可再生能源在近零能耗建筑中的應(yīng)用

可再生能源在近零能耗建筑中的應(yīng)用摘要：近零能耗建筑，屬于新的建筑概念，注重相關(guān)技術(shù)研究與討論。為了處理寒冷地區(qū)建筑節(jié)能減耗、污染減排等問題，必須深入研究近零能耗建筑，建設(shè)示范項(xiàng)目。本文研究中，圍繞近零能耗建筑展開討論，分析可再生能源應(yīng)用問題，僅供參考。關(guān)鍵詞：可再生能源；近零能耗建筑低能耗建筑，有助于減少能源消耗，減少碳排放量。在低能耗建筑設(shè)計中，集成設(shè)計屬于重要方法，利用主動式、被動式節(jié)能技術(shù)，與建筑設(shè)計整合在一起，可以建立舒適環(huán)境，實(shí)現(xiàn)建筑能耗平衡。建筑能耗應(yīng)用集成系統(tǒng)，以主動式節(jié)能技術(shù)為主。地下冷源系統(tǒng)，消耗少量水泵電力，獲取室內(nèi)熱環(huán)境調(diào)節(jié)資源。地板送風(fēng)系統(tǒng)，應(yīng)用室內(nèi)熱環(huán)境控制方法，以較少冷熱量達(dá)到適宜風(fēng)速與氣溫。動態(tài)通風(fēng)墻，應(yīng)用墻內(nèi)主動通風(fēng)方式，可以隔絕室外熱環(huán)境的不良影響，優(yōu)化室內(nèi)輻射溫度，全面加強(qiáng)室內(nèi)工作區(qū)熱環(huán)境舒適度。1、近零能耗建筑近零能耗建筑，是利用被動式建筑設(shè)計，降低空調(diào)、供暖、照明需求，利用主動技術(shù)，全面提升系統(tǒng)效率與能源設(shè)備效率，充分發(fā)揮出可再生能源優(yōu)勢，為使用者提供高舒適度環(huán)境，能源消耗水平低于國家標(biāo)準(zhǔn)。建筑能源消耗結(jié)構(gòu)，涉及到風(fēng)能、電能、地?zé)崮?、太陽能，電能屬于重要能源組成，除過電網(wǎng)之外，還涉及到建筑風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)。太陽能在新能源領(lǐng)域占據(jù)重要地位，除過光伏板發(fā)電技術(shù)，通過太陽能集熱器，可以實(shí)現(xiàn)建筑熱水供應(yīng)、輔助供暖。淺層地?zé)崮?，可以通過地埋管換熱器系統(tǒng)收集熱量，建筑附近埋管深度為100m。近零能耗建筑實(shí)現(xiàn)光伏建筑一體化，屋面聯(lián)合雙坡形式，應(yīng)用太陽能光伏瓦，被動式建筑玻璃屋頂，以彩色薄膜光伏為主，通過并網(wǎng)方式提供電能。居住莫夸設(shè)置太陽能熱水系統(tǒng)，可以為廚衛(wèi)提供熱水。超低能耗建筑，可以減少能源消耗，通過可再生能源產(chǎn)能，可以實(shí)現(xiàn)近零能耗。2、室外環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測室外環(huán)境與建筑系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)，因此在分析和評價建筑能源系統(tǒng)時，應(yīng)當(dāng)深入分析室外環(huán)境因素。在測量操作時，使用小型氣象儀，實(shí)時采集室外環(huán)境參數(shù)，涉及到室外干球溫度、環(huán)境濕度、露點(diǎn)溫度、風(fēng)速、風(fēng)向與風(fēng)力翰，同時包含太陽輻射強(qiáng)度、表層土壤溫度等。采集數(shù)據(jù)之后，利用無線傳輸方式傳輸至系統(tǒng)平臺觀測。3、風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)數(shù)據(jù)監(jiān)測寒冷地區(qū)近零能耗建筑中，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)涉及如下：風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)。其中，光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝光伏板120塊，光伏板面積為220m2,安裝傾角為60°。產(chǎn)生直流電流，利用逆變器轉(zhuǎn)換為交流電，之后并入到電網(wǎng)，總樁基容量為28.64kWp。近零能耗建筑為了降低建筑能耗，需要深入分析可再生能源利用率。太陽能為近零能耗建筑運(yùn)行評價重要因素。建筑安裝太陽能光伏發(fā)電板，利用逆變器并人電網(wǎng)，可以提供至建筑用能系統(tǒng)使用。微風(fēng)力發(fā)電機(jī)安裝在屋頂上，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電，利用逆變器進(jìn)入電網(wǎng)，能夠?yàn)榻ㄖ峁╇娔?。按照建筑配置小型氣象儀風(fēng)速數(shù)據(jù)，能夠找尋出風(fēng)速大于每秒4m的數(shù)據(jù)，計算平均值，獲得有效風(fēng)速與持續(xù)時間，得出微風(fēng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)能信息。通過監(jiān)測有效風(fēng)速與持續(xù)時間，在光照充足條件下，太陽能光伏發(fā)電機(jī)發(fā)電量為160km?h/d。威風(fēng)發(fā)電機(jī)的發(fā)電條件，對風(fēng)速要求限制大，應(yīng)用風(fēng)管互補(bǔ)一體化設(shè)計。此外，監(jiān)測風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量，是否滿足建筑能耗需求，也可以監(jiān)測建筑能源消耗，結(jié)果如圖1所示。近零能耗建筑年消耗量為27132.15kW/h，發(fā)電量為3388.13kW/h，滿足自給自足需求。

建洗總耗電吊風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電箜450004COOU^000300002?QQ2000015000圖1建筑用能系統(tǒng)年耗電量與光伏發(fā)電量對比建洗總耗電吊風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電箜新能源常見技術(shù)應(yīng)用研究（1）太陽能由于太陽能具備清潔并且對于環(huán)境具有較小破壞的特征，所以受到當(dāng)前建筑企業(yè)的青睞。根據(jù)以往的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，目前常用的太陽能技術(shù)應(yīng)用有：1.部署太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)（BAPV），充分利用建筑物屋頂、建筑外立面及場地空地，采用集散式架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)分布式光伏建設(shè)。2.部署光伏建筑一體化（BIPA）系統(tǒng)。部署光電瓦屋頂、光電幕墻和光電采光頂?shù)认到y(tǒng)，充分開發(fā)光伏資源。3.光導(dǎo)照明。以室外自然光為光源，通過光導(dǎo)管將室外光線導(dǎo)入到室內(nèi)需要照明場所。（2）風(fēng)能風(fēng)能作為利用率十分高的一種能源，在建筑物之中，自然風(fēng)進(jìn)行通行可以得到制冷的效果。目前常用的風(fēng)能技術(shù)應(yīng)用有:1.分布式風(fēng)機(jī)。利用建筑場地附近綠地和山地，結(jié)合風(fēng)量測量部署高技術(shù)含量低速分布式風(fēng)機(jī)，充分開發(fā)風(fēng)力資源，彌補(bǔ)光伏在夜間無法出力的不足。（3）地?zé)崮艿卦礋岜孟到y(tǒng)。采用地源熱泵技術(shù)，充分開發(fā)利用地?zé)豳Y源，降低采暖及供冷能耗。5、以建筑太陽能光熱系統(tǒng)為例建筑太陽能光熱系統(tǒng)，可以為建筑提供冬季輔助供暖、生活熱水等需求。按照觀測可知，太陽能輔助供暖運(yùn)行模式如下：晴朗天氣下，可以充分應(yīng)用太陽能，利用太陽能光熱系統(tǒng)提供熱能。建筑通過末端輻射系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)供暖功能，換熱面積大，且換熱均勻。在熱交換表面、室內(nèi)空氣溫差較小時，也可以產(chǎn)生大能量交換，因此對供熱水溫度要求比較低，基本可以達(dá)到30°C。然而需要注意的是，供熱傳輸損耗比較大，因此供熱水溫度提升至35C。建筑太陽能光熱系統(tǒng)，熱水溫度大于35C。手動切換至光熱系統(tǒng)提供熱能，其他時間以淺層地源熱，作為室內(nèi)供熱來源。系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)良好，然而存在的優(yōu)化內(nèi)容比較多。比如，蓄熱能力一般，集熱器轉(zhuǎn)化能量被裂縫，增加蓄熱水箱容積，轉(zhuǎn)變相變儲熱方式，可以加強(qiáng)蓄熱能力。通過監(jiān)測建筑不同監(jiān)測點(diǎn)的溫度可知，建筑內(nèi)部密閉性、地源熱泵、太陽能光熱系統(tǒng)，均可以供給到毛細(xì)管系統(tǒng)中，建筑內(nèi)部溫度逐漸穩(wěn)定，變化幅度一致性，反映出毛細(xì)管供熱高效、地源熱泵、太陽能光熱系統(tǒng)的換熱能量，基本都比較高，密閉性空間更能高效利用地?zé)?。在其他季?jié)中，建筑無需供暖。太陽能光熱系統(tǒng)，可以提供建筑生活用水，但是多余熱水由于存儲能力有限，因此會被浪費(fèi)掉。針對該類問題，需要將多余熱水排放至地下。通過此種方式，可以減少能源浪費(fèi)，彌補(bǔ)冬季供暖流失地?zé)幔苊庑纬蓛鐾翆?，可以循環(huán)利用能源。6、太陽能光熱系統(tǒng)輔助供熱經(jīng)濟(jì)分析地區(qū)供暖電費(fèi)為0.53元/度，按照監(jiān)測數(shù)據(jù)計算，7327.1X0.53=3883.363元，建筑低能耗建筑面積為1075m2所以采暖期費(fèi)用為3883.363^1075=3.61元/m2。相比于傳統(tǒng)集中供熱系統(tǒng)，太陽能輔助熱泵系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用，明顯低于傳統(tǒng)集中供熱采暖費(fèi)用。太陽能輔助熱泵系統(tǒng)運(yùn)行時間為15-20年，按照計算模式，長期收益比較高。當(dāng)前，全國上報近零能耗實(shí)踐項(xiàng)目比較多，尤其是寒冷地區(qū)，近零能耗建筑研究，可以實(shí)現(xiàn)建筑綠色用能。研究目標(biāo)建筑用能系統(tǒng)，運(yùn)行狀態(tài)滿足過年標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。此外，針對國家級近零示范建筑研究方法與結(jié)果，可以為其他低能耗建筑提供數(shù)據(jù)依據(jù)。7、結(jié)束語綜上所述，近零能耗建筑合理應(yīng)用能源，提升運(yùn)行管理高效性，降低實(shí)際能源消耗。運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)預(yù)期，各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息處于高水平狀態(tài)。近零能耗建筑的特點(diǎn)在于可再生能源綜合應(yīng)用，利用實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證，能夠發(fā)揮出可再生能源作用，降低夏季空調(diào)能耗，且冬季無需依賴化石能源目標(biāo)。參考文獻(xiàn)褚俊杰，徐偉，霍慧敏.間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)在近零能耗公共建筑中的應(yīng)用與實(shí)測[J].建筑科學(xué),2021,37(10):9-15+41.康一亭，徐偉，何凌昊，戎賢，劉瑞捷，于震，李晗.LEED體系下基于近零能耗關(guān)鍵技術(shù)的建筑節(jié)能潛力應(yīng)用研究[J].建筑科學(xué),2021,37(10):179-185.馮國會，李艾濃，常莎莎，黃凱良，張磊.太陽能跨季節(jié)蓄熱-地源熱泵系統(tǒng)在近零能耗建筑與常規(guī)建筑中的對比分析[J].暖通空調(diào),2021