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建筑节能设计与绿色节能技术的探讨

2024-03-19郭慧琴

建材发展导向 2024年5期
关键词:水能废弃物发电

郭慧琴

(山西金泰成工程造价咨询有限公司 ,山西 太原 030003)

在过去几年中,不少国家已经开始采取措施,鼓励建筑业应用绿色技术和设计理念[1]。例如,许多国家制定了建筑节能标准,并提供了相关的财政和税收政策鼓励绿色建筑的发展。此外,一些新兴的技术和材料也被广泛应用于建筑项目中,如太阳能光伏系统、智能建筑控制系统和生态建筑材料等。然而,尽管已经取得了一定的成绩,但建筑业在绿色转型方面仍面临许多挑战。一方面,传统的建筑设计和施工模式往往偏重于经济效益和短期利益,对环境和资源的影响忽视较多。另一方面,绿色建筑技术和设备的成本较高,限制了其大规模应用的可能性。因此,需要建立更加全面的政策体系,促进绿色建筑的发展,并降低相关技术和设备的成本。

1 绿色建筑的推广应用

绿色建筑是指在设计、建造和运营过程中最大限度地降低对环境的不良影响,提高资源利用效率,并为用户提供健康、高效、舒适的室内环境的建筑。以下是一些绿色建筑的推广应用方面的具体内容。

1.1 节能设计

节能设计是绿色建筑中的重要组成部分,旨在最大程度地减少能源消耗,提高能源利用效率。节能设计在绿色建筑中的具体内容如下。

(1)建筑外立面设计。绿色建筑的建筑外立面采用高效隔热材料和设计,降低建筑物与室外环境之间的热传导。采用保温隔热材料、双层或多层玻璃窗等,有效减少热量的传递和室内外温差的对流换热,降低冷暖气设备的运行负荷,进而降低能源消耗。

(2)建筑能耗监控与管理系统。绿色建筑利用先进的建筑能耗监控与管理系统,实时监测和调控建筑内各项能耗数据。通过数据分析和精确控制,识别能源浪费和低效能耗的问题,并采取相应的改进措施。智能照明系统可以根据室内光照和人流情况,实现自动调光和定时控制,降低照明能耗[2]。

(3)高效建筑设备和技术。绿色建筑采用高效的建筑设备和技术,提高能源的利用效率。使用能源回收装置,将空调排出的废热进行回收利用,用于供暖或其他用途;应用地源热泵系统,通过地下稳定的温度进行空调制冷供热,减少能源消耗。

(4)自然通风与采光。绿色建筑注重利用自然通风与采光来代替机械化的通风与照明系统,减少能源消耗。通过合理的建筑布局、开窗设计和使用自动控制系统,利用自然风力和自然光线满足室内空气流通和照明需求。这不仅节省了电力消耗,还提供了更舒适的室内环境。

通过表1可以看到,相较于传统建筑,绿色建筑在节能设计方面具有明显的优势。绿色建筑通过优化建筑外立面、引入先进的能耗控制系统、应用智能照明和高效篮球设备等手段,有效降低能源消耗,并提高能源利用效率,实现可持续发展目标。

表1 传统建筑和绿色建筑在节能设计方面的对比

1.2 水资源管理

在绿色建筑的推广应用中,水资源管理是至关重要的1项内容。绿色建筑致力于减少对水资源的消耗,提高水资源的利用效率[3]。以下是水资源管理在绿色建筑中的具体内容。

(1)高效节水设备与技术。绿色建筑采用先进的高效节水设备和技术,用于减少室内用水量。例如,安装节水龙头、节水淋浴头、节水冲厕器等,通过调控流量和喷嘴设计,可以做到有效减少用水量而不影响正常使用体验。

(2)雨水收集与利用。绿色建筑注重雨水的收集与利用,将雨水用于冲洗厕所、灌溉植物等非饮用水需求。通过建立雨水收集系统,将屋顶的雨水收集并储存,再经过简单的处理就可以得到可供使用的非饮用水源。

(3)废水处理与回收利用。绿色建筑引入废水处理系统,对废水进行处理和净化,实现废水的回收利用。经过适当的处理,废水可以用于冲洗、灌溉、景观水体补给等非饮用水用途,从而最大限度地减少对淡水资源的需求。

(4)智能灌溉系统。绿色建筑中的智能灌溉系统根据植物的实际需水情况,在确保植物生长的同时使灌溉水量最小化。通过土壤湿度监测、气象数据分析等技术手段,合理调节灌溉水量和频率,避免过度灌溉和浪费水资源。

通过表2,我们可以看到,相较于传统建筑,绿色建筑在水资源管理方面具有明显的优势。绿色建筑通过采用高效节水设备与技术、雨水收集与利用、废水处理与回收利用以及智能灌溉系统等手段,实现了水资源的有效管理与利用。这些措施不仅降低了对淡水资源的需求,还减少了废水的排放和水污染的风险,促进了水资源的可持续利用。

表2 传统建筑和绿色建筑在水资源管理方面的对比

1.3 建筑材料选择

绿色建筑注重选择环境友好、资源高效利用的建筑材料,以下是建筑材料中选择绿色建筑中的具体内容。

(1)再生与可再生材料。绿色建筑推崇使用再生与可再生材料,即由可持续资源或回收材料制成的建筑材料。例如,可再生木材、再生钢材等,它们可以减少对自然资源的消耗,使得建筑生命周期内的环境影响更小。

(2)低能耗材料。绿色建筑选择低能耗材料,这些材料在生产、运输和使用过程中耗能较少。常见的低能耗材料包括:高性能绝缘材料、节能玻璃、高效隔热材料等。这些材料不仅有助于建筑能源效率的提升,还能降低建筑的碳排放。

(3)环保建材。绿色建筑优先选用环保建材,即对人体健康和环境友好的材料。这些材料通常具有较低的挥发性有机化合物(VOC)排放,不含甲醛、苯等有害物质。例如,无污染的油漆、地板材料中的无甲醛板材等。

(4)高耐久与可持续性。绿色建筑倾向于选择高耐久性和可持续性的建筑材料,以减少维修和更换频率,降低资源消耗。例如,使用长寿命的建筑材料,如混凝土、钢材等。

通过表3,我们可以看到,相较于传统建筑,绿色建筑在建筑材料选择方面具有明显的优势。绿色建筑注重使用再生与可再生材料、低能耗材料、环保建材以及高耐久与可持续性材料,从而减少了对自然资源的消耗,降低了建筑的能耗和环境影响[4]。这些措施不仅符合绿色经济理念,还有利于建筑经济的可持续发展。

表3 传统建筑和绿色建筑在建筑材料选择方面的对比

1.4 室内环境质量

室内环境质量在绿色建筑中被视为1个重要指标,对人们的健康、舒适和生产力都有着显著影响。以下是绿色建筑中改善室内环境质量的具体内容。

(1)空气质量管理。绿色建筑注重室内空气质量的管理,通过采用高效空气过滤系统、排除有害气体和颗粒物质,确保室内空气清洁和新鲜。例如,使用高效空气过滤器、定期检查和维护通风系统等措施可以减少空气中的有害物质和污染物。

(2)环境噪音控制。绿色建筑在设计和施工阶段考虑噪音控制,以提供安静和宁静的工作和居住环境。采取的措施包括:使用隔音材料、合理布置空间、安装隔音窗户等。这些措施可以降低噪音对人们的干扰,提高工作和学习的效率。

(3)自然光利用。绿色建筑充分利用自然光,通过设计合理的窗户、天窗和采光井等,将自然光引入室内空间。这不仅能够减少对人工照明的需求,还能提供更舒适的环境,改善人们的视觉健康和生活质量。

(4)温湿度控制。绿色建筑注重温湿度的控制,通过高效的建筑外墙、优质保温材料和智能化的温湿度控制系统等,实现室内温湿度的舒适和稳定。这有助于提高人们的舒适感、健康状况和工作效率。

通过表4可以看到,相较于传统建筑,绿色建筑在室内环境质量方面有明显的改善。绿色建筑注重空气质量管理、环境噪音控制、自然光利用和温湿度控制,通过使用高效空气过滤系统、隔音材料和合理布置空间等措施,为人们提供更健康、舒适和高效的室内环境。这些措施不仅符合绿色经济理念,还有助于提高人们的生活质量和工作效率。

表4 传统建筑和绿色建筑在室内环境质量方面的对比

1.5 废弃物管理

在绿色建筑的推广应用中,废弃物管理是1个重要的环节。绿色建筑注重减少废弃物的产生,并通过循环利用和适当处理废弃物降低对环境的影响[5]。以下是绿色建筑在废弃物管理方面的具体内容。

(1)建筑材料选择:绿色建筑倡导选择可再生、环保和可回收利用的建筑材料。这样可以减少建筑过程中的废弃物产生,并为未来的再利用创造条件。例如,使用可再生木材或回收材料,而不是传统建筑中常用的需大量开采和消耗资源的非可再生材料。

(2)废弃物减量化:绿色建筑通过优化设计和施工流程,尽量减少废弃物的产生。例如,在施工阶段,采用预制构件和模块化设计,可以减少浪费的建筑材料。另外,绿色建筑还鼓励使用可降解、可回收的包装材料,减少运输和施工过程中的废弃物。

(3)废弃物分类处理:绿色建筑强调对废弃物进行分类处理,以便进行有效的回收和再利用。建筑中设立合适的垃圾分类区域,并提供明确的分类指引。通过分类处理,可以最大限度地减少废弃物的填埋和焚烧,为资源的再利用创造条件。

(4)循环利用:绿色建筑鼓励将废弃物作为资源进行循环利用。废弃材料可以通过重新加工、再制造或回收利用等方式变废为宝。例如,混凝土废弃物可以被粉碎并再次用于建筑结构或道路建设,减少对原材料的需求。

通过表5可以看到,相较于传统建筑,绿色建筑在废弃物管理方面有明显的改善。绿色建筑选择可再生、环保和可回收利用的建筑材料,通过优化设计和施工流程减少废弃物产生。同时,绿色建筑强调废弃物的分类处理和循环利用,最大限度地减少废弃物对环境的负面影响,并为资源的再利用创造条件。这些措施不仅符合绿色经济理念,还有助于实现建筑经济的可持续发展。

表5 传统建筑和绿色建筑在废弃物管理方面的对比

2 可再生能源在建筑经济中的应用

2.1 太阳能利用

太阳能是最常见和广泛使用的可再生能源之一。在建筑领域,太阳能可以通过光伏发电系统和太阳热利用系统来发电。光伏发电系统通过安装太阳能电池板,将太阳辐射转化为电能。这些电能可以供给建筑内部使用或并入电网,实现建筑的自给自足或减少对传统电力的依赖。太阳能电池板通常安装在建筑的屋顶、立面或附属设施上,可以最大化吸收太阳能。在高光照条件下,光伏发电系统的发电效率较高,可为建筑提供稳定的电力。太阳热利用系统利用太阳能收集器吸收太阳辐射热量,将其转化为热能。这种热能可以用于供暖、热水或制冷等需求。太阳能收集器通常安装在建筑的屋顶或立面上,以最大限度地吸收太阳能。通过热交换器,太阳能收集器中的热能可以传递给建筑内部的供暖系统、热水系统或制冷系统,实现能源的高效利用。此外,还有太阳能建筑集热,它是指将太阳辐射能直接转化为热能,在建筑内部实现主动或被动采暖的1种方式。

2.2 风能利用

(1)风力发电机组安装。建筑的屋顶或周边适宜的场地可以安装风力发电机组。风力发电机组通过风轮旋转产生机械动力,进而驱动发电机发电。其中,风轮通常由数片叶片组成,可以根据风速和风向的变化自动调整角度,以捕捉风能并将其转化为电能。

(2)电能输送与利用。风力发电系统通过电缆将生成的电能输送到建筑的电力系统中。这些电能可以供给建筑内部的各种设备和设施使用,也可以并入电网进行分布式发电。通过合理的电网连接,风能发电系统可以实现建筑的自给自足或以发电量超过需要时的方式回馈给电网,从而减少对传统能源的依赖。

(3)风力发电系统优化。为了最大程度地利用风能和提高发电效率,风力发电系统在设计和运行中需要进行优化。一方面,通过科学合理的风能资源评估,确定建筑位置是否适合安装风力发电机组。另一方面,需要考虑建筑周边环境的影响,如建筑高度、周围建筑物的遮挡等因素,以确保风力发电机组能够充分接受到来自各个方向的风力。

(4)风力发电系统管理与维护。建筑主体在安装风力发电系统后,需要进行系统的管理和维护。这包括定期巡视、清洁和润滑机械部件,保证设备的正常运行;监测风力发电系统的发电效率和输出功率,及时发现故障并进行修复;定期检查电缆和接线是否正常,确保电能的输送和利用安全可靠。

2.3 水能利用

(1)水力发电系统。水能主要通过水力发电系统来进行利用。建筑物周围的河流、湖泊或人工水库等水域中的水流,可以驱动涡轮机转动,并带动发电机发电。水力发电系统可分为水轮式和涡轮式2种形式。水轮式水能利用通常适用于水头较大的情况,如山区建筑;涡轮式水能利用则适用于水头较小的场合,如城市建筑或人工水道。

(2)涡轮机与发电机组件。水力发电系统的核心设备包括:涡轮机和发电机。涡轮机负责将水流的动能转化为机械能,而发电机则将机械能转化为电能。涡轮机通常采用水轮机、斜流涡轮机或混流涡轮机等类型,根据水流的特点和水能利用的需求进行选择。发电机则根据建筑的电力需求和系统设计要求进行选型,通常采用同步发电机。

(3)水利工程建设。在建筑经济中实施水能利用需要进行相应的水利工程建设。这包括水源的调查与评估,确定合适的水流资源;水力发电系统的设计与选址,确保最大限度地利用水能资源;水利设施的施工与管理,保障系统的运行和安全。

(4)水能发电系统的优化。为了提高水能利用的效率,需要对水能发电系统进行优化。可以通过调整涡轮机和发电机的参数、匹配合适的转速获得更好的发电效果。此外,还可以利用智能控制技术,实时监测和调整发电系统的运行状态,以达到最佳的能源利用效果。

(5)水能利用的多元化。水能利用不仅限于大型水电站,还可以在建筑物中采用小型水能装置,如微水电机组、水轮发电机组等。这些小型水能利用设备可以安装在建筑物的下水道、雨水收集系统或水利渠道等位置,通过利用日常废水或雨水流动来发电。这种多元化的水能利用方式可以更好地满足不同建筑的能源需求。

3 结语

绿色经济理念下建筑的可持续发展是当前建筑业发展的重要方向。通过推广绿色建筑、加强建筑节能和应用可再生能源,可以实现经济效益、社会效益和环境效益的协同发展。建筑业应积极采用环保材料和技术,优化设计和施工方式,以降低对环境的影响,并为未来建筑经济的可持续发展做出贡献。

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