)能源供給側(cè)著手，使用非化石一次能源取代，這樣既能夠達(dá)到降低能耗的目的，也能起到減少成本的作用。對(duì)單體建筑上而言，如果能源需求量較低，那么就會(huì)出現(xiàn)建筑能耗為負(fù)的狀況，這里所指的建筑能耗就是指消耗的非可再生一次能源。對(duì)于一直在增加的可再生能源貢獻(xiàn)率，在綠色建筑中應(yīng)用可再生原能源已經(jīng)成為一種不可或缺的方法。通過研究后發(fā)現(xiàn)，我國當(dāng)前已經(jīng)實(shí)施的可再生能源項(xiàng)目，太陽能和地?zé)崮苷紦?jù)著很大的比例，在后期建筑領(lǐng)域中，還將會(huì)涉及很多能源的應(yīng)用，如淺層地?zé)崮?、生物質(zhì)能。

3復(fù)合利用太陽能與自然風(fēng)

3.1自然通風(fēng)的主要方式風(fēng)塔與招風(fēng)斗一直都是東方本土建筑的主要部分。這些通風(fēng)結(jié)構(gòu)借助主導(dǎo)風(fēng)向，控制向下流動(dòng)，進(jìn)而使人們能夠使用來自自然的流動(dòng)氣流，對(duì)居住的熱環(huán)境進(jìn)行改善。但是，在不斷提高中央空調(diào)技術(shù)背景下，人們更多的是使用人工手段對(duì)室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)，而這種自然的調(diào)風(fēng)手段往往被人們忽視。隨著城市建筑日益密集，人們能夠生活的空間越發(fā)有限。所出現(xiàn)的一系列病態(tài)建筑綜合癥，引發(fā)人們不得不向綠色建筑理念延伸。

在這樣情況下，自然通風(fēng)這個(gè)古老的技術(shù)被人們重視起來，這一技術(shù)既能夠節(jié)約人力、物力、財(cái)力，同時(shí)也能滿足人們回歸大自然的想法。另外，綠色建筑理念不但能夠保護(hù)好自然環(huán)境，而且也有益于人們的健康生活，因此，綠色建筑在現(xiàn)代建筑中備受重視，而再生能源復(fù)合技術(shù)的應(yīng)用正符合綠色建筑的要求。自然通風(fēng)一般是靠熱壓和風(fēng)壓驅(qū)動(dòng)的，所謂的“穿堂風(fēng)”就是利用在建筑內(nèi)部空氣流動(dòng)產(chǎn)生的風(fēng)壓，在風(fēng)吹向建筑物時(shí)，在建筑物表面的阻擋下，靜壓會(huì)升高，動(dòng)壓會(huì)降低，迎風(fēng)面上會(huì)出現(xiàn)正壓，氣流向上偏轉(zhuǎn)，繞過建筑物各個(gè)面，在這些面上產(chǎn)生負(fù)壓區(qū)。風(fēng)壓的工作原理就是利用壓力差。

3.2太陽能強(qiáng)化自然通風(fēng)

通常來講，風(fēng)壓是很不穩(wěn)定的，在室外風(fēng)向與風(fēng)速變化有著很大波動(dòng)，并在朝向與區(qū)域限制下，在建筑中很難充分運(yùn)用。而相對(duì)熱壓而言，是一個(gè)很穩(wěn)定因素。通過上面的介紹可以得知，在熱壓起到一定主導(dǎo)作用后，室內(nèi)外溫度差會(huì)影響著自然通風(fēng)效果。所以，可想象這樣一個(gè)系統(tǒng)：使用某一種合理科學(xué)的結(jié)構(gòu)，提高開口高度差和室內(nèi)外溫差來加強(qiáng)自然通風(fēng)能力。太陽能強(qiáng)化自然通風(fēng)便是最好的例子。其就是將太陽能熱有效結(jié)合建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)和技術(shù)以及被動(dòng)式冷卻技術(shù)，來達(dá)到室內(nèi)熱環(huán)境改善的目的，并降低建筑能量消耗。其工作原理就是運(yùn)用太陽輻射能量產(chǎn)生熱壓，在空氣流動(dòng)作用下，將熱能轉(zhuǎn)化成為空氣動(dòng)能。

當(dāng)前，太陽能強(qiáng)化自然通風(fēng)建筑結(jié)構(gòu)形式包括Trombe墻、太陽能煙囪、太陽能通風(fēng)屋頂、太陽墻。太陽能煙囪便是簡單又經(jīng)濟(jì)的方式，在南向煙囪圍護(hù)結(jié)構(gòu)中安裝吸熱板，吸收太陽輻射，改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，強(qiáng)化自然通風(fēng)驅(qū)動(dòng)力。研究后發(fā)現(xiàn)，增加太陽能煙囪長度和太陽輻射強(qiáng)度來提高煙囪中的平均空氣溫度，配合建筑屋面，并根據(jù)太陽能煙囪長度，適當(dāng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，或者使用相應(yīng)的蓄熱材料，進(jìn)而達(dá)到更好的通風(fēng)效果。同時(shí)，通過研究后發(fā)現(xiàn)，在環(huán)境溫度升高情況下，自然通風(fēng)量會(huì)有些下降，但下降幅度并不很大，所以在溫度高的夏季，太陽能通風(fēng)也會(huì)發(fā)揮一定的作用。

4復(fù)合利用太陽能和土壤能

將土壤源熱泵與太陽能相結(jié)合，這樣就能夠形成太陽能土壤源復(fù)合熱泵系統(tǒng)。其構(gòu)成共包括三個(gè)部分，即：太陽能集熱系統(tǒng)、熱泵工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)、地下埋地盤管熱系統(tǒng)。太陽能土壤源復(fù)合熱泵系統(tǒng)與普通熱泵系統(tǒng)工作原理不同之處，在于熱泵的低位熱源由埋地盤管系統(tǒng)和太陽能集熱系統(tǒng)共同負(fù)責(zé)。工作機(jī)理為：在冬季采暖時(shí)，以建筑土壤中夏季蓄存的部分熱量提供給用戶，以備夏季空調(diào)使用。

眾所周知，土壤與太陽能是可再生能源，是用之不完的。但熱泵系統(tǒng)是一種單一能源，在自然環(huán)境的限制下，具有制熱量低的缺點(diǎn)。二者有效的結(jié)合起來，互相彌補(bǔ)不足，可以達(dá)到更好的效果。太能能利用裝置的增加能夠完善土壤源熱泵制熱量低問題，同時(shí)也能解決制熱效率低、投資大等問題；而充分使用土壤源能夠彌補(bǔ)太陽能熱泵受氣候條件影響這一缺點(diǎn)。系統(tǒng)能夠間歇式運(yùn)行，能夠一定程度地恢復(fù)建筑所在土壤溫度場(chǎng)，進(jìn)而提高土壤源熱泵性能系數(shù)；在陰天或者雨天也能夠使用太陽能熱泵，方便建筑內(nèi)人員的使用。

5復(fù)合利用自然風(fēng)和蒸發(fā)冷卻

5.1新風(fēng)和蒸發(fā)冷卻的利用

新風(fēng)能夠很好地改善室內(nèi)空氣品質(zhì)。在室內(nèi)引入一定量的新風(fēng)后，有助于提高人們?cè)谑覂?nèi)的舒適度。同時(shí)，在室內(nèi)空氣值大于室外新風(fēng)熔值后，還能夠讓新風(fēng)承擔(dān)起相應(yīng)的冷負(fù)荷，這樣既能夠?qū)崿F(xiàn)免費(fèi)供冷，也能夠改善屋內(nèi)空氣質(zhì)量。之后在過渡季，很長一段時(shí)間內(nèi)，室內(nèi)空氣熔值高于室外空氣熔值，但由于不能加大新風(fēng)量，只能利用制冷劑對(duì)空氣來冷卻，而不能使用免費(fèi)冷源?；诖耍枮I大學(xué)趙佳寧教授提出CAVA系統(tǒng)，即組合變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，此系統(tǒng)包括常規(guī)全空氣系統(tǒng)S1和輸送新風(fēng)系統(tǒng)S2，常規(guī)全空氣系統(tǒng)S1置于空調(diào)機(jī)房內(nèi)，很多時(shí)間都用來處理回風(fēng)，而輸送新風(fēng)系統(tǒng)S2置于空調(diào)房間吊頂內(nèi)，一般不對(duì)空氣熱濕處理。一般情況下，空調(diào)系統(tǒng)總風(fēng)量和夏季設(shè)計(jì)風(fēng)量，前者要大于后者，這樣就能夠在過渡季最大程度上運(yùn)用新風(fēng)供冷，從而提高冷水機(jī)組運(yùn)作效率。在CVAC系統(tǒng)研究下，能夠使用蒸發(fā)冷卻技術(shù)冷卻新風(fēng)，進(jìn)而提出復(fù)合空調(diào)新系統(tǒng)。此方案一共包括兩個(gè)子系統(tǒng)，即S2全部用來輸送室外新風(fēng)送風(fēng)系統(tǒng)和S1間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)，S2送風(fēng)系統(tǒng)包括送風(fēng)機(jī)和過濾空氣器，一般只過濾空氣并不會(huì)產(chǎn)生熱濕處理。S1間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)，與常規(guī)全空氣系統(tǒng)串聯(lián)，自帶冷卻塔來達(dá)到提供冷卻水目的。

5.2蒸發(fā)冷卻與夜間通風(fēng)的利用

夜間通風(fēng)蓄冷是在夜間環(huán)境下，將室外的自然冷風(fēng)送入室內(nèi)，使其與圍護(hù)結(jié)構(gòu)、物品和空氣等進(jìn)行換熱和蓄冷；在白天時(shí)能夠?qū)⑿畲胬淞抗┙o室內(nèi)空氣。在夜間通風(fēng)時(shí)具有很大的優(yōu)勢(shì)，不但能夠達(dá)到免費(fèi)供冷的目的，而且還能將室外環(huán)境中的新風(fēng)引入室內(nèi)，達(dá)到改善屋內(nèi)空氣質(zhì)量的目的，有助于促進(jìn)室內(nèi)空氣流動(dòng)。但是內(nèi)部設(shè)施蓄冷效率低時(shí)，如果只是借助夜間通風(fēng)的力量想要達(dá)到降溫的目的是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，這時(shí)候就需要人工制冷的開啟，可考慮使用蒸發(fā)冷卻技術(shù)，串聯(lián)起送風(fēng)器與間接蒸發(fā)冷卻器，利用蒸發(fā)冷卻來達(dá)到降低溫度的效果。

6可再生能源是“綠色建筑”得以實(shí)施的必要條件

隨著世界各國對(duì)綠色環(huán)保理念的支持，建筑行業(yè)的綠色減排也日益得到重視。建筑內(nèi)部的很多能源消耗都是必不可少的，雖然要減排，但是依然要照顧到電器、照明、通風(fēng)等各種人們生活所需的客觀要求，這些需求導(dǎo)致建筑本身要想實(shí)行能源減排其空間的壓縮性是非常小的。以單體建筑為例，如果其能源需求量較低，則可能產(chǎn)生如建筑能源消耗為負(fù)的現(xiàn)象，我們這里所說的能源消耗是指非可再生一次能源的消耗。可再生能源已然成為“綠色建筑”的建設(shè)必要手段。

7結(jié)束語

從以上分析可見，在政府的高度重視和大力支持下，以及建筑設(shè)計(jì)師不懈努力，當(dāng)前我國可再生能源技術(shù)日益成熟，已朝著集成化、規(guī)?；⒖茖W(xué)化的趨勢(shì)發(fā)展。同時(shí)，由于可再生能源技術(shù)應(yīng)用的日益廣泛，也在無形之中推動(dòng)著我國綠色建筑的發(fā)展，綠色建筑越發(fā)受到人們的關(guān)注，也取得了很好的應(yīng)用效果。在追求綠色建筑理念的今天，利用可再生能源技術(shù)應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，有計(jì)劃、有目的完善應(yīng)用中出現(xiàn)的問題，并通過各學(xué)科的交叉來促進(jìn)綠色建筑事業(yè)與可再生能源事業(yè)的共同發(fā)展，唯有這樣，才能真正實(shí)現(xiàn)可再生能源復(fù)合技術(shù)與綠色建筑的有效融合，進(jìn)一步促進(jìn)我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。