节能建筑的方案设计

1研究的目的和意义

有关数据表明，巴彦淖尔市太阳能总辐射量高达每平方米6490MKJ～6992MKJ，仅次于青藏高原，与阿拉善盟同居全国第二位，年日照时数约3100h。得天独厚的资源优势，使巴彦淖尔市太阳能开发在可再生能源开发利用中占有重要位置。与太阳能、风能等大家耳熟能详的新能源比起来，生物质能的提法也许让人觉得有些陌生，但它其实是被人类最早熟练掌握应用的能源载体———人类钻木取火使用的木材就是一种生物质能。在当今科技背景下，生物质能的利用已经远远超越了简单的燃烧获取，五原县中兴能源公司甜高粱制乙醇项目就是当前最具代表性的先进生物质能源利用方式之一，相对而言，生物质能项目具有投资少、成本低、见效快的优点。巴彦淖尔市每年产生农作物秸秆360万t左右，其中仅有36％左右用于牲畜饲料，近220万t秸秆被直接用于燃料或遗弃，这部分秸秆资源可利用起来，作为生物质能源的原料。乌拉特后旗结合本地这些新能源资源将它们综合应用到建筑当中，加以合理利用，在原有节能建筑的基础上进一步节约大量能源，使新能源的利用率达到最大化。

2研究思路

2．1准备阶段收集当地气象资料，收集国内外相关建筑节能案例、技术标准及工程、系统的技术资料。2．2定性、定量评价先研究该地区全年气候普遍性规律，再将这种普遍性与当前国内外新能源技术相结合，提出切实可行的工程规模、设计、方案选择等，逐步优化设计，最终达到能源利用最大化，收益最大化。2．3评价结论及建议在对同类节能建筑调研的基础上，选择出适合该地区气候特点的建筑设计方案。

3研究方案及内容

3．1研究方案针对乌拉特后旗冬季寒冷多风的气候条件，在建筑墙体及门窗采用保温密闭性好的材料减少能耗的散失。外部附属设备间设置位置以及太阳能采光板和风车布置位置的确定。关键需要解决该地区常年冬季风力大小以及夏季日照时间和日照角度的测量以确定装机容量。先通过分析乌拉特后旗多年的气候资料，确定选用的太阳能发电及风力发电机组的装机容量，根据设备需要占用的场地尺寸设计附属设备间和配套设施。实验方案先在该地区进行样板工程设计施工获得可靠数据然后进行成本和收益分析确定可行性，然后再大面积推广。创新点在于利用多种绿色能源分季节分时段为建筑中人们提供日常所需的能源，克服了过去单一的新能源只能在特定的季节和时段使用，为居住者带来很大不便，在使用中利用率低下的缺点。并且在投入使用后短期内节约能源的效率大幅度提高，降低了使用者日常能源需求的开支，在短期内可以得到效益回报。3．2研究内容3．2．1太阳能技术应用。乌拉特后旗夏季日照时间长、强度大，可在建筑屋面布置太阳能聚焦集热器即利用太阳辐射所产生的热能发电。是用太阳能集热器将所吸收的热能转换为工质的蒸汽，然后由蒸汽驱动汽轮机带动发电机发电。前一过程为光———热转换，后一过程为热———电转换。而热水可用于日常生活热水供给。并配套设计太阳能地下房，作为热能转换及蓄电功能，可在阴天环境下维持正常供电3天。太阳能聚焦集热器及支架设计应考虑当地较大的风荷载及风沙冲击进行特殊处理加固，理论抗风阻力不小于12级风力。3．2．2风能技术应用。风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒3公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始。乌拉特后旗冬季日照时间较短、强度弱，但是冬季风较强，可满足风能发电的基本条件，在冬季可采用风力发电为主，太阳能发电为辅的综合能源设计。通过计算机智能进行风能和太阳能供电的转换。风能配套机房可与太阳能供电机房合用供电蓄电风别设置可满足无法正常发电环境下能维持正常电力供应。理论上风能与太阳能综合发电不需要市政电网辅助，这将极大的节约不可再生能源的消耗。3．2．3生物能技术应用。乌拉特后旗冬季气候寒冷，人们生活取暖每年要消耗掉大量的煤炭，为了更好的节约能源同时能保障人们冬季取暖的要求。由于巴彦淖尔市是全国有名的农作物产区，每年有大量的农作物秸秆废弃，采用生物取暖器不仅可以将原来大量的农作物秸秆再加工为生物燃料，避免了资源的浪费，同时也节约了大量煤炭资源的消耗，是一种真正的绿色环保能源。冬季取暖可采用新型生物能取暖器，包括壳体，在所述壳体的前端设置有燃烧室，在所述燃烧室的后方设置有盛放储存生物能颗粒燃料的料斗，所述燃烧室与所述料斗通过隔板分开，并形成暖风通道，在所述燃烧室的上方设置有格栅板，以便于及时输出所述暖风通道内加热的气体；所述料斗的底部还设置有用于输送所述颗粒燃料的送料装置，在所述炉体上还设有微机控制器，所述微机控制器与所述送料装置相连接。有益效果是：结构简单，通过微机控制器调节送料多少，使得燃料充分燃烧，显著提高热效率。

4结论

根据乌拉特后旗所具有的独特地理位置及丰富的生物资源这一有利条件，可以充分满足绿色能源在建筑中综合应用的基础能源需求。本方案如投入到项目建设当中前期投入较大但后期使用回报高，难点在于多种绿色能源的相互转化和配合，需要相关的技术力量支持。从长远考虑绿色能源在建筑中的综合利用将是未来建筑节能的主要发展方向。

作者：陈源 单位：内蒙古河套学院 土木工程系建工教研室