建筑能源新技术之生物质能

建筑能源新技术之生物质能
杨娜
【摘要】建筑已成为耗能"大户",建筑节能是当前乃至今后的研究重点.生物质能源是一种典型的可再生能源,研究开发在建筑中的利用具有十分重要的意义.
【期刊名称】《江苏建材》
【年(卷),期】2010(000)002
【总页数】3页(P25-27)
【关键词】可再生能源;生物质能;沼气能源
【作者】杨娜
【作者单位】内蒙古科技大学,内蒙古,包头,014010
【正文语种】中文
0 引言
能源是国民经济发展的重要物质基础，节能与环保是我国经济可持续发展的必然要求。

目前我国建筑不仅能耗高，而且能源利用效率很低，建筑节能也就成为全社会节能工作的首要方面。

在节能方面常用的手段是：①在构造方面，在建筑外墙构造处理中采用保温材料，从而达到保温节能的目的，该做法在我国寒冷地区住宅、公建中采用，并有相关规范和要求；②可再生能源战略，包括太阳能、地源热能和生物质能。

生物质能被称为煤、油、气三大化石能源之后的“第四大能源”。

可再生的生物质
能源的开发,更具有关系人类社会永续发展、利于环境保护和建设新农村的重要意义。

我国这类资源总量相当于50亿t标准煤，也相当于10亿多t油，约为目前
石油消耗量的3倍。

专家预测，这些生物质能资源如能利用一半，将相当于建设
一个年产5 000万t的“绿色油田”，可减排1～6亿t二氧化碳。

1 生物质能的概念
生物质能源是由植物通过光合作用将太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能源，是人类使用最早、最直接的可再生能源，也是目前我国农村的重要能源之一。

生物质能源主要来源于农村生产的有机废弃物，如薪柴、秸秆、稻草、畜禽粪便等。

人们可以利用可再生能源中的生物质能的角度来实现建筑节能。

所谓生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。

而所谓生物质能，就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。

它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。

地球上的生物质能资源较为丰富，而且是一种无害的能源。

地球每年经光合作用产生的物质有1 730亿t，其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10～20倍，但目前的利用率不到3%。

2 生物质能的应用
由于生物质能可以转化为常规的固态、液态和气态燃料，所以主要分为固化、液化、气化三种大的方面进行利用。

尤其在固化方面，主要将秸秆等生物质能通过加工转变成密度较大的生物质压块作为燃料或者动物饲料。

2.1 生物质能在建筑采暖、热水供应、炊事方面的应用
2.1.1 固化方式
采用固化方式，使用为生物质压块专门设计的采暖系统。

它的工作原理如同家里的采暖炉，只不过采用这里炉子是专门为生物质压块专门设计的采暖炉，同时可以配
套和普通热水或蒸汽采暖系统类似的散热器片实现和常规燃煤采暖炉相同的采暖效果。

2.1.2 气化方式
一是利用生物质气化炉生产可燃气体，二是利用沼气池产生沼气。

沼气是农村广泛使用的可再生能源，它是由农村的生物质能源转变而成的能源之一。

沼气来源于农村各种生物质如秸秆、禽畜粪便以及有机废物。

它的原理是在厌氧微生物的作用下，转化成CH4和CO2等气体，同时产生沼液和沼渣，由于其气体的成份与沼泽放
出的气体相似，所以命名为沼气，沼气的主要成份是甲烷（CH4），占55%～65%，CO2占35%～45%，热值为2.18×103～2.77×103J/m3。

沼液中含有速
效氮速效磷、速效钾、纤维素、木质、氮、磷、钾，可用作农作物的追肥或基肥，可以直接施用，也可用来生产复混肥。

它的生产过程是对农村中各种动植物废料进行无害化处理的过程，通过沼气的生产，不仅是开发农村可再生能源，满足农民的照明、生活、生产等方面的需求，而且对农村的各种废弃物进行综合治理，化废为宝。

可用于生活中的照明，加热食品，取暖等，还可直接用作农作物的叶面肥，增产效果明显。

沼气的具体生产技术（图1）：
（1）技术组成。

包括反应器设计、流程安排和操作条件控制。

反应器的设计要根椐物料的性状来确定，对于固体颗粒较少的废液，可选用高速反应器处理；对于固体颗粒较多的废液，可进行简单的预处理，稀释后进行生物处理对于较难生物降解的废弃物，可采用多级消化的方式进行处理。

（2）生产过程。

按一定配料比配好的原料从进料管进到发酵间，在微生物的作用和温度25～40℃的条件下，发酵生成沼气，沼气在储气间维持常压，根椐需要打开气阀输送到用户，料液和料渣根椐生产需要从出料管抽出使用。

图1 沼气池示意图
（3）可再生能源与建筑的关系（图2）。

农村生态建筑不仅是建立在一套独立的建筑以满足农民居住和存放物品的空间要求，而且要将建筑与环境、资源、能源以及人的活动紧密地融为一体。

可再生资源、建筑与可再生能源生产和利用过程构成了链循环，沼池生产的沼气供住宅建筑人群生活、生产使用，沼液和沼渣可用作肥料或禽畜饲料，肥料生产的作物和饲养禽畜可供人们作食物，其废物又作为沼池原料生产沼气，构成了生态循环，由于生产沼气的原料是农业的废弃物，容易产生废气的污染，因此在建筑设计时必须要统筹兼顾整体布局，做到在充分利用好可再生能源的同时，又可以实现生态建筑设计的基本要求。

图2 建筑与可再生资源联系图
2.1.3 液化方式
生物质液化技术：液化在目前有很多种方法,可以通过热解、在溶剂中液化和与煤共热解等方法。

原理：生物质热解液化是生物质在完全缺氧或有限氧供给的条件下热降解为液体生物油、可燃气体和固体生物质炭三个组成部分的过程。

生物质热裂解液化是在中温（500～600℃）、高加热速率（104～105℃/s）和极短气体停留时间(约2 s)的条件下，将生物质直接热解，产物经快速冷却，可使中间液态产物分子在进一步断裂生成气体之前冷凝，得到高产量的生物质液体油（图3）。

2.2 生物质能在建筑制冷方面的应用
2.2.1 吸收式制冷
概念：利用吸收剂的吸收和蒸发特性进行制冷的技术是生物质能吸收式制冷技术一般是利用生物质产生的热能，驱动溶液进行制冷。

根据吸收剂的不同，可分为氨一水吸收式制冷和溴化锂吸收式制冷两种。

2.2.2 吸附式制冷
概念：吸附式制冷是利用固体吸附剂对制冷剂的吸附作用来制冷，常用的有分子筛一水、活性炭一甲醇吸附式制冷。

特点：吸附式制冷系统的是以吸附床替代蒸汽压缩式制冷系统中的蒸汽压缩机，而吸附床性能的好坏对整个吸附式制冷系统能否正常运行起着决定性作用。

在生物质能吸附式制冷系统中，生物质产生的热能是其热驱动源，以生物质能来加热吸附床。

2.3 生物质能在建筑照明方面的应用
生物质能在照明方面的应用也主要体现在两方面：一是利用比较成熟的沼气灯来照明；二是利用生物质压块或沼气进行生物质发电来提供建筑照明用能。

3 开发利用生物质能的意义
通过以上分析，我们知道如果能够充分将生物质能利用到建筑耗能上或作为建筑耗能的辅助功能方式，也会在一定程度上降低建筑能耗。

利用生物质能进行建筑节能不仅可以缓解经济高速发展带来的能源危机，另外还会大大降低由于使用不可再生能源引起的环境污染和破坏，为我们创造优美的生活和工作环境，生物质能利用将成为我们重要的发展方向。

参考文献
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