综合能源利用与绿色建筑结合的分析

综合能源利用与绿色建筑结合的分析

王柱

中国能源建设集团天津电力设计院有限公司 300180

摘要:随着可再生能源的发展和绿色、环保理念的不断加深，综合能源的利用和绿色建筑成为了未来发展的主流。本文首先介绍了综合能源与绿色建筑的定义，分析了综合能源利用与绿色建筑之间的结合的方法。通过在建筑物中增加光伏发电、风力发电、供冷、供热、储能充电桩以及智能监控等系统，满足绿色建筑评价标准相关规定，合理运用空间，高效利用可再生资源，与自然和谐共生，为综合能源和绿色建筑的发展提供新思路。

关键词: 绿色建筑；综合能源；光伏发电；风力发电

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0引言

目前人类面临能源短缺和环境恶化两大问题，由于污染带来的气候变化已成为21世纪全球经济发展所遇到的巨大挑战之一[1]。

由于煤炭、石油等传统化石能源不可再生并终将走向枯竭，提高能源利用效率、开发新能源、加强可再生能源的综合利用，成为了解决能源与环境之间矛盾的选择。打破现有的供电、供热、供冷系统的既有模式，对不同供能系统进行整体上的协调配合，并最终实现综合能源系统[2]。

1 绿色建筑

2019年8月1日，我国实施了《绿色建筑评价标准》（GB/T50378-2019），明确规定了绿色建筑的意义，即在全寿命周期内，节约资源、保护环境、减少污染，为人们提供健康、使用、高效的使用空间，最大限度地实现人与自然地和谐共生的高质量建筑。绿色建筑为人类提供一个健康、舒适的工作、居住、活动的空间，同时实现最高效率地利用能源、最低限度地影响环境[3]。

图1绿色建筑概念图

作为人类活动的载体，建筑占据着目前地球上的大量资源，绿色建筑的理念让人们开始认识到建筑不单单只外观的美观、空间的利用、样式的新颖，而是在保证安全耐久，健康舒适的基础上，高效地利用空间，合理利用能源，充分做到节能、减排、安全、健康和便利。

绿色建筑主要考虑建筑物理环境中的影响，在设计时综合利用各项技术将建筑物作为一个整体的生态系统。合理地选择整个建筑物内各设备的能源供应方案，优化建筑中各设备系统的设计和运行，并结合居住区的具体情况，采取最有效的供热、供暖、供电方式，加强能源的梯级利用。

2综合能源系统

2.1  光伏发电系统

太阳能作为最清洁的能源之一，近年来得到较快地发展。光伏发电流程图如图2所示。太阳光照射到太阳能电池板上产生电流，串联通过控制器接入汇流箱中，直流电通过汇流箱进入逆变器，输出的交流电通过变压器接入电网。

图2光伏发电系统流程图

光伏发电系统可以与绿色建筑结合，分别在屋顶、墙体等位置处布置光伏发电系统，通过吸收太阳能的光能转换为电能，再将这部分电能输送到电网中，为建筑物提供电力资源。

现阶段，我国大量建筑屋顶空间没有充分利用，而屋顶空间具有得天独厚的地理优势。通过在屋顶设置太阳能电池板，无需考虑遮挡的问题，全年发电量稳定。除屋顶外，外墙体每天也能够接受大量的太阳辐射。随着近年来技术的发展，光伏组件与玻璃幕墙可以集成为光伏玻璃幕墙，这种幕墙同时具有保护功能，可以屏蔽太阳能对建筑物表面的热辐射，降低夏季空调运行压力。

安装屋顶光伏和光伏幕墙系统，每年可为建筑提供大量电能，如能做好对屋顶光伏自然灾害的防护以及光伏幕墙的透明度问题，光伏发电系统将成为未来建筑物的发展方向。

2.2  风力发电系统

在自然界中，风是一种可再生、无污染，而且储量巨大的能源。随着全球气候变暖和能源危机，各国都在加紧风力的开发和利用，尽量减少二氧化碳等温室气体的排放。我国具有丰富的风能资源，与光伏系统类似，风力发电可以很好地解决建筑物内的用电问题。

城市高楼林立，空气在流动过程中会与建筑物发生相互作用。城市风能风速较低，紊乱程度较高，但研究表明，高层建筑地涡流区和绕大楼两侧的角流区风速要比平地大30%左右，如果两座建筑物距离太近，风受到楼与楼之间狭窄通道的挤压产生“夹道效应”，也能够产生更大的强风，因此城市中风能具有一定利用价值。因此，在建筑物楼顶可以建设小型风力发电机。

风力发电系统受环境影响较大，但风力发电系统可以昼夜运行，系统每年有效利用小时数能够达到2400小时。同时，风力发电机占地面积较小，大小可选择性高，可以根据建筑物自身特性进行安装。

2.4储能、充电桩系统

近年来随着新能源汽车的发展，社会对于充电桩的需求日益增加，同时配置相应的储能措施能够在环保的基础上提高经济性。

由于风力发电系统和光伏发电系统因为风光的自然缺陷不能持续发电而造成能量浪费，基于风光互补特性，建设风光互补发电系统具有重大意义，其中储能措施成为了系统中的重要环节。

建设高效、可行的风光储混合发电系统，能够充分利用风光资源，如能将蓄电池这一核心环节进行优化，合理配置有效的控制策略，将对绿色建筑的发展起到巨大的积极作用[9]。

3结论

本文将综合能源与绿色建筑相结合，介绍了光伏发电、风力发电、风光供冷、暖、储能充电桩以及智能控制系统在绿色建筑当中的应用，随着人们对城市绿色能源在绿色建筑中的运用关注程度逐渐加深，为该领域日后的深入研究提供了基础。

参考文献：

[1]姚润明, 李百战, 丁勇,等. 绿色建筑的发展概述[J]. 暖通空调, 2006, 36(011):27-32.

[2]贾宏杰, 穆云飞, 余晓丹. 对我国综合能源系统发展的思考[J]. 电力建设, 2015, 36(001):16-25.

[3]王清勤, 李国柱, 孟冲等. GB/T50378-2019《绿色建筑评价标准》编制介绍[J]. 暖通空调, 2019, 049(008):1-4.

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Analysis on the combination of comprehensive energy utilization and green building

Abstract:With the development of renewable energy and the deepening of the concept of green and environmental protection, the utilization of comprehensive energy and green buildings have become the mainstream of future development. This paper first introduces the definition of comprehensive energy and green building, and analyzes the combination method between comprehensive energy utilization and green building. By adding photovoltaic power generation, wind power generation, cooling, heating, energy storage charging pile and intelligent monitoring system in the building, it can meet the relevant provisions of green building evaluation standards, reasonably use space, efficiently use renewable resources, and coexist harmoniously with nature, so as to provide new ideas for the development of comprehensive energy and green buildings.

Key words:Green building; Comprehensive energy; Photovoltaic power generation; Wind power generation；

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