芻議綠色能源技術在綠色建筑中的應用

仇德松

摘要：新能源通常指非常規的可再生能源，如太陽能、地熱能、風能等。新能源技術可有效節約建筑使用能耗。建筑設計人員在進行綠色建筑設計階段，應充分考慮新能源技術的應用，力爭實現在初步設計過程中合理利用新能源，提升建筑能源使用效率，本文將重點探討綠色能源技術在綠色建筑中的應用。

關鍵詞：綠色能源技術；綠色建筑；應用

隨著科技進步與社會物質生活水平的提高，節能減排、低碳環保觀念日漸深入人心。建筑作為人類社會安居、活動的重要場所，從構建前的原材料生產、運輸，到構建施工，再到投入使用，最終成為建筑垃圾進行回收再利用的整個壽命周期中，能耗無處不在，且耗能量巨大。

1 綠色能源概念

綠色能源就是對環境不產生污染，或者污染很小的清潔能源。聯合國開發計劃署（UNDP）目前將綠色能源分為三類：一是大中型水電；二是新可再生能源，包括小水電、太陽能、風能、現代生物質能、地熱能、海洋能；三是傳統生物質能。在綠色建筑中，它主要包含兩個方面，首先，“綠色”代表可再生性，具體就是指可再生能源。這種能源直接取自自然，不存在污染問題，又在自然界中儲存量巨大，且可以不斷再生，因而不存在能源枯竭的問題。其次，“綠色”指循環回收利用，在房屋的建造過程和人的居住過程中會產生污水、生活垃圾等許多廢棄物，它們同樣蘊含能源而且許多仍有使用價值。對這些廢棄物中能源的循環利用也體現了“綠色”的理念[1]。

2新能源技術在我國綠色建筑中的應用

2.1 太陽能利用技術

太陽能熱利用技術在我國已歷經二十多年的發展沿革。利用太陽能可節省大量電力、煤炭等能源。太陽能資源一般以全年總輻射量和全年日照總時數表示。我國西藏、青海、新疆、甘肅等地的總輻射量和日照時數均為全國最高，屬太陽能資源豐富地區。

1）太陽能熱水器作為太陽能熱水系統較為低端的產品，在國內發展成熟，普及率高，最具代表性，按結構可分為悶曬式、管板式、聚光式、真空管式、熱管式等，已經進入尋常百姓家，可提供日常生活用熱水，節約用電，具有良好的經濟性。2）太陽能空調系統是利用太陽能進行光熱轉換，以熱能制冷，方法有多種，如壓縮式制冷、蒸汽噴射式制冷、吸收式制冷等。3）太陽房是利用太陽能采暖、降溫的設計方法，使房屋內活動主體空間與外界環境之間形成溫度緩沖區實現采暖、降溫需求。無需安裝特殊動力設備的被動式太陽房應用最為廣泛，尤其在氣候寒冷或炎熱的地區。我國被動太陽房采暖可節能60%～70%，平均每平方米建筑面積每年可節約標煤 20 ～40kg，發揮著良好的經濟和社會效益，但在技術水平上與國外相比仍有較大差距[2]。太陽能主動技術則表現為太陽能光熱利用和太陽能光電利用兩方面。光熱利用主要用于采暖和制冷，根據利用溫度的高低分為高溫利用、中溫利用和低溫利用。太陽能光電技術主要是利用單晶硅或多晶硅將光能轉化為電能。太陽能建筑的光電利用則主要用于太陽能照明。4）太陽能光伏發電系統是利用半導體器件的光伏效應原理將太陽輻射能轉換成電能。目前，我國太陽能與建筑一體化的發展呈現良好態勢。政府主管部門在相應太陽能推廣政策中明確提出了應大力推廣“太陽能建筑一體化”的模式，優先支持一體化項目，在濟南、煙臺等地出臺了建筑強制安裝太陽能利用設備的政策規定，為太陽能與建筑一體化的發展奠定了政策基礎[3]。

2.2地熱利用技術

1）地熱發電是地熱利用的最重要方式。地熱發電的過程是：首先將地下熱能轉變為機械能，再將機械能轉變為電能。通過“載熱體”把地下的熱能帶到地面上來進行利用，目前能夠被地熱電站利用的載熱體主要為地下天然蒸汽、熱水。2）地熱供暖是通過換熱將地熱能直接用于采暖、供熱和供熱水，是僅次于地熱發電的利用方式。其利用方式簡單、經濟性好，倍受各國重視。位于高寒地區的冰島開發利用得最好。

2.3風能利用技術

風能資源取決于風能密度和可利用的風能年累積小時數。風能的利用主要以風力發電為主。我國風力資源豐富，可開發利用的風能儲量約為10億 kW。對于我國沿海島嶼、交通不便的邊遠山區、地廣人稀的草原牧場及遠離電網的農村、邊疆，利用風能可解決生產、生活能源需求。風能資源受地形的影響較大，我國東南沿海、內蒙古、新疆、甘肅一帶風能資源很豐富，這些地區適于發展風力發電。但是，風能利用技術也會因風速不穩定、風能利用受地理位置限制嚴重、風能的轉換效率低、相應設備不成熟等因素制約[4]。

2.4 生物質能

生物質能是一種清潔的可再生能源，它源于綠色植物光合作用，是太陽能轉化而成的一種化學能。這種能量分布廣、來源多，除了直接來源于綠色植物以外，生活污水、人畜糞便等有機物質也含有生物質能。生物質能的儲量極高，而且可以轉化為常見的燃料，現今它已成為了世界能源消費量最高的能源之一，僅次于石油、天然氣、煤炭等化石燃料。有關專家認為至 2050 年，生物質能源將提供世界 60%的電力和 40% 的液體燃料，生物質能將成為未來可持續發展能源系統中的主要能源。在建筑中生物質能的主要利用方式就是通過燃燒為室內供暖或作為烹飪的燃料。生物質能的利用方式主要包括生物質直接燃燒、熱化學轉化、生物化學轉化三種利用方式，通過這些使用方式可以將生物質能轉化為固、液、氣三種形態的多種燃料。由于農業秸稈的大量廢棄，在我國農村生物質直接燃燒的使用方式較為普遍，通過對鍋爐的結構改造，生物質的燃燒效率可以滿足農戶需求。近年，我國已推廣新式省柴節煤灶超過 1.7×108戶，新式灶提高了熱效率 10 多個百分點，緩解了部分地區柴草不足的緊張局面。在環保建筑中生物質的利用方式多以生物化學為主，這種方式通過原料的生物化學作用和微生物的新陳代謝作用產生氣體或液體燃料，對環境基本不產生破壞。它的產物主要是沼氣和各種醇類燃料，其中沼氣的使用技術較為成熟。沼氣發酵的生物質原料主要是生活廢物、廢液和各種垃圾，它是一種高效可行的垃圾處理方式，它所產生的甲烷同樣是一種清潔能源，在我國農村發展很快，沼氣池超過 500 萬個。在綠色建筑中，沼氣池發酵技術是生物質能最高效的使用方式，可以減輕建筑對化石燃料的依賴。

3 新能源技術應用的思考

目前，在大力倡導應用新能源技術的同時，更應重視當前基礎、常規的建筑技術。對此，清華大學的張寅平教授曾表示“新能源的應用是趨勢，但高新技術在某些清況下未必是適宜技術。技術是否適宜一定要以應用中的實測數據來佐證，實踐是檢驗真理的唯一標準。以太陽能電池為例，生產太陽能電池的材料制備過程需要用能，如果太陽能電池的總體產能低于其生產期間耗能，那么其大規模應用必須慎重。此外，雖然太陽能屬于清潔能源，且使用時不污染環境，但是制造太陽能電池的過程會污染環境。在尋求綠色建筑發展的道路上，一定要做到因地制宜，合理使用新能源、新技術、新材料，不可盲目跟風。我國正處于城鎮化進程中，面臨著建筑能耗與環境壓力。城市是一個復雜龐大的有機系統，建設低碳城市規劃設計先行。規劃設計在節能減排和低碳城市建設中具有重要意義，可從源頭控制建筑能耗、降低碳排放。

4 結語

隨著科技與經濟的進步以及人們對綠色建筑的倡導，綠色能源必將逐步取代化石燃料先進的地位。與傳統能源相比，在建筑中利用綠色能源無疑對人與自然的和諧共處更加有利，也符合了可持續發展的科學理念。然而，盡管綠色能源建筑的前景十分廣闊，但是大部分新型能源仍然存在分布分散、穩定性差、造價高昂和技術不足等缺陷，世界對綠色能源的研究依然面臨諸多挑戰。

參考文獻：

[1] 劉邦禹. 綠色能源技術在綠色建筑中的應用[J]. 環境科學導刊，2013，02：38-41.

[2] ?；? 可再生能源技術在綠色建筑中的應用[J]. 建筑節能，2013，04：39-41.