可再生能源在超低能耗建筑中的应用研究

可再生能源在超低能耗建筑中的应用研
究
摘要：现如今，我国的建筑行业有了很大进展，其对能源的消耗也在不断增加，超低能耗建筑越来越受到重视。

能耗长期以来都是建筑行业发展过程中需要重点探讨的一项内容，做好建筑工程能耗问题探讨，通过合理方式建设，能够减少建筑能耗。

本文就可再生能源在超低能耗建筑中的应用进行研究，以供参考。

关键词：可再生能源；超低耗能；建筑
引言
伴随着建筑能源消耗问题逐渐被更多人关注，建设绿色建筑的需求程度日渐增长，行业内的技术研发人员以超低能耗甚至是零能耗为建筑围护结构、冷热源设备和自控系统等的运行设计目标，引入多种资源类型。

而可再生能源因其能够循环利用，现已成为可利用资源的重点研究对象。

可再生能源包含水能、生物质能、海洋能、风能、地热能、太阳能等。

在建筑领域，太阳能、风能、地热能的应用较为广泛，技术人员通过设计各类建筑用能结构，从能源利用端着手，降低建筑能耗，满足超低能耗建筑建设需要。

1太阳能-冷凝水分级回收空调的应用
我国部分地区的淡水资源较为匮乏，普通城市建筑中水源多来自于市政自来水，大量用水将加大用水压力，因此为提高供水系统的稳定性，设计应用冷凝水回收空调系统十分必要。

目前，常见的空调机组在处理冷凝水方面以直接排放室外为主，对冷凝水的利用率较低。

部分空调机组应用冷水喷淋至蒸发冷凝器的方式达到能耗降低目的，但此种方式并未将其余冷量有效利用，不满足超低能耗建筑建设的要求。

因此，通过与建筑维护结构相适应，设计光-电太阳能板将减小不可再生能源消耗，有助于全面降低建筑能耗。

以某光-电太阳能板与建筑围护结构联合应用的空调系统为例，说明冷凝水回收系统的实践应用。

此系统包含辅
助电源、控制主板、光-热太阳能集热器、光-电太阳能板、空调室内机组模块。

其中，空调室内机组模块中设有驱动泵组和电磁阀组，驱动泵和电磁阀的数量分
别为4和9个，共同组成冷凝水回收管路。

脱盐箱中的离子反渗透膜为关键过滤
除盐结构，当水流经此处后，符合反渗透膜粒径范围的微粒通过，其他微粒被隔离。

逆变器的外表面与蓄电池组均与容纳槽内部紧贴，共同设置在低温储水箱下侧。

紧密贴合的连接状态将在低温水箱箱中流动冷凝水时，将所产生的热量带走。

电磁阀、饮用水箱置于应用水管路内部，与生活水管路中的电磁阀、生活热水箱
组成整体管路，与脱盐箱连接。

初级过滤器的作用是初步净化空调机组产生的冷
凝水，并在回收管路处汇集。

受电磁阀控制由驱动泵提供的压头，完成初处理冷
凝水进入低温储水箱的动作。

光-热太阳能集热器与热水锅炉通过输水管路连接，锅炉中的小型循环水泵可加热水箱和光-热太阳能集热器，空调调控人员根据操
作界面所显示的蓄电池剩余电量、蓄电池表面温度、逆变器表面温度、水箱温度、水箱水位等信息，判断当前空调机组的运行情况。

将以光-电太阳能板为能量来
源的带有冷凝水回收系统的空调机组应用于建筑工程中，其可实现溢流工况、制
水工况和辅助工况。

其中，溢流工况是在低温储水箱中水位达到极值后，将存满
信号传递给内部的传感器，传感器向系统控制中心发出信号，开启处于溢流管处
的电磁阀，排出多余冷凝水，保持低温储水箱的吸热效能。

制水工况是在控制主
板接收到室内机组给出的启动信号后，开启控制驱动泵，启动空调系统和冷凝水
收集处理系统，回收管路处汇集冷凝水，并经由驱动泵、电磁阀和初级过滤池汇
入低温储水箱。

进入储水箱的冷凝水在二次过滤的作用下，经活性炭过滤器输送
至太阳能热水锅炉，通过煮沸蒸腾作用，将冷凝水中的细菌病毒杀死。

此环节的
能量提供为光-热太阳能集热器设备，蓄电池维持电路供电能力。

继续流入至脱
盐箱后，冷凝水转变为可供盥洗和饮用的精加工水。

辅助工况是在低温储水箱出
现沽空情况后，传感器接收水位过低信号，将其作为控制命令，执行关闭储水箱
电磁阀的命令。

2地热能-相变冷热墙辐射空调系统的应用
相变材料可应用在屋顶、窗户、墙体、地板中。

基于此，提出一种相变冷热
墙辐射空调系统，该系统主要由冷热源、末端设备、除湿新风系统等构成，并具
有如下特点：①冷热源以可再生的地源热泵为主，以降低一次性能源的消耗，提
高经济效益；②改变了地板采暖、吊顶供冷等传统的方式，将它们统一整合为墙体供冷暖，能够使散热更加均匀，并减少空间的占用；③利用相变储能技术，将夜间电网波谷期的电能蓄能，并在白天释放，缓解用电压力；④相变材料的使用减少了换热热阻，提高了蓄热效率，减少了能源的消耗。

系统运行时，当温度下降到相变温度时，相变材料的状态逐渐固化，同时储存大量的冷量，通过辐射换热使得室内的温度下降，在此过程中，可以择机开启新风通风系统以保持室内空气的新鲜度并防止结露。

3清洁能源-在原料行业的应用
积极推动原料替代，在保障水泥产品质量前提下，提高含钙、镁废渣资源替代石灰石比重，提高矿渣、粉煤灰工业废物掺加比例；降低熟料系数，提高水泥产品质量和应用水平，促进水泥减量化使用。

从原料替代、质量提升等方面降低水泥产品二氧化碳排放强度。

统筹推进燃料替代，利用水泥窑协同处置固体废弃物等替代煤炭，采用独立热源烘干的企业，鼓励使用天然气、电等清洁能源，开展节能减污降碳技术改造，严格执行水泥单位产品能源消耗限额要求，加快推广低阻旋风预热器、高效烧成、高效节能粉磨等节能技术装备；鼓励企业优先采用清洁低碳运输方式，打造绿色供应链。

从极致能效提升、替代燃料、清洁能源替代等方面减少单位产品二氧化碳排放强度。

4太阳能-主要应用形式
相比于其他能源形式，太阳能属于再生能源类型，其中太阳以秒为单位放射的能量，其辐射到地面的总功率为8×1013kW。

其在世界能源整体储量中占比数值较大。

我国此种能源较为丰富，并且全国范围内占比三分之二的能源辐射量数值也不可小觑，其全年日照时数会超过2200小时。

太阳能建筑应用设计方式可确定为两种，第一种是热利用方式，另外一种是光发电方式。

现阶段第一种中的形式表现主要为热水器，发电主要是借助太阳能光伏发电。

建筑屋顶以及墙面位置需要安装太阳能电池，通过蓄电池组设备对太阳能能源进行储存，可将此种辐射能之间转换成为电能。

过程中能够随时朝着用电设备供电，楼内动力系统以及照明系统用电需求能够得到满足，其优势是不会占用土地，楼上发电楼内使用，并不会出现传输损耗，其可有效安装在建筑物上。

我国最近几年新增加建筑屋顶
面积，可提供实际光伏发电数值达到了10GW，可在屋面安装单晶硅光面板，面积属于0.5倍屋面面积，基于此，其可应用在办公建筑中，面积为屋面面积的21倍。

这一发电方式是前景比较广阔的技术之一。

结语
综上所述，建筑耗能占社会总能耗的比重很大，开发利用太阳能、空气能等可再生能源，降低建筑能耗，满足超低能耗建筑建设需要。

且建筑的围护结构具有隔离、承重的作用。

在围护结构中加入相变材料，使其与传统材料相结合，利用其稳定的蓄能能力，在提高围护结构的性能的同时，实现调温储能的功能，从而实现超低能耗建筑的目标。

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