建筑中可再生能源的应用

可再生能源及新能源在建筑中的应用姓名：周璇学号：1531143学院：经济与管理学院专业：管理科学与工程一、引言回顾人类的建筑史，建筑从最初的人们用来遮风避雨、抵御寒冷等恶劣的自然环境的遮蔽所，到今天的现代建筑。人们在享受现代文明的同时，也不得不面临着一系列环境问题，因为环境问题已经对我们的发展构成了严重威胁——人口剧增、资源过度消耗、气候变异和生态破坏等。一次能源可以进一步分为再生能源和非再生能源两大类型。再生能源包括太阳能、水力、风力、生物质能、波浪能、潮汐能等，它们在自然界可以循环再生。可再生能源与建筑的结合，已经成为发展节能建筑的必然趋势。可再生能源是替代常规能源、调整能源结构的重要方式，其应用对于促进建筑节能、改善城市环境具有重要意义。我国可再生能源利用技术发展起源于20世纪70年代，但真正实现快速发展是自2006年住房和城乡建设部会同财务部在全国范围内开展可再生能源建筑应用示范起，在此主要介绍太阳能利用技术与地源热泵技术及其应用与发展。二、建筑中可再生能源的应用（一）太阳能太阳能（SolarEnergy）一般指太阳能的辐射能量。太阳能的主要利用形式有太阳能的光热转换、光电转换以及光化学转换三种主要方式。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等由太阳能导致或转化成的能量形式。利用太阳能的方法主要有：太阳能电池，通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能；太阳能热水器，利用太阳光的热量加热水，并利用热水发电等。太阳能清洁环保，无任何污染，利用价值高，太阳能更没有能源短缺这一说法，其种种优点决定了其在能源更替中的不可取代的地位。常用的利用形式有三种：太阳能光伏、太阳能光热和太阳光合能。在此主要对太阳能光伏及其应用进行主要介绍。光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，主要部件由电子元器件构成。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。光伏发电的优点主要体现在：1.无枯竭危险；安全可靠，无噪声，无污染排放外，绝对干净（无公害）；2.不受资源分布地域的限制，可利用建筑屋面的优势；例如，无电地区，以及地形复杂地区；3.无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电；4.能源质量高；使用者从感情上容易接受；5.建设周期短，获取能源花费的时间短。但是太阳能光伏发电还存在一些有待攻克的“弱点”，它的主要缺点为转化率低、占面积大等几个方面。但这些问题随着技术的进步正持续得到改善。（二）地热能地热能〔GeothermalEnergy〕是由地壳抽取的天然热能，这种能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在，是引致火山爆发及地震的能量。透过地下水的流动和熔岩涌至离地面1至5公里的地壳，热力得以被转送至较接近地面的地方，高温的熔岩将附近的地下水加热，这些加热了的水最终会渗出地面。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法，就是直接取用这些热源，并抽取其能量。可利用的地热能生态建筑能源技术，包括地下通风空调、地下储能及地下水采暖空调技术与地源热泵及地热发电技术等。在此主要介绍地源热泵技术。地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现由低温位热能向高温位热能转移。地能分别在冬季作为热泵供热的热源和夏季制冷的冷源，即在冬季，把地能中的热量取出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到地能中去。以建筑物空调（包括供热和制冷）为目的的热泵系统有许多种，通常把它们分为空气源热泵和地源热泵两大类。空气源热泵以室外空气为一个热源。它的系统简单，初投资较低，但在夏季高温和冬季寒冷天气时热泵的效率大大降低，应用受到气候条件的制约，基本上不适用于华北的冬冷夏热的气候条件。另一种热泵利用大地（地下岩土、地表水、地下水）作为热源，可以称之为“地源热泵”。离地表5-100m的地层中未受干扰时常年保持恒定的温度（山东省约为16-18℃），远高于冬季的室外温度，又远低于夏季的室外温度。因此地源热泵可克服空气源热泵的技术障碍，且效率大大提高。此外，冬季通过热泵把大地中的热量升高温度后对建筑供热，同时使大地中的温度降低，即蓄存了冷量；夏季通过热泵把建筑物中的热量传输给大地，对建筑物降温，同时在大地中蓄存热量。这样在地源热泵系统中大地起到了蓄能器的作用，进一步提高了空调系统全年的能源利用效率。地源热泵的优点主要体现在：1.利用清洁的电能实现供热和空调，废除了污染严重的中小型燃煤锅炉；2.利用的能量是地壳浅层（200m以内）蓄存的热量，是一种可再生能源；3.机组效率高，节省运行费用；4.传统的空调系统通常需分别设置冷源（制冷机）和热源（锅炉）。地源热泵既可供冷，又可供暖，一机多用，节约设备用房。但是地源热泵技术在利用过程中还存在一些问题，例如：水资源利用问题；水质处理问题；地源热泵技术与其他技术的配合问题等。三、结语新能源及可再生能源的利用是缓解能源危机、减轻环境污染、改善生活工作环境、促进经济持续发展的一项根本措施，是建筑节能的发展趋势。作为一名管理科学与工程的学生，我觉得在当代建筑设计中，我们不应该只追求建筑造型上的新颖独特，更加要注重能源是否浪费和前期的可行性分析以及其造价和所带来的效益。