浅谈几种新能源在建筑中的应用

浅谈几种新能源在建筑中的应用

摘要：本文主要就几种常见的新能源在清洁环保与资源量大的特点，浅谈在建筑中的应用，说明在建筑中使用新能源科技的积极性与必要性。

关键词：新能源绿色建筑

前言：目前，中国建筑普遍存在耗能大，效率低，围护结构的保温隔热性能不高等问题，并具有夏季空调用电量大，冬季采暖能耗高等特点。能源的短缺和环境污染的加剧促使我们必须采取新的发展战略。现今我国建筑能耗约占总能耗的２５％～４０％，随着人民生活水平的提高，单位建筑面积的能耗还会增长，而我国正处于经济快速发展时期，一味采取减少能源消耗的手段难以保证社会经济的可持续发展。因此设计建筑时，在以节能为本，推进清洁能源的开发和利用的同时，进一步发展新能源势在必行。

１.新能源的特征

新能源是相对于常规能源，特别是相对于石油，天然气和煤炭化石能源而言的。在广义上他们通常应具有以下特征。

（１）尚未大规模作为能源开发利用，有的甚至还处于初期研发阶段。

（２）资源赋存条件和物理化学特征与常规能源有明显区别。

（３）可再生与持续发展，但开发利用或转化技术较复杂，成本尚高的能源。

（４）清洁环保，可实现二氧化碳等污染物零排放或低排放的各类节约型能源。

（５）这类能源通常资源量大，分布广泛，但大多具有能源密度低和发热量小的缺点，根据技术发展水平和开发利用程度，不同历史时期以及不同国家和地区对新能源的界定也会有所区别。

新能源主要有：太阳能、核能、海洋能、风能、生物质能、地热能、氢能、海洋渗透能、水能等，而在建筑中主要利用的是太阳能、地热能、风能、生物质能。

2.太阳能在建筑中的应用

太阳能是指地球所接受的来自太阳的辐射能量。每年到达地球表面的太阳辐射能约为 1.8X10

t标准煤，即约为目前全世界所消费的各种能量总和的一万倍。并且太阳能具有资源丰富、取之不尽、用之不竭、处处均可开发应用、无需开采和运输、不会污染和破坏生态平衡等特点。因此所以在建筑中利用好太阳能来减少和替代常规能源的消耗有着十分重要的意义。

太阳能的应用主要有两种形式：一是通过转换装置把太阳辐射能转换成热能，属太阳能热利用技术；而是通过装置把太阳辐射能转换成电能，属太阳能光伏发电技术。

（1）太阳能热利用技术

现代的太阳热能科技将阳光聚合，并运用其能量产生热水、蒸气和电力。除了运用适当的科技来收集太阳能外，建筑物亦可利用太阳的光和热能，方法是在设计时加入合适的装备。太阳能热利用技术主要包括太阳能热水器、太阳房、太阳能热发电、太阳能温室、太阳灶等。目前使用最广泛、太阳热能应用发展中最具经济价值、技术最成熟且已商业化的一项应用则是太阳能热水器，它是利用太阳能集热器，收集太阳辐射能把冷水加热给人们提供环保、安全、节能、卫生的新型节能设备。

（2）太阳能光伏发电技术

太阳能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。这种技术的关键元件是太阳能电池。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，再配合功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。光伏发电系统应用在建筑物上一般采用光伏与建筑集成和光伏在屋顶附着两种形式。目前光伏与建筑集成即建筑一体化应用较为广泛，如在北京奥运会和上海世博会建筑中均得到了很好的应用，这也代表着未来光伏发电装置的发展趋势即越来越多的应用到城市大型标志性建筑。

3.地热能在建筑中的应用

地热能大部分是来自地球深处的可再生性热能，它主要起于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。地热资源是我国蕴藏比较丰富的一种无污染的清洁能源。随着石油、煤炭等传统能源逐渐枯竭，地热资源将成为未来能源的一个重要组成部分。能源专家普遍认为在２１００年地热利用将在世界能源总值中占３０％～８０％。我国利用地热资源的方式主要是高温地热发电中温地热直接利用。

地热能的应用主要有地热发电、地热供暖、地热务农、地热行医。而地热发电是地热利用的最重要方式。地热能实质上是一种以流体，高温流体应首先应用于发电。地热发电和火力发电的原理相似，都是根据能量转换原理利用蒸汽的热能在汽轮机中转变为机械能，然后带动发电机发电。热水型地热发电是地热发电的主要方式。目前热水地热电站有两种循环系统：闪蒸系统和双循环系统。

而将地热能直接用于采暖、供热和供热水是仅次于地热发电的地热利用方

式。因为这种利用方式简单、经济性好，备受各国重视，特别是位于高寒地区的西方国家。多数应用中，例如地源热泵，它不向外界排放任何废气、废水、废渣，是一种理想的“绿色技术”。从能源角度来说，它是一种用之不尽的可再生能源。

4.风能在建筑中的应用

风能是因空气流做功而提供给人类的一种可利用的能量。它十分丰富、近乎无尽、广泛分布、干净与缓和温室效应。全球的风能约为2.74X109MW，其中可利用的风能为2X107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。在发达国家，风能作为一种高效清洁的新能源也日益受到重视。到2008年为止，全世界以风力产生的电力约有94.1百万千瓦，供应的电力已超过全世界用量的1%。风能虽然对大多数国家而言还不是主要的能源，但在1999年到2005年之间已经成长了四倍以上。风能利用形式主要是将大气运动时所具有的动能转化为其他形式的能量，主要利用有风力提水、风力发电风帆助航风力制热等，而利用最广泛的则是风力发电。风力发电主要发展方向是将其并入常规电网运行，向大电网提供电力。常常是一处风场安装几十台甚至几百台风力发电机。

5.生物质能在建筑中的应用

生物质能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光合作用，取之不尽、用之不竭。生物质能是世界第四大能源,仅次于煤炭、石油和天然气。一直以来，生物质能是我国农村生活能源消费的最主要构成，在经济社会发展中起到了重大作用。生物质资源丰富，而且可再生易获取，农民一直将其作为免费且廉价的能源。

生物质能的利用主要有直接燃烧、热化学转换和生物化学转换等3种途径。主要可分为直接燃烧、生物质气化、液体生物燃料、沼气生物制氢、生物质发电技术和原电池等。而生物质能在建筑中的应用主要是沼气的应用。沼气是人畜粪便、秸秆、污水等各种有机物在密闭装置中利用特定微生物分解代谢产生的可燃性混合气体，户用沼气在我国农村广泛使用。随着我国经济发展人民生活水平提高，工业、农业、养殖业的发展，大废弃物发酵沼气工程仍将是我国可再生能源利用和环护的切实有效的方法。沼气发电是随着大型沼气池建设和沼气综合利用的不断发展而出现的一项沼气利用技术，它具有创效、节能、安全和环保等特点，是一种分布广泛且价廉的分布式能源。