可再生能源在建筑中的应用.docx

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1、1前言目前，中国是世界上最大的建筑市场，每年增加的建筑面积高达20亿m2，据统计，建筑能耗所占社会商品能源总消耗量的比例已从1978年的10%提高到25左右[1]。建筑能耗（包括建造能耗、生活能耗、采暖空调等）约占全社会总能耗的30%，其中主要是采暖和空调，占到20%；而这仅仅是建筑物在建造和使用过程中消耗的能源比例，如果再加上建材生产过程中消耗掉得能源，建筑相关能耗将占到社会总能耗的46.7%，由此可见，建筑耗能是十分巨大的。针对目前世界范围内的能源紧张局面，充分利用可再生能源促进社会主义发展是一个行之有效的办法，对于解决目前巨大的建筑能耗现状也是一个有效的途径。2绿色建筑2.1绿色建筑的

2、定义绿色建筑就是资源有效利用的建筑，即“4R”建筑，也就是减少（Reduce）建筑材料、各种资源和不可再生能源的使用；利用可再生（Reproducible）能源和材料；回收（Recycle）材料和排水，设置废弃物回收系统；在结构允许的情况下重新使用（Renew）旧材料。美国材料试验协会（ASTM）对“绿色建筑”所下的定义为：所谓“绿色建筑”，包括各种类型的居住建筑、工业建筑、商业建筑，在其设计、建造、改建和拆毁的过程中，都是与环境密切相关[2]。绿色建筑显示了环境科学、经济学和工程技术所取得的卓越成就，其内容包括了：节能、能量的有效使用、室内空气品质、资源和材料的有效利用。绿色建筑的概念贯穿

3、于建筑设计、现场施工、建造、使用和拆毁的全过程。绿色建筑强调的节能包括提高能效和能源的综合利用两大部分；它强调的资源和材料的有效利用包括自然能（如太阳能）的利用、日光、地热的应用以及无公害“绿色”材料的综合利用等。“绿色建筑”带给用户的将是舒适、良好的空气品质、高工作效率和低运转费用[3]。3郑州绿色建筑示范楼郑州绿色建筑示范楼的能源系统构建主要根据郑州地区的气候特征、地域特征进行设计的，主要应用的技术有太阳能光电技术、太阳能光热技术、风力发电技术以及地源热泵技术。3.1太阳能光电技术自50年代研制成第一块实用的硅太阳能电池、60年代太阳能电池进入空间应用、70年代进入地面应用。发展到今天，

4、世界太阳能电池组建的年产量达到200MWP以上，已经投入应用的各种太阳能光电系统的累积容量已超过1100WP。这些年太阳能电池及其组建的制造技术有了长足的发展，主流的太阳能电池是单品硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池。郑州绿色建筑示范楼主要使用的是非晶硅太阳能电池，非晶硅太阳能电池的优势主要有以下几个方面：（1）材料和制造工艺成本低；（2）易于形成大规模的生产能力；（3）品种多，用途多。太阳能光电装置主要安装在屋顶屋面等其他适当的地方，与以往的太阳能光电板安装不同的是，示范楼的太阳能光电板安装后的太阳能光电板稳重美观，与周围的建筑相互辉映，同时，其布置充分考虑了屋顶的防水、结构

5、的支撑和抗风安全性等因素。郑州绿色建筑示范楼位于系统每月的发电量受很多因素的影响，最主要的因素在于当月的太阳平均辐射量。较之于全年其他月份，1,2月份的发电量会相对偏低。气象统计资料显示，由于日照时间短、阴雨天气偏多、1,2月份的单月太阳辐射量(MJ/㎡）仅为全年月平均辐射量的66%，而7,8月份的单月太阳辐射量(MJ/㎡）可达全年月平均辐射量的145%，系统发电量会比冬天大幅增加，因此屋顶坡度的设计定位33度。3.2风力发电技术风电一直是世界上增长最快的能源，装机容量每年增长超过30％。到2003年初，全球风力发电装机容量达到3200万千瓦，亦即其总量已经相当于32座标准的核电站。近几年来

6、，风力发电的发展不断超越其预期的发展速度。过去5年中全球风电累计装机容量的平均增长率，一直保持在33％，而每年新增风电装机容量的增长率则更高，平均为35.7％。根据郑州地区多年的统计数据可知，郑州市大部地区有效风能时数（风速3～20米/秒的总时数）为3000小时左右，平均有效风能密度100瓦/平方米左右，风能储量在300千瓦小时/平方米左右。从这些数据可以看出，郑州地区的风能在全国来说处于中等偏下的水平。因此，在郑州绿色建筑示范楼中，设计采用两台低风速风力发电装置。利用风能有以下几个方面的优点：（1）风能资源十分丰富；（2）风电技术日臻成熟；（3）建设工期短，见效快；（4）遏制温室效应发展；

7、（5）边远农村独立供电；（6）风场也成旅游项目。风力发电装置的特殊性要求主要表现在两个方面：首先，风力发电装置的安装要求，这主要表现在风力发电装置在建筑物上的固定，一般来说，在设计师手中，绿色建筑的造型存在不同的风格，但是风力发电装置必须保持其水平性，这就要求设计师在适宜的位置构建水平台；其次，风力发电装置的运行要求，风力发电机存在着启动速度和运转速度，在建筑上使用风力发电装置必须考虑这个要求，要尽可能的提高