可再生能源技術(shù)在我國綠色建筑中的應(yīng)用

王繼雪

中國礦業(yè)大學(xué)工程咨詢研究院（江蘇）有限公司 江蘇 徐州 221008

引言

在數(shù)十年的改革開放過程中，我國一直專注于促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對(duì)自然生態(tài)環(huán)境有所忽視，因此造成了難以挽回的環(huán)境污染和能源過度消耗問題。現(xiàn)如今，我國民眾的生態(tài)環(huán)保意識(shí)有了明顯提高，為了更好地改善我國生態(tài)環(huán)境和能源問題，近年來國家有關(guān)部門一直在號(hào)召和鼓勵(lì)可再生新能源開發(fā)和利用，從而有效推動(dòng)了我國可再生能源技術(shù)的快速發(fā)展，建筑行業(yè)也順應(yīng)國家的環(huán)保和生態(tài)建設(shè)要求，積極開展綠色建筑建設(shè)，研究和探索可再生能源技術(shù)在綠色建筑中的具體應(yīng)用及創(chuàng)新發(fā)展策略，有利于進(jìn)一步提高我國綠色建筑的環(huán)境效益。

1 綠色建筑與可再生能源技術(shù)

現(xiàn)代綠色發(fā)展理念下誕生的綠色建筑，秉持綠色節(jié)能的發(fā)展理念，既做到對(duì)建筑功能的最大滿足，又做到對(duì)資源的高效利用，這種建筑物盡量不對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生任何影響，以建筑理念的開拓創(chuàng)新為人類造福，有力促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展理念的推行。這種理念的概念發(fā)端在英國的一家建筑學(xué)院，正式成為一種引領(lǐng)風(fēng)氣之先的理念是在美國綠色建筑協(xié)會(huì)的倡導(dǎo)下形成的，他們對(duì)環(huán)境和能源的發(fā)展規(guī)劃提出了先導(dǎo)性的意見，就綠色建筑理念和踐行制定了規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)，隨后迅速崛起，走入良性發(fā)展的快車道。這種先進(jìn)理念走進(jìn)中國是在20世紀(jì)90年代以后，由于國內(nèi)當(dāng)時(shí)這一領(lǐng)域一片空白，理念也不為大眾理解和認(rèn)知，所以它的引進(jìn)是由政府出面引導(dǎo)和資助的，綠色建筑的果實(shí)一經(jīng)被國人認(rèn)識(shí)和品嘗即被廣泛接受，引進(jìn)漸成規(guī)模。進(jìn)入千禧年后，這種先進(jìn)技術(shù)逐漸在國內(nèi)生根開花，以清華大學(xué)超低耗實(shí)驗(yàn)室等為代表的綠色建筑成為國內(nèi)收獲的第一批果實(shí)，起到了示范和標(biāo)桿作用，綠色建筑以其極低的資源消耗庫，科學(xué)合理的布局和結(jié)構(gòu)，獨(dú)具特色的建筑風(fēng)格以及極其講究的環(huán)境保護(hù)特色而廣受好評(píng)，綠色建筑從規(guī)劃設(shè)計(jì)到最終拆除的整個(gè)生命周期，環(huán)境保護(hù)和綠色節(jié)能理念都貫穿始終。

可再生能源也是一種新型理念，有可再生能源，就有不可再生能源，二者是辯證對(duì)立的?？稍偕茉磸拇笞匀话l(fā)端，可供人類循環(huán)利用，其種類代表很多，包括太陽能，地?zé)崮埽L(fēng)能，海洋能，生物質(zhì)能以及水能等都在其列，人類社會(huì)發(fā)展到今天，環(huán)境污染和能源枯竭已經(jīng)成為擺在世界各國面前的頭道難題，讓可再生能源技術(shù)走上歷史發(fā)展的前臺(tái)，成為一種必然選擇。國內(nèi)早在2011年就由多個(gè)相關(guān)部委聯(lián)合發(fā)布了相關(guān)綱領(lǐng)性文件，對(duì)國家“十二五”發(fā)展規(guī)劃執(zhí)行期間，包括生物質(zhì)能、太陽能以及淺地層地能等在內(nèi)的可再生能源在綠色建筑中的利用權(quán)重新做了重要部署，提出以2020年為發(fā)展期限，把建筑工程耗能的消費(fèi)比例提升到一個(gè)最高點(diǎn)，正式確立了建筑行業(yè)中可再生能源利用的主導(dǎo)地位。這份方向明確的指導(dǎo)文件為可再生能源的普及發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用，為建筑工程實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗提供了先決條件[1]。

2 可再生能源技術(shù)在我國綠色建筑中的應(yīng)用

2.1 太陽能系統(tǒng)

在可再生能源的龐大隊(duì)伍中，太陽能占據(jù)絕對(duì)重要位置，它的最大優(yōu)勢(shì)就是資源的豐富來源，由太陽能轉(zhuǎn)化成其他能源，沒有任何環(huán)境污染隱患。綠色建筑要實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽能的充分利用，需要工程設(shè)計(jì)人員提前在設(shè)計(jì)方案中為太陽能的使用預(yù)留前提條件，從建筑工程實(shí)際需要出發(fā)，結(jié)合太陽能技術(shù)特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)二者的有機(jī)高度融合，確保太陽能在建筑工程中的充分合理性，太陽能系統(tǒng)類型主要有供電，供暖以及空調(diào)等。

2.1.1 太陽能供電系統(tǒng)。太陽能光伏是綠色建筑對(duì)太陽能系統(tǒng)利用的重要一環(huán)，它是通過太陽能電池實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽能光能的充分吸收，再實(shí)現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)化為人類提供服務(wù)，這個(gè)系統(tǒng)的主要構(gòu)件有蓄電池和控制器等電源系統(tǒng)是太陽能蓄電池，保護(hù)系統(tǒng)是控制器，起核心作用且價(jià)值最大的是太陽能電池板，由它實(shí)現(xiàn)太陽能到電能的轉(zhuǎn)化，它生產(chǎn)的電流被太陽能蓄電池保存，蓄電池的存在能有效克服太陽能輸出方面的缺陷，逆變器構(gòu)件負(fù)責(zé)從直流電到交流電的切換，所有構(gòu)件通力合作實(shí)現(xiàn)太陽能供電系統(tǒng)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到可再生能源為綠色建筑服務(wù)的目的。

2.1.2 太陽能空調(diào)與供暖系統(tǒng)。太陽能空調(diào)的原理是：空調(diào)的正常運(yùn)行能源來自轉(zhuǎn)化后的太陽能，太陽集熱器負(fù)責(zé)吸收太陽熱能，由專業(yè)設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)化為空調(diào)提供運(yùn)轉(zhuǎn)能源，這是由熱能到冷能的轉(zhuǎn)變。而利用太陽能實(shí)現(xiàn)供暖則有被動(dòng)和主動(dòng)兩種方式，被動(dòng)式太陽能供暖是結(jié)合建筑物所處環(huán)境，通過科學(xué)規(guī)劃建筑空間，達(dá)到寒冷季節(jié)對(duì)太陽能的收集利用，實(shí)現(xiàn)冬季供暖，這種技術(shù)的缺陷是對(duì)冬季室內(nèi)溫度帶來極大波動(dòng)性，住戶舒適度體驗(yàn)較差，嚴(yán)重情況下室內(nèi)溫度無法達(dá)到供暖目標(biāo)，太陽能供暖的主動(dòng)式，是把這種供電技術(shù)當(dāng)作輔助措施來使用的，它是利用熱水循環(huán)泵實(shí)現(xiàn)管道持續(xù)循環(huán)達(dá)到供暖目的，值得注意的是，太陽能集熱器技術(shù)進(jìn)步很快，熱管式真空管的出現(xiàn)，以其優(yōu)良性能為主動(dòng)式太陽能供暖系統(tǒng)創(chuàng)造了廣闊的使用前景，它能為太陽能的晚間供暖也提供充足的熱能儲(chǔ)備。

2.1.3 太陽能熱水系統(tǒng)。對(duì)太陽能這種可再生能源利用最普遍的就是太陽能熱水系統(tǒng)，它以集熱器和冷熱水箱及其管道共同構(gòu)成太陽能熱水器系統(tǒng)在綠色建筑內(nèi)的整個(gè)系統(tǒng)，有整體式和循環(huán)式等多種流動(dòng)方向，這個(gè)系統(tǒng)是所有太陽能系統(tǒng)中的最基本形式，包括多種太陽能熱水器種類，它體現(xiàn)與建筑完美融合的最好方式，就是在建筑物屋面安裝太陽能集熱器，以最高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置它的強(qiáng)度和剛度，還要通過與建筑裝飾同步色調(diào)的設(shè)計(jì)達(dá)到外形的和諧美觀，也有利于方便快捷的安裝作業(yè)。

2.2 地?zé)嵩诰G色建筑中的應(yīng)用

地?zé)犷櫭剂x，其熱能來自地下，它主要為空調(diào)系統(tǒng)提供能源，這種技術(shù)有很強(qiáng)的普適性，全球都可看到它的身影，它的技術(shù)特點(diǎn)從誕生伊始到逐步發(fā)展，都具備極高的完善性，而且還在持續(xù)改進(jìn)中，它是把換熱器埋設(shè)到地下，實(shí)現(xiàn)對(duì)地?zé)岬霓D(zhuǎn)化來提供能源。它充分利用了恒定的地表溫度特點(diǎn)，以極少的電能消耗換取地溫的最大化利用，把低熱能轉(zhuǎn)化成高熱能，寒冷季節(jié)通過管道水循環(huán)實(shí)現(xiàn)對(duì)地?zé)崮艿霓D(zhuǎn)化，最高溫度可達(dá)70℃，供給室內(nèi)取暖[2]。

2.3 自然通風(fēng)在綠色建筑中的應(yīng)用

自然通風(fēng)的實(shí)現(xiàn)需要風(fēng)壓提供條件，它讓室內(nèi)空氣實(shí)現(xiàn)循環(huán)，也屬于可再生能源的利用范疇，以沿海地區(qū)應(yīng)用比較普遍。對(duì)這種技術(shù)加以利用須科學(xué)規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)，結(jié)合空氣和環(huán)境因素，為建筑物創(chuàng)造某種程度的風(fēng)壓條件，促進(jìn)建筑內(nèi)部空氣的流動(dòng)循環(huán)，讓建筑物具備了自帶通風(fēng)效果的屬性，這種技術(shù)在高樓林立且空氣流通不暢的城市內(nèi)部須把捕風(fēng)裝置設(shè)置在建筑物的高處，利用垂直分布的風(fēng)能特點(diǎn)，為室內(nèi)環(huán)境創(chuàng)造改善的條件。

3 可再生能源在建筑中的發(fā)展及創(chuàng)新

3.1 大力推廣應(yīng)用太陽能光熱建筑

3.1.1 制定太陽能光熱系統(tǒng)研發(fā)方向和推廣應(yīng)用目標(biāo)。把熱泵技術(shù)和太陽能光熱系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合在一起，對(duì)這兩種技術(shù)合二為一的太陽能光熱系統(tǒng)進(jìn)行普及推廣，把新能源的利用率提高到一個(gè)新水平，在城鎮(zhèn)化建筑建設(shè)的新浪潮中積極發(fā)展太陽能光熱系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃設(shè)計(jì)和施工驗(yàn)收全過程的同步運(yùn)作，政策優(yōu)惠向已經(jīng)安裝太陽能光熱系統(tǒng)的用戶傾斜，對(duì)熱水用量巨大的用戶加大宣傳推廣力度，尤其要重點(diǎn)推進(jìn)農(nóng)村地區(qū)的應(yīng)用力度[3]。

3.1.2 加快太陽能光熱系統(tǒng)與建筑一體化進(jìn)程。要求城市新建和改擴(kuò)建規(guī)劃區(qū)所有低于12層的公共設(shè)施強(qiáng)制實(shí)施一體化推進(jìn)太陽能光熱系統(tǒng)，超過12層的住宅樓也要加快逐步推進(jìn)的力度，強(qiáng)調(diào)所有具備安裝條件的公共設(shè)施起到率先垂范作用，尤其是那些政府資助建筑和政府機(jī)構(gòu)設(shè)施更要帶頭。

3.1.3 完善太陽能光熱產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督服務(wù)體系。把認(rèn)證體系貫徹到太陽能光熱系統(tǒng)的推廣應(yīng)用中，對(duì)它的成套技術(shù)節(jié)能產(chǎn)品也采取同等措施，為合格產(chǎn)品設(shè)立政府采購清單，對(duì)太陽能產(chǎn)品進(jìn)行強(qiáng)力市場整治，把準(zhǔn)入門檻設(shè)置在合理水平，積極推行鼓勵(lì)政策，讓拳頭產(chǎn)品企業(yè)進(jìn)行兼并重組，把龍頭企業(yè)做大做強(qiáng)，鼓勵(lì)更多企業(yè)生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品，逐步形成規(guī)模和生產(chǎn)基地，把整個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展引入良性發(fā)展軌道。

3.1.4 落實(shí)扶持政策，加快推廣應(yīng)用步伐。為研發(fā)和推廣太陽能光熱系統(tǒng)技術(shù)的產(chǎn)品企業(yè)提供專項(xiàng)資金，以節(jié)能優(yōu)惠和財(cái)政補(bǔ)貼等形式進(jìn)行產(chǎn)業(yè)扶持，重點(diǎn)發(fā)掘那些具有巨大市場發(fā)展?jié)摿?，良好品牌聲譽(yù)，售后服務(wù)完善以及具備很高創(chuàng)新能力的企業(yè)給予政策傾斜，對(duì)太陽能集熱系統(tǒng)具備良好示范性開發(fā)項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)先推介，加大資金劃撥力度，對(duì)建筑與太陽能實(shí)現(xiàn)一體化發(fā)展的項(xiàng)目，尤其是新建的太陽能光熱系統(tǒng)利用較好的工程加強(qiáng)宣傳推廣和示范，就相關(guān)扶持政策構(gòu)建配套體系，由政府牽頭引導(dǎo)，市場經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)，企業(yè)作為踐行主體構(gòu)建完善的政策模式，讓太陽能光熱系統(tǒng)得到更大更快的普及推廣[4]。

3.2 加快新能源和節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展

3.2.1 發(fā)展太陽能光熱利用和光伏產(chǎn)業(yè)。對(duì)太陽能供熱和新型綠色制冷產(chǎn)品與建筑一體化做得較好的技術(shù)研發(fā)和生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行重點(diǎn)扶持，加快這些綠色能源產(chǎn)品的應(yīng)用步伐，宣傳推介示范性較強(qiáng)的項(xiàng)目，對(duì)那些已經(jīng)安裝了太陽能熱水系統(tǒng)的用戶給予政策支持獎(jiǎng)勵(lì)，推薦熱水用量巨大的用戶安裝相關(guān)系統(tǒng)，縣市區(qū)等政府機(jī)構(gòu)所在地新改擴(kuò)建的低于和包括12層在內(nèi)的公共設(shè)施與住宅樓推薦安裝太陽能光熱系統(tǒng)，超過12層的住宅樓鼓勵(lì)逐步推進(jìn)該系統(tǒng)的安裝應(yīng)用。

3.2.2 加快地?zé)崮芫C合利用。對(duì)水源，地源熱泵技術(shù)加大研發(fā)力度，對(duì)供暖，熱水供應(yīng)技術(shù)以及熱泵技術(shù)的研發(fā)要強(qiáng)調(diào)有利于保護(hù)水資源并節(jié)能環(huán)保，投入人力、物力、財(cái)力資源對(duì)熱泵空調(diào)，地?zé)釡y(cè)評(píng)軟件以及無機(jī)超導(dǎo)熱管等新技術(shù)產(chǎn)品進(jìn)行研制，醫(yī)療服務(wù)要重點(diǎn)發(fā)掘地?zé)釡厝丛〉认冗M(jìn)產(chǎn)業(yè)，打造溫泉城市，公共設(shè)施要帶頭應(yīng)用土壤源地源熱泵，就相關(guān)熱泵技術(shù)應(yīng)用推出示范工程[5]。

3.3 新能源利用與建筑完美融合

在國內(nèi)中小城市推廣壁掛或屋面太陽能熱水系統(tǒng)，以及利用太陽能進(jìn)行公共照明和光伏發(fā)電，達(dá)到綜合利用太陽能資源的目的，形成社會(huì)規(guī)模，讓城市發(fā)展做到充分利用新能源。

3.4 積極建設(shè)太陽能＋地?zé)崮芫C合應(yīng)用示范工程

目前國內(nèi)在利用太陽能進(jìn)行空間系統(tǒng)，光伏發(fā)電以及取暖系統(tǒng)建設(shè)方面已經(jīng)初見成效且穩(wěn)步發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了綜合利用，但是成本居高不下，有必要就地?zé)崮芎吞柲艿木C合利用開發(fā)推出示范項(xiàng)目，開展試點(diǎn)工作，吸收國內(nèi)外的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，研判發(fā)展趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)發(fā)展[6]。

3.5 利用中水促進(jìn)建筑能效提高

中水在供暖制冷方面的應(yīng)用社會(huì)，經(jīng)濟(jì)以及環(huán)境效益較好，對(duì)中水進(jìn)行能量提取，能有效保護(hù)環(huán)境，還提高建筑能效，能源也得以優(yōu)化結(jié)構(gòu)，對(duì)排放和污染方面的負(fù)作用可降到最低，是對(duì)廢棄能源的再發(fā)掘利用，把中水實(shí)現(xiàn)了資源化，有利于推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

3.6 建筑施工優(yōu)先使用再生水

現(xiàn)代城市水資源緊張，可開發(fā)的第二水源就是再生水，它是把城市污水進(jìn)行再生處理的綜合利用方式，對(duì)水資源緊張是一種很好的緩解措施，并作為優(yōu)先考慮措施，得到國家相關(guān)部門的鼓勵(lì)支持，可以在建筑施工和生態(tài)景觀建設(shè)中推廣應(yīng)用，有利于建筑工程節(jié)約用水，政府還需在政策引導(dǎo)方面加大資金獎(jiǎng)勵(lì)的優(yōu)惠扶持力度[7]。

4 結(jié)束語

在國家不斷宣傳倡導(dǎo)下，生態(tài)環(huán)保理念已經(jīng)深入人心，而綠色建筑也越來越受社會(huì)各界的青睞和歡迎，在綠色建筑中合理應(yīng)用可再生能源技術(shù)，對(duì)于我國環(huán)境問題和能源問題都有一定的改善作用，其現(xiàn)實(shí)意義是顯而易見的。目前最重要的，就是深層次、多角度地研究可再生能源在綠色建筑中的創(chuàng)新發(fā)展策略，以便進(jìn)一步提高綠色建筑的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。