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【摘要】本文概述了新能源的含义和分类，介绍了新能源在生态节能建筑中的应用,是发展可持续经济的又一重要举措！
【关键词】生态节能 建筑 新能源利用
中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：
前言
开发利用新能源作为建筑节能的一个重要方面, 要实现有效地开发利用, 需把新能源利用设备同建筑及其构件有机地结合在一起。即发展设备与建筑一体化设计技术, 应该是建筑设计者和设备研究、生产企业必须重视的问题。只有做好一体化设计, 使新能源利用设备成为建筑的有机组成部分, 才能达到完美的统一, 使之既能保证新能源利用设备高效率运转、节约更多常规能源的同时, 又满足建筑的使用功能和建筑艺术美的要求,从而更好地为人类及其生存环境的可持续发展服务。
一、新能源的含义和分类
建筑节能包含两部分内容，一部分是加强围护结构的保温隔热能力， 另一部分就是从供暖、供冷的热源、输送渠道及实现方式来节约能源。它不同于目前使用的传统能源，具有丰富的来源， 几乎是取之不尽， 用之不竭， 并且对环境的污染很小， 是一种与生态环境相协调的清洁能源。新能源的利用是节约建筑使用能耗非常有效地办法， 新能源通常指非常规、可再生能源， 包括有太阳能、地热能、风能等等。新能源技术用于建筑节能通常有以下几个方面：
1、太阳能致冷
2、太阳热水器
3、太阳房
4、太阳能热发电
5、地热发电
6、地热供暖
二、新能源的利用
1、太阳能制冷与空调
目前国际上应用的太阳能制冷系统大都是利用太阳能光热转换技术来实现的, 主要有太阳能驱动溴化锂吸收式制冷、太阳能固体吸附式制冷, 干燥剂除湿冷却系统以及太阳能蒸汽喷射式制冷等。太阳能吸收式空调的季节适应性好, 系统制冷能力随着太阳辐射能的增加而增大, 而这正好与夏季人们对空调的迫切要求相匹配。单纯的太阳能制冷系统是不经济的, 但和太阳能供应热水结合应用,便提高了整体系统的经济性。太阳能固体吸附式制冷是利用固体吸附剂对制冷剂的吸附和解吸作用实现制冷循环的, 利用太阳能完成吸附剂的再生。它具有结构与控制简单、运行费用低、无噪音和无环境污染等一系列优点, 特别适用于小型制冷系统。从上世纪九十年代开始, 该技术不断有新的研究成果出现。瑞士学者F.Buchter 等。2001 年在国际会议上报道了他们研制的采用硅胶-水为工质的制冰机, 在冷藏用途方面具有较好的推广价值。上海交通大学实验研制成太阳能热水器与空调制冷一体化装置, 实现白天产的热水供夜间使用, 夜间制的冰供白天使用。固体吸附制冷方式的太阳能冰箱在我国太阳能辐射资源好、人口分布广、供电不集中的西部地区非常适合应用。干燥剂除湿冷却系统具有除湿能力强、有利于改善室内空气品质、处理空气不需用热、工作在常压、适宜于中小规模太阳能热利用等特点。固体转轮除湿系统已普遍用于连续除湿的场合, 两股不同的气流分别流经旋转的除湿转轮, 处理侧空气流经转轮时, 空气通过吸附作用而去湿, 这并不改变干燥剂的物理性质; 再生侧空气被加热后用来再生干燥剂。对于太阳能溶液除湿蒸发冷却空调系统, 东南大学近年来做了大量理论及实验研究。系统原理是将空气先经过溶液除湿, 使空气干燥, 然后再向该空气中喷水处理进行绝热加湿, 利用水蒸发时吸收汽化潜热而使空气降温, 将空气显热转化为潜热。而LiCl 等的溶液再生温度在60 ℃～80 ℃之间, 能够很好地利用像太阳能等低品位能源, 太阳能驱动的溶液除湿蒸发冷却空调系统的热力系数可达到0.7。另外溶液除湿冷却空调系统可以发展一种气- 液相变潜能蓄能模式, 在一定的情况下, 使空气的潜热和显热相互转化。在太阳能或者其他热源充裕的时候再生大量的浓除湿溶液, 在太阳能不足的时候予以释放, 可以弥补太阳能的不连续性; 而且蓄能密度大,蓄能密度高达3 000 MJ/m3。
2、太阳热水器
太阳热水器是太阳能热利用中具有代表性的一种装置, 它的用途广泛, 形式多样。人们最常见的一种太阳热水器是架在屋顶的平板热水器, 常常是供洗澡用的。其实, 在工业生产中以及采暖、干燥、养殖、游泳等许多方面也需要热水, 都可利用太阳能。太阳热水器按结构分类有闷晒式、管板式、聚光式、真空管式、热管式等几种。
3、太阳房
就我国目前现有的太阳能住宅看, 绝大部分为了追求采暖保温效果, 平面往往设计成一字型( 这种平面形式房间, 进深过大, 会降低太阳能采暖效果; 进深过小, 又不利于节地, 且平面形式呆板单调) 或将居室等主要房间布置在南侧, 厨房、卫生间、贮藏间等辅助房间布置在北侧( 这种平面形式, 虽有利于节地, 但能有效利用太阳能采暖的面积仅占建筑面积的50%到60%, 且不少房间通风不良; 特别是将厨房布置在北侧, 终年无日照,也不尽合理) 。本设计在平面布置上采用双排小进深方案, 使所有房间均可利用太阳能采暖, 且采光通风良好, 使用功能合理, 空间环境优美、实用舒适。为了安全方便使用热水器等, 将脸盆、洗衣机、热水器设在后排卫生间外的半开敞空间内。住宅内楼梯间可通往起居室屋顶及二层屋顶平台。平台上覆土以种植蔬菜瓜果、鲜花绿草。这样既可起到保温隔热、调节改善室内小气候的作用, 又可缓解烈日、暴风、雨、雪等对承重、防水构件的直接侵蚀。
4、太阳能热发电
太阳能热发电是太阳能利用中的重要项目。太阳热发电是利用集热器把太阳辐射能转变成热能, 然后通过汽轮机、发电机来发电。根据集热的温度不同, 太阳热发电可分为高温热发电和低温热发电两大类。按太阳能采集方式划分, 太阳能热发电站主要有塔式、槽式和盘式三类。
5、地热能的开发利用
大地是一个巨大的天然蓄能容器, 据统计，到2000 年为止, 全球地热能的使用中, 洗浴热水的生产占42%, 供暖占23%, 用于热泵系统占12%, 其余用于农业和工业生产等。其中地源热泵被称为二十一世纪的“绿色空调技术”, 它与空气源热泵相比, 一般可节能40%左右, 但它的初投资也较高。地源热泵通过深埋于建筑物周围的管路系统或地下水与建物内部完成热交换, 冬季它代替锅炉从土壤中取热, 向建筑物供暖; 夏季它代替普通空调向土壤排热给建筑物制冷, 同时它还能供应生活热水。地源热泵提取地热的方式有三种: 一种是地下埋管,通过管壁和地下土壤进行换热。第二种方式是将管子放在房屋的基础内, 通过基础提取土壤的热量,需要与土建施工密切配合。第三种方式是打深井,直接提取深井水的热量,利用后的水再回灌地下。埋管式地源热泵属于闭式回路地源热泵系统,充分利用浅层地热, 又不需要抽取地下水作为传热的介质, 但是占地面积大, 设备初投资也较大, 它在欧美国家已得到了普遍应用。
6、生物質和植物废料利用
“生物质”一词既涉及将生长中的植物作为能源的概念，又关系到利用植物废料（即采用从林区或锯木厂收集来的植物废料）的概念。据估计，陆地植物里固定的碳含量与可回收化石燃料中的碳含量相当。尽管将生物质和废料转化为能源的经济效益仍然不能与化石燃料相提并论，但减少二氧化碳排放的压力加上“造成污染者要付费（polluferpays）”的原则以及垃圾填埋税，仍然可能会改变经济上的平衡。将生物质和植物废料转化为能源有三种途径：直接燃烧；转化为生物气体（沼气）；转化为液体燃料。生活垃圾转化成能源的过程主要是在焚化装置中实现的。回收垃圾产生的沼气是城市垃圾能源利用的另一渠道。这一方式很可能继续发展，因为垃圾总是会产生甲烷，而甲烷不仅会导致温室效应，还存在着安全隐患，因此必须被回收。垃圾场里的沼气是发酵过程自然产生的，但在被称为消化器（digestor）的封闭容器里这种过程可以人为制造。发酵（消化器）处理尤其适用于工业排放物（农业工业、厂站造纸工业和某些化学工业等）和污水处理厂的沉积物。CSTB专家P. 里查德（Pierre Richard）指出，现在法国每年已有150000 TEP（热当量功率）以沼气形式得到利用。而且，废物和沼气也可以通过热电联产（cogeneration）技术使能量得到回收利用：对于焚化的废物，可通过产生蒸汽而后进行热电联产；其他途径（污水处理厂、垃圾场）产生的沼气，可借助涡轮机或发动机来产生能量。
【参考文献】
[1] 洪适芳.新能源和可再生能源利用面面观[J]. 能源研究与利用. 1999(01)
[2] 秦正龙.新能源的开发利用[J]. 现代化工. 1995(10)
[3] 陈和平.我国建筑节能的潜力及对策[J]. 中国能源. 1989(02)
[4] 张世洲!河北,申海!河北,广喜!河北.综合利用新能源促进无公害农业的发展[J]. 农村能源. 1998(04)
【关键词】生态节能 建筑 新能源利用
中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：
前言
开发利用新能源作为建筑节能的一个重要方面, 要实现有效地开发利用, 需把新能源利用设备同建筑及其构件有机地结合在一起。即发展设备与建筑一体化设计技术, 应该是建筑设计者和设备研究、生产企业必须重视的问题。只有做好一体化设计, 使新能源利用设备成为建筑的有机组成部分, 才能达到完美的统一, 使之既能保证新能源利用设备高效率运转、节约更多常规能源的同时, 又满足建筑的使用功能和建筑艺术美的要求,从而更好地为人类及其生存环境的可持续发展服务。
一、新能源的含义和分类
建筑节能包含两部分内容，一部分是加强围护结构的保温隔热能力， 另一部分就是从供暖、供冷的热源、输送渠道及实现方式来节约能源。它不同于目前使用的传统能源，具有丰富的来源， 几乎是取之不尽， 用之不竭， 并且对环境的污染很小， 是一种与生态环境相协调的清洁能源。新能源的利用是节约建筑使用能耗非常有效地办法， 新能源通常指非常规、可再生能源， 包括有太阳能、地热能、风能等等。新能源技术用于建筑节能通常有以下几个方面：
1、太阳能致冷
2、太阳热水器
3、太阳房
4、太阳能热发电
5、地热发电
6、地热供暖
二、新能源的利用
1、太阳能制冷与空调
目前国际上应用的太阳能制冷系统大都是利用太阳能光热转换技术来实现的, 主要有太阳能驱动溴化锂吸收式制冷、太阳能固体吸附式制冷, 干燥剂除湿冷却系统以及太阳能蒸汽喷射式制冷等。太阳能吸收式空调的季节适应性好, 系统制冷能力随着太阳辐射能的增加而增大, 而这正好与夏季人们对空调的迫切要求相匹配。单纯的太阳能制冷系统是不经济的, 但和太阳能供应热水结合应用,便提高了整体系统的经济性。太阳能固体吸附式制冷是利用固体吸附剂对制冷剂的吸附和解吸作用实现制冷循环的, 利用太阳能完成吸附剂的再生。它具有结构与控制简单、运行费用低、无噪音和无环境污染等一系列优点, 特别适用于小型制冷系统。从上世纪九十年代开始, 该技术不断有新的研究成果出现。瑞士学者F.Buchter 等。2001 年在国际会议上报道了他们研制的采用硅胶-水为工质的制冰机, 在冷藏用途方面具有较好的推广价值。上海交通大学实验研制成太阳能热水器与空调制冷一体化装置, 实现白天产的热水供夜间使用, 夜间制的冰供白天使用。固体吸附制冷方式的太阳能冰箱在我国太阳能辐射资源好、人口分布广、供电不集中的西部地区非常适合应用。干燥剂除湿冷却系统具有除湿能力强、有利于改善室内空气品质、处理空气不需用热、工作在常压、适宜于中小规模太阳能热利用等特点。固体转轮除湿系统已普遍用于连续除湿的场合, 两股不同的气流分别流经旋转的除湿转轮, 处理侧空气流经转轮时, 空气通过吸附作用而去湿, 这并不改变干燥剂的物理性质; 再生侧空气被加热后用来再生干燥剂。对于太阳能溶液除湿蒸发冷却空调系统, 东南大学近年来做了大量理论及实验研究。系统原理是将空气先经过溶液除湿, 使空气干燥, 然后再向该空气中喷水处理进行绝热加湿, 利用水蒸发时吸收汽化潜热而使空气降温, 将空气显热转化为潜热。而LiCl 等的溶液再生温度在60 ℃～80 ℃之间, 能够很好地利用像太阳能等低品位能源, 太阳能驱动的溶液除湿蒸发冷却空调系统的热力系数可达到0.7。另外溶液除湿冷却空调系统可以发展一种气- 液相变潜能蓄能模式, 在一定的情况下, 使空气的潜热和显热相互转化。在太阳能或者其他热源充裕的时候再生大量的浓除湿溶液, 在太阳能不足的时候予以释放, 可以弥补太阳能的不连续性; 而且蓄能密度大,蓄能密度高达3 000 MJ/m3。
2、太阳热水器
太阳热水器是太阳能热利用中具有代表性的一种装置, 它的用途广泛, 形式多样。人们最常见的一种太阳热水器是架在屋顶的平板热水器, 常常是供洗澡用的。其实, 在工业生产中以及采暖、干燥、养殖、游泳等许多方面也需要热水, 都可利用太阳能。太阳热水器按结构分类有闷晒式、管板式、聚光式、真空管式、热管式等几种。
3、太阳房
就我国目前现有的太阳能住宅看, 绝大部分为了追求采暖保温效果, 平面往往设计成一字型( 这种平面形式房间, 进深过大, 会降低太阳能采暖效果; 进深过小, 又不利于节地, 且平面形式呆板单调) 或将居室等主要房间布置在南侧, 厨房、卫生间、贮藏间等辅助房间布置在北侧( 这种平面形式, 虽有利于节地, 但能有效利用太阳能采暖的面积仅占建筑面积的50%到60%, 且不少房间通风不良; 特别是将厨房布置在北侧, 终年无日照,也不尽合理) 。本设计在平面布置上采用双排小进深方案, 使所有房间均可利用太阳能采暖, 且采光通风良好, 使用功能合理, 空间环境优美、实用舒适。为了安全方便使用热水器等, 将脸盆、洗衣机、热水器设在后排卫生间外的半开敞空间内。住宅内楼梯间可通往起居室屋顶及二层屋顶平台。平台上覆土以种植蔬菜瓜果、鲜花绿草。这样既可起到保温隔热、调节改善室内小气候的作用, 又可缓解烈日、暴风、雨、雪等对承重、防水构件的直接侵蚀。
4、太阳能热发电
太阳能热发电是太阳能利用中的重要项目。太阳热发电是利用集热器把太阳辐射能转变成热能, 然后通过汽轮机、发电机来发电。根据集热的温度不同, 太阳热发电可分为高温热发电和低温热发电两大类。按太阳能采集方式划分, 太阳能热发电站主要有塔式、槽式和盘式三类。
5、地热能的开发利用
大地是一个巨大的天然蓄能容器, 据统计，到2000 年为止, 全球地热能的使用中, 洗浴热水的生产占42%, 供暖占23%, 用于热泵系统占12%, 其余用于农业和工业生产等。其中地源热泵被称为二十一世纪的“绿色空调技术”, 它与空气源热泵相比, 一般可节能40%左右, 但它的初投资也较高。地源热泵通过深埋于建筑物周围的管路系统或地下水与建物内部完成热交换, 冬季它代替锅炉从土壤中取热, 向建筑物供暖; 夏季它代替普通空调向土壤排热给建筑物制冷, 同时它还能供应生活热水。地源热泵提取地热的方式有三种: 一种是地下埋管,通过管壁和地下土壤进行换热。第二种方式是将管子放在房屋的基础内, 通过基础提取土壤的热量,需要与土建施工密切配合。第三种方式是打深井,直接提取深井水的热量,利用后的水再回灌地下。埋管式地源热泵属于闭式回路地源热泵系统,充分利用浅层地热, 又不需要抽取地下水作为传热的介质, 但是占地面积大, 设备初投资也较大, 它在欧美国家已得到了普遍应用。
6、生物質和植物废料利用
“生物质”一词既涉及将生长中的植物作为能源的概念，又关系到利用植物废料（即采用从林区或锯木厂收集来的植物废料）的概念。据估计，陆地植物里固定的碳含量与可回收化石燃料中的碳含量相当。尽管将生物质和废料转化为能源的经济效益仍然不能与化石燃料相提并论，但减少二氧化碳排放的压力加上“造成污染者要付费（polluferpays）”的原则以及垃圾填埋税，仍然可能会改变经济上的平衡。将生物质和植物废料转化为能源有三种途径：直接燃烧；转化为生物气体（沼气）；转化为液体燃料。生活垃圾转化成能源的过程主要是在焚化装置中实现的。回收垃圾产生的沼气是城市垃圾能源利用的另一渠道。这一方式很可能继续发展，因为垃圾总是会产生甲烷，而甲烷不仅会导致温室效应，还存在着安全隐患，因此必须被回收。垃圾场里的沼气是发酵过程自然产生的，但在被称为消化器（digestor）的封闭容器里这种过程可以人为制造。发酵（消化器）处理尤其适用于工业排放物（农业工业、厂站造纸工业和某些化学工业等）和污水处理厂的沉积物。CSTB专家P. 里查德（Pierre Richard）指出，现在法国每年已有150000 TEP（热当量功率）以沼气形式得到利用。而且，废物和沼气也可以通过热电联产（cogeneration）技术使能量得到回收利用：对于焚化的废物，可通过产生蒸汽而后进行热电联产；其他途径（污水处理厂、垃圾场）产生的沼气，可借助涡轮机或发动机来产生能量。
【参考文献】
[1] 洪适芳.新能源和可再生能源利用面面观[J]. 能源研究与利用. 1999(01)
[2] 秦正龙.新能源的开发利用[J]. 现代化工. 1995(10)
[3] 陈和平.我国建筑节能的潜力及对策[J]. 中国能源. 1989(02)
[4] 张世洲!河北,申海!河北,广喜!河北.综合利用新能源促进无公害农业的发展[J]. 农村能源. 1998(04)