绿色能源在空调技术中的运用

【摘要】论述太阳能、地热、风能和生物能等绿色能源在绿色建筑空调系统中的应用和发展。太阳能与地热已在空调领域较好运用; 风能与生物能在空调技术上还不够成熟，有待进一步发展。

【关键词】绿色建筑；绿色能源；空调

绿色建筑可称为可持续建筑或生态建筑, 它最早是在国际建筑协会( UIA) 和美国建筑师协会( AIA) 于1993 年4 日在美国芝加哥召开的一次关于可持续发展的会议上提出并确立的。绿色建筑正是符合可持续发展要求的建筑, 它对建筑业提出了许多挑战。国内利用绿色能源的空调技术应用在建筑工程中还不普遍, 应用的规模也不太大，为此, 笔者就绿色能源在空调技术中的应用进行论述。

1 太阳能

太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。广义的太阳能所包括的范围非常大； 狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。太阳能的特点是取之不尽、用之不竭、随处可得、廉价、无污染且安全。利用太阳能作为能源的空调系统, 其优势在于太阳能辐射越是强烈，环境温度越高，太阳能空调越能满足空调环境的制冷要求。同时, 除循环用电能外没有其他电能输入, 城市大气温度的“热岛效应”远小于现在普遍使用的电能驱动空调系统。另外,太阳能空调节约能源, 且不会破坏大气臭氧层及产生温室效应。总的来说, 太阳能空调系统多是建立在太阳能集热器基础上, 因此普遍效率低、价格高, 并且受时效影响, 需要很好的蓄热系统。但是, 经过几十年的发展, 科技的进步和经济的发展对能源与环境提出了更高的要求, 太阳能空调技术已经开始迈入实用化阶段, 并逐渐走入市场。随着太阳能空调系统设计制造的软硬件系统、技术标准、配套设备的发展, 紧紧依托绿色建筑这个发展的建筑市场, 太阳能空调一定会有很好的发展前景。

2 地热

地热来源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变, 是来自地球深处的可再生热能。通过地下水的深处循环和来自极深处的岩浆侵入到地壳后, 把热量从地下深处带至近表层。当前, 地热空调技术多是采用地球表面浅层包括地下水、土壤和地表水等地热资源, 驱动既可采暖又可供冷的高效节能环保空调系统 。地热用于空调, 现在主要有两个方式: 1) 利用通过打井找到正在上喷的天然高温热水流, 利用蒸汽动力发电。这样把热能转化为电能, 用二次能源来驱动空调制冷设备; 2) 地热的直接应用, 直接供给热水, 用于采暖、空调、生活热水等综合利用。对于空调系统, 有两种方法: 1) 利用低温段地热, 采用电能驱动的地热热泵空调系统; 2) 利用中高温段地热, 采用热能驱动的吸收式制冷。由于现阶段地热主要通过地下水为载体, 因此地热空调的缺点是主要受地区地下水资源的限制。其中水源热泵是利用水作为冷热源的热泵, 而地热空调系统则是通过水这一介质与地热资源进行冷热交换后作为水源热泵的冷热源, 其中与建筑物空调末端系统的换热介质是水或者空气。

3 风能

风力发电不消耗资源、不污染环境, 作为一种无污染和可再生的新能源, 具有广阔的发展前景。即使在发达国家, 风能作为一种高效清洁的新能源也日益受到重视。然而, 风能主要分布在西北、华北地区和东北的草原, 以及东部和东南沿海及岛屿。这些地区一般是交通不便的边远山区, 或者是地广人稀的草原牧场。对于空调系统需求量大的城市地区, 目前仅仅能做为提供电能的一种途径。将风能直接用于绿色建筑的空调系统, 现在还没有一个可利用的有效方法。

4 生物能

生物能是第四大能源, 是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式, 一种以生物质为载体的能量, 它直接或间接地来源于植物的光合作用。在各种可再生能源中, 是一种唯一可再生的能源, 可转化成常规的固态、液态和气态燃料。然而, 生物能由于存在于生物质中, 分布稀疏,能量密度较低, 而且相对水分含量较大。因此, 大量收集生物质费用很高, 现在多是利用那些因其他原因已被收集起来的现成材料,因此同风能一样, 现阶段生物能还不能直接用于绿色建筑的空调系统, 而只能利用其转化得到的二次能源电能。

5 结语

5.1 现阶段, 面向绿色建筑已成功使用的空调系统, 其驱动能源是太阳能与地热能, 在国内已经有推广和使用。地热的缺点是主要受地区地下水资源的限制, 太阳能的主要缺点是具有不稳定性, 还需要一定的辅助装置。

5.2 风能与生物能由于其自身特点, 目前仅可转换为电能后才能驱动制冷空调系统, 尤其是生物能目前还无法规模使用。

可以预见, 绿色能源是二十一世纪绿色建筑空调行业发展的方向,有着广阔的发展空间和巨大的挖掘潜能。

参考文献

[1]Sustainable Building Technical Manual. Pubilc Technology Inc. 中译本:《绿色建筑技术手册》, 王长庆, 龙惟定等译, 中国建筑工业出版社, 1999 年6 月

[2]李戬洪, 马伟斌, 江晴, 等.100 kW 太阳能制冷空调系统. 太阳能学报,1999,(3) : 239- 243.

[3]郑艺华. 太阳能空调技术开发利用的评价. 节能,2001, ( 1) : 44- 46.