试论可再生能源在暖通空调中的应用

摘要：随着我国经济的飞速发展，以及科学技术的不断进步，可再生能源得到了广泛应用。本文指出发展可再生能源是节能和环保的需要，介绍了可再生能源在暖通空调中的应用，包括太阳能、自然风、地下水、地热、海洋能。并指出应结合地区特点，因地制宜地利用可再生能源，发展暖通空调新技术。

关键词：可再生能源；暖通空调；应用

中图分类号：P754.1 文献标识码：A 文章编号：

前言

伴随着我国经济的飞速发展，环境质量每况愈下，可再生能源得到了广泛应用。可再生能源主要指太阳能、风能、生物质能、低热能、水能、海洋能及潮汐能等能源。它们相比不可再生能源具有资源丰富、不污染环境、清洁安全和资源可再生的优点。因此在能源状况日益紧张的今天，大力推广可再生能源的应用具有十分重大的意义。从暖通空调的角度来看，地球上的建筑物经历了从“遮蔽所”到“舒适建筑”、“健康建筑”、“绿色建筑”的发展过程。今天的绿色建筑为越来越多的人所关注。它是充分利用可再生的材料和能源、亲和自然、尽量不破坏环境和文化传统、保护居住者的健康，充分体现了可持续发展和人类回归自然的理念。

1 可再生能源在暖通空调系统中的应用形式

1.1 太阳能的应用

（1）太阳能采暖

主动式太阳能采暖用电作为辅助能源，驱动用太阳能加热的水在管道中循环流动向房间供热。随着太阳能集热器的研制开发，具有工作温度高、承压力大、耐冷热冲击和抗冰雹等优点的热管式真空管太阳能集热器使主动式太阳能采暖系统的应用成为可能。太阳能采暖系统形式多样，在此着重介绍有较好热舒适性的太阳能地板采暖系统。太阳能地板采暖系统通过循环水泵，把白天太阳能集热器得到的热水经管子送给地板下的相变蓄热材料（PCM ）储存起来，供晚上使用。目前，广泛使用的相变蓄热材料是水合盐无机化合物，澳大利亚的研究人员认为把相变温度定在 29摄氏度比较适宜。因为把相变温度为 29摄氏度的 PCM 埋在混凝土中，对不同的围护结构，当其放热时，地表面的温度一般都处于 24~26摄氏度之间，同时 PCM 在蓄热和放热的过程中，其潜热的吸收和释放过程是一个等温过程，室内温度波动小，可以维持一个稳定的热环境。

（2）太阳能制冷

太阳能制冷主要包括太阳能压缩式制冷、太阳能吸收式制冷和太阳能吸附式制冷。

1）太阳能压缩式制冷和吸收式制冷

太阳能压缩式制冷研究的重点是如何将太阳能有效地转换成电能，再用电能去驱动压缩式制冷系统。从目前的情况来看，由于光电转换技术的成本太高，离市场化的距离还比较远。以太阳能作为热源的吸收式制冷是利用太阳辐射热能驱动溴化锂—水溶液或氨—水溶液的吸收式制冷系统。吸收式制冷要求集热器温度比喷射式和压缩式低 (可在 80~100摄氏度下运行)，一般使用平板集热器即可满足要求，则设备简单，加工工艺要求较低是该方式的一大优点，因此，目前应用较多。

2）太阳能吸附式制冷

太阳能本身是一种低热流密度、易波动的低品位能源，而吸附式制冷技术的特点正好与太阳能相匹配。所以太阳能在吸附式制冷方面(尤其是小型的制冷方面)的应用前景广阔。固体吸附式制冷的循环方式以理想循环的制冷系数最大，其它循环方式都是以此为基础而产生的，并接近理想循环。固体吸附式制冷理想循环与空调系统中常用的吸收式制冷有类似之处，所不同的是将吸收式制冷中的吸收器 /发生器组合变成了吸附式制冷的吸附床 /发生器。固体吸附式制冷理想循环系统主要由吸附床 /发生器、冷凝器、蒸发器、储液器等组成，外加冷却器、加热器和一些控制阀门。同吸收式一样，循环开始前，系统应密封并用真空泵抽成真空。太阳能吸附式制冷是将系统中的加热器和冷却器去掉，将太阳能集热器与吸附床合二为一，冷却功能则利用夜间室外空气的自然冷却来完成。

1.2 自然风的应用

自然风的供冷是可再生能源在暖通空调应用中的重要组成部分。当室外空气的焓值和温度低于室内时，在供冷期内就可以利用室外风所带有的自然冷量来全部或部分满足室内冷负荷的需要。通常，这种情况出现在供冷期的过渡季和夜间，可采用的方法为新风直接供冷和夜间通风蓄冷。由于利用了自然风提供建筑所需要的冷量，与常规空调系统相比，在运行中不用电或少用电，既节约能源，又减少对环境的污染，同时也改善了室内空气品质。

1.3 地下水的应用

地下水由于地层的隔热作用，其温度受气温影响很小。在暖通空调中，有些地下水可以直接作为冷源，更是热泵良好的低位热源。所以水源热泵有着良好的节能前景。水源热泵技术是利用地球表面浅层水源（如地下水、河流、湖泊）中吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源，并利用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移的一种技术。但是在利用地下水的过程中，需要注意一些问题。

1.4 土壤能的应用

我国能源研究会地热专业委员会统计了大陆地区的地热资源，认为地热资源丰富，应用潜力大。地源热泵是利用地下浅层地热资源 (通常小于 400m深)作为冷热源，进行能量转换，提供供暖制冷的空调系统。地源热泵系统通过输入少量的高品位能源(如电能)，实现低温热源向高温热源的转移，地能分别在冬季和夏季作为低温热源和高温热源。夏季，大地作为排热场所，把室内热量以及压缩机的散热通过埋地盘管排入土壤中，再通过土壤的导热和土壤中水分的迁移把热量扩散出去。在地源热泵系统中，由于冬季从大地中取出的热量在夏季得到补偿，因而使大地热量基本平衡。虽然我国在开展土壤源热泵系统的研究与应用方面起步较晚，但由于其技术上的优势和有着节能、环保和可持续发展的优点，我国地源热泵系统的研究和开发市场也日趋活跃，它将成为中小型生态建筑空调冷热源合理可行的选择方案之一。

1.5 海洋能的应用

海洋能通常是指海洋本身所蕴藏的能量，它包括潮汐能、波浪能、海流能、温差能、盐差能和化学能，不包括海底或海底下储存的煤、石油、天然气等化石能源和“可燃冰”，也不含溶解于海水中的铀、锂等化学能源。海洋能利用的主体是利用海洋能发电，其技术已日趋成熟。海洋是地球气候和淡水循环的天然调节源，其容量巨大，与大气、陆地间通过水汽等方式不断进行能量和物质循环，是一个天然容量巨大的低位冷热源，为人类制冷供热提供了良好的条件，海水热泵是一个很好的选择。由山东海阳富尔达热力工程有限公司与清华大学联合研制开发出海水热泵，并通过鉴定。这种热泵冬天从海水中汲取热量；夏天，则用海水作为冷却水。蒸发器、冷凝器采用钛合金板制作，并采取了抑制海藻生长的技术措施。

2 贯彻因地制宜的方针

我国国土面积巨大，经纬度跨度大，地理环境多样，可再生能源分布不均。因此，利用可再生能源必须结合区域实际特点，贯彻因地制宜的方针，通过分析比较，选择应用和发展暖通空调新技术，真正创造良好的节能效益和环境效益。研究成果表明，在太阳能利用方面具有经济价值的地区是年辐射量高于 2 200h 的地区，因此我国具有在大部分地区建筑物中推广应用太阳能热利用技术的良好条件。尤其是西北干旱地带、青藏高原以及常规能源短缺或电力紧张的地区，在昼夜温差比较大的乌鲁木齐市、呼和浩特市，夏季夜间通风的利用潜力也很大，尤其适用于舒适度要求不是很高的民宅和商业建筑。

3结语

能源与环境是全世界重点关注的方面。充分引入可再生能源暖通空调新技术能较好地处理两者的关系，既节能又环保，无疑是最佳的选择。

参考文献：

1 陆亚俊.可再生能源在暖通空调的应用.中国建筑工业出版社，2002

2 黄岳海.被动式太阳房简介.新农业，2002（5）