关于可再生能源建筑应用浅谈

浅谈可再生能源建筑应用

咸宁温泉：李荷辉

虽说教书生涯十几载，对可再生能源有一定的了解与认识，但要论及可再生能源建筑应用这一领域，还是比较生僻，只能借助于网上的资料和自己的一些想法来完成。本文主要是可再生能源及在建筑领域应用的一些浅显的了解、认识与分析。

一、为什么要发展利用可再生能源

可再生能源指在自然界中可以不断再生并有规律地得到补充或重复利用的能源。例如太阳能、风能、水能、生物质能、地热能、海洋能等。

能源是人类社会赖以生存与发展的物质基础，开发利用可再生能源是确保能源供需平衡、减少环境污染的先决条件。到如今为止，可再生能源在全世界的研究热潮方兴未艾，其原因之一，是能源危机日益临近，照2003年的煤炭开采速度，中国的煤炭还可以开采80多年，而中国是世界上煤炭储藏量最多的国家。海湾地区的石油，在不足四十年之内，也将枯竭。我们设想，如果这一天到来，我们人类会怎么办呢？

当前，国际石油价格一再飙升，能源消费大国苦不堪言，因此发展可再生能源成为许多国家关切的问题。

而我国更应大力发展可再生能源。从能源安全看，我国从1993年起成为石油净进口国，我国对国外石油的依赖程度不断加大，受世界石油市场的影响进一步加深。从增加就业上看，有关资料表明我国可再生能源产业的成长为成千上万的人创造了就业机会。从成本上看，可再生能源发电站需要的劳动力虽多，因为不需要煤炭或石油之类的燃料，劳动力成本被相应抵消。从环境保护看，我国以煤炭为主的能源消费结构，造成了空气、水等环境污染，而可再生能源基本不产生环境污染问题。

总而言之，自然的法则，社会的发展与国家的进步都告诉我们需要发展可再生能源。我国开发利用可再生能源具有以下意义：

1．开发利用可再生能源是落实科学发展观、建设资源节约型社会、实现可持续发展的基本要求。

2．开发利用可再生能源是保护环境、应对气候变化的重要措施。

3．开发利用可再生能源是建设社会主义新农村的重要措施。

4．开发利用可再生能源是开拓新的经济增长领域、促进经济转型、扩大就业的重要选择。

二、可再生能源在建筑领域应用的意义

1、为什么要提倡建筑节能

首先要了解什么是建筑能耗。建筑物所用建筑材料的生产制造要消耗能源，建筑物的建设施工要消耗能源，建筑物在使用过程中更要消耗能源；一句话，建筑物从建设到使用都离不开能源，这就是“建筑能耗”。其中包括采暖、空调、热水供应、照明、炊事、家用电器、电梯等方面的能耗。

我国是一个发展中大国，又是一个建筑大国，每年新建房屋面积高达17-18亿平方米，超过所有发达国家每年建成建筑面积的总和。随着全面建设小康社会的逐步推进，建设事业迅猛发展，建筑能耗迅速增长。

据统计，当前我国建筑能耗已约占全国能源消费总量的27%，成为耗能大户，已接近发达国家建筑用能占全社会能源消费量1/3左右的水平。根据发达国家的经验，按目前建筑能耗的水平发展，至2020年，我国标准煤的消耗能量将超过2000年的3倍，未来我国建筑能耗在社会能源总能耗中的比例将会上升到35%左右。尤其是目前我国正处于“城市化”和“新型工业化”快速发展时期，建筑能耗呈现快速增长态势。

温总理在十七大政府工作报告中提出“要在全社会大力倡导节约、环保、文明的生产方式和消费模式，让节约资源、保护环境成为每个企业、村庄、单位和每个社会成员的自觉行动，努力建设资源节约型和环境友好型社会。”也就是说，经济的发展不能以牺牲环境为代价，必须建立在优化结构、提高效益、降低消耗和保护环境的基础之上。“两型社会”建设综合配套改革试验区的设立，也就是以节能降耗、保护环境为核心要素的“综改区”。在这方面，“武汉城市圈”的生态建设与环境保护一体化规划已经很好地体现了这个核心。那么这样的“两型社会”建设综合配套改革试验区的设立，为我们带来了前所未有的发展机遇，同时也为能源供应带来巨大压力。

因此，建筑节能具有重要意义，在“两型社会”的建设中尤为重要与迫切。

2、建筑节能的意义

建筑节能指在建筑材料生产、房屋建筑和构筑物施工及使用过程中，满足同等需要或达到相同目的的条件下，尽可能降低能耗。具体指在建筑物的规划、设计、新建（改建、扩建）、改造和使用过程中，执行节能标准，采用节能型的技术、工艺、设备、材料和产品，提高保温隔热性能和采暖供热、空调制冷制热系统效率，加强建筑物用能系统的运行管理，利用可再生能源，在保证室内热环境质量的前提下，减少供热、空调制冷制热、照明、热水供应的能耗。

建筑是可再生能源应用的重要领域，可再生能源在建筑中的应用具有重要意义：（1）可代替和少用资源有限、不可再生的化石能源；

（2）可减少耗用化石能源所产生的污染物的排放量，减轻大气污染，保护生态环境；

（3）可再生能源在建筑中应用是实施国家能源战略的必然选择，我国太阳能年辐照总量超过4200MJ/m2的地区占国土面积的76%，是世界上太阳能资源最丰富的大国之一；（4）推进可再生能源在建筑中应用是满足能源需求日益增长，改善人民生活质量，提高建筑用能效率的现实要求。

三、可再生能源建筑应用的现状及发展

建筑是可再生能源应用的重要领域。我国太阳能、浅层地能等资源十分丰富，在建设中应用的前景十分广阔。目前，虽然我国太阳能光热利用、浅层地能热泵技术及产品发展比较迅速，但与建筑结合的程度不够，应用范围较窄，系统优化设计水平不高，距离大规模推广泛应用还存在不少差距，需要大力进行扶持、引导，使其尽快达到规模化应用。

那么我国可再生能源建筑应用的现状怎样，下文主要讨论可再生能源种类中与建筑较为相关的太阳能及浅层地热能。

我国工业化、城镇化进程正处于快速发展时期，随着群众生活改善，在夏热冬暖的南方地区和夏热而冬冷的过渡地区，夏季空调电耗急剧攀升，原本不属于采暖区域的城镇也开始建设供热系统，广大农村地区也越来越多地改用煤、天然气、电等商品能源，建筑用能呈现不断增长趋势。依靠可再生能源解决建筑新增用能需求，不仅能满足人民群众改善居住质量的要求，而且也能有效缓解我国能源供需矛盾。

1、我国太阳能建筑应用

（1）现状：

随着我国经济迅速发展，特别是随着我国城镇化进程的不断推进，城镇建设的高速发展，我国人民生活水平不断提高，人民对居住舒适性的要求越来越高，暖通空调耗能必将呈增长趋势，每年用于建筑物取暖和降温的能量消耗占全国总能耗的比重随之迅猛上升。据统计，当前我国的建筑能耗占社会总能耗的27%，其中建筑暖通空调所占的能耗为建筑总能耗的50%～60%。

太阳能建筑应用中，家用太阳能热水系统在我太阳能建筑领域中技术最成熟、应用范围最广、产业化发展最快。据资料表明我国太阳能热水器的年生产量是欧洲的2倍，北美的4倍，现已成为世界上最大的太阳能热水器生产国和最大的太阳能热水市场并仍在递增。2009年太阳能热水器被纳入“家电下乡”补贴产品范围，太阳能热水器名正言顺地登上了大雅之堂，成为了被国家认可的产品，因此，应用太阳能热水系统完全可以成为国家层面的建筑节能强制要求，从而保证50%～60%的建筑节能目标的实现。

在我国，太阳能光电技术由于其较高的成本，还未能像光热那么普及，在建筑领域中发展相对缓慢。太阳能光电建筑应用主要分为两种：太阳能独立发电系统建筑应用和太阳能光伏并网发电建筑应用。前者除在西部地区建设处，在城市中处于研究试验性阶段，大范围的应用尚未展开；后者是将太阳能电池板产生的直流电力通过逆变器转变为交流电，不经过蓄电池储能，效率更高，稳定性更好，经济性更优，有利于在城市内推广应用。

总之，目前在太阳能利用方面较为成熟的两大产品是太阳能热水系统和太阳能光伏发电系统；太阳能供热采暖系统和太阳能空调系统还属空白。太阳能建筑一体化工程还未全面推广。

（2）推广太阳能建筑过程中存在的主要问题及建议：

规模化应用方面，我国从南方到北方，从大城市到小城镇，太阳能建筑与日剧增。但是我国太阳能建筑发展较国外相比，有相当大的差距，一方面是由于我国太阳能利用产业发展较国外晚，而另一方面是在推广太阳能建筑过程中一些问题尚未解决。例如：太阳能热水器在向小区推广过程中受阻，尤其是大中城市既有的高层建筑，原有建筑利用太阳能只能将设备附加在建筑上，一方面，影响小区美观，开发商和物业公司对建筑美观的顾虑常常影响太阳能利用系统的推广；另一方面，楼顶的空间不够，同时安装太阳能设备也容易破坏屋顶的立面结构，一旦发生渗漏，将会影响顶楼业主的居住及生活；此外传统的电热水器还有一定的市场，对高层建筑应改变原有的家家装太阳能热水器的思路，采用高效联集式利用建筑物外墙及屋面搜集太阳能等统一供热水，实现太阳能建筑一体化。太阳能光伏发电系统建筑应用上在国内尚难以形成规模应用于市场，存在的主要问题是国内光伏发电成本过高，2009年出台的补助政策仍没有解决光伏发电上网问题。

技术应用方面，目前太阳能建筑中广泛应用的是光热技术，影响太阳能供热水系统性能的重要部件是太阳能集热器，而我国太阳能集热器也存在诸多问题，因此，在太阳能利用建筑一体化结合发展的过程中，要借鉴国外经验，推进太阳能设备建材化、规范化、标准化。不但要积极开展太阳能建筑应用技术的开发和推广工作，而且在建筑物规划调研中就应该纳入太阳能利用并成立联合机构，从设计部门、房地产开发商、建筑承包商以及到物业管理公司等，逐渐形成建筑设计、建材生产、太阳能产品、施工、管理、维修集团等，更好地促进太阳能利用与建筑一体化发展。

（3）太阳能建筑应用前景：

我国的太阳能建筑作为一个21世纪的朝阳产业下正在蓬勃发展。

近三年太阳能热水器市场呈总体递增的趋势。随着我国有关太阳能建筑激励政策的不断建立和推出，投资模式的不断完善和“两型社会”建设的不断推进，光热利用及光电利用与建筑相结合的技术不断提高，太阳能建筑应用会早日实现产业化，为世界减少更多的污染，为我国节省更多的能源。在未来中国太阳能与建筑一体化技术成熟的条件下，太阳能与建筑一体化是我国太阳能利用行业发展的必然趋势。

2、我国浅层地热能建筑应用现状、发展趋势与对策

国内外大量实例表明，采用地源热泵系统开发利用浅层地热能对建筑物进行供暖空调，具有取用方便、无污染、运行费用低等特点。浅层地热能是理想的“绿色环保能源”，而热泵技术是“绿色环保技术”。目前，利用热泵技术开发利用浅层地热能较好较快的国家在欧美，而中国也开始重视和推广应用。

（1）我国浅层地热能开发利用现状：

我国的热泵研究始于20世纪50年代，由于多种原因，发展缓慢，直到21世纪我国在热泵技术及浅层地热能的开发利用才得到了快速发展。北京、天津是我国应用地源热泵技术开采浅层地热能对建筑进行供暖空调较早且发展最快的城市之一。近年来，采浅层地热能为建筑物供暖空调的工程数量迅速增加，其建筑物类型有普通住宅、办公大楼、高级宾馆，也有学校、幼儿园、商场、医院、敬老院、体育场馆、厂房、污水场站，景观水池等。

浅层地热能建筑应用中存在的主要问题：

地源热泵作为一种新型的制冷供暖方式，虽然发展势头较好，但作为一个整体的系统来推广应用时，还是存在很多的问题。（通过查阅资料普遍有如下问题）第一，缺乏详细的勘察调研。地水源热泵市场的开发需要对当地地质条件进行详细的勘察，但目前大部分项目并没有进行前期的勘察和土壤的热物性测试，造成部分项目的设计不能满足实际的负荷需求，运行效果上出现问题，在一定程度上制约了地源热泵机组的推广使用。

第二，地区地质条件相对较为复杂，地源热泵对地质结构要求相对要高，地质结构如出现卵石层、岩石层会增加投资成本和工期，因此很多建设单位担心会增加建设成本，并对节能经济效益和运行效果表示忧虑而最终选择放弃，为地源热泵的大面积推广增加了障碍。

第三，国家及各级政府缺少必要的扶持和激励政策；政府相关职能部门之间缺乏沟通机制，地源热泵和水源热泵项目的审批手续过于复杂，目前还没有出台具体的管理办法来引导项目进行办理相关的审批手续。例如湖南湘江沿岸一些建筑项目，设计时考虑采

用水源热泵，但在审批中过程牵涉到的部门太多、周期太长而放弃。

第四，大部分的建筑设计单位在设计使用地源热泵时，需要依赖生产单位或技术咨询公司，而二者的沟通渠道通常因为利益问题不是非常顺畅，设计单位怕增加工作难度和承担相关责任，而劝说建设单位放弃地源热泵的设计方案，从而也增大了地源热泵的推广难度。

存在的这些问题需要我们认真研究和解决，否则将直接影响着浅层地热资源的科学开发和持续利用。

（2）我国浅层地热能开发利用对策：

将会有越来越多的建筑物供暖空调项目采用浅层地热能资源。因此，为促进浅层地热能资源的合理开发利用，必须采取如下对策与措施：

第一，积极开展浅层地热能资源的勘查与评价，制定开发利用总体发展规划。因为浅层地热能资源普遍存在于地球表层的变温层下，但采用何种方式开发、可能利用的量、长期利用后对环境的影响程度等，则受到当地具体水文地质条件的限制。

第二，推动示范工程的建设，带动各地浅层地热能资源的开发利用。我国南北温度差异大，地质条件复杂，浅层地热能在一个地区成功应用的经验受地区具体条件的限制，并不能完全适用于其他地区。

第三，依靠科技进步和创新，提高浅层地热能应用技术水平。

第四，出台相关政策、激励浅层地热能资源的开发利用。

第五，制定相关的技术标准、规范，规范浅层地热能资源的开发利用。

第六，开展浅层地热能开发利用示范工程地下换热系统动态监测工作。

第七，建立和完善浅层地热能开发利用数据库及信息系统。浅层地热能开发利用的地下换热系统工程深埋地下，是永久性工程，有的地面建筑物消失了，地下换热系统还将长期保存于地下深处，对当地环境和后人的生产、生活等活动有潜在的影响。

四、当地可再生能源建筑应用的美好前景

国家在推进“两型”城市建设综合配套改革中，一直以可再生能源建筑应用视为工作重点，在这方面，武汉城市圈的生态建设与环境保护一体化规划已经很好地体现了这个核心，而咸宁是湖北的“南大门”、“武汉后花园”、武汉城市圈核心城市之一，这为咸宁带来了前所未有的发展机遇。

“十二五”期间，财政部、住房城乡建设部将选择在部分可再生能源资源丰富、地方积极性高、配套政策落实的区域，继续开展可再生能源建筑应用示范工作，在项目示范、

城市示范、农村地区县级示范的基础上，实行集中连片推广方式，进一步推动可再生能源在建筑领域规模化、高水平应用。

为贯彻落实行全省建筑节能工作会议精神，积极争取财政部、住房城乡建设部进一步加大对我省可再生能源建筑应用工作的支持，咸宁市已申报可再生能源建筑应用示范城市。目前咸宁市已启动可再生能源建筑应用，这已经是可喜的第一步。

咸宁市可再生能源建筑应用工作已全面铺开。咸宁市将实施可再生能源建筑应用的项目31项次，可再生能源应用面积达200多万平方米，重点打造华彬金桂湖低碳示范区项目建设。目前，已竣工的建设项目4个，可再生能源建筑应用面积7.94万平方米。还在征集可再生能源建筑应用示范项目。

旅游业的发展为咸宁带来了无限商机，百万城市人口的发展计划也将带动咸宁建筑领域的极速发展，咸宁有许多的优势，在发展的同时走可持续发展的道路，作为可再生能源建筑应用示范城市势在必行。

咸宁的发展前景将无限美好！我们拭目以待吧！