可再生能源在建筑節能領域的應用分析與前景展望

■黃河交通學院 賈玲玉 張朦靜

建筑物在建造和運行過程中消耗大量的自然資源和能源，是溫室氣體排放的重要來源。在全球應對氣候變化、推動實現碳達峰碳中和目標的背景下，越來越多國家制定政策和規劃，推動綠色建筑發展，促進建筑領域節能減排。其中，可再生能源的利用是實現綠色建筑節能環保的重要技術應用。

可再生能源在綠色建筑中的應用現狀

據中國建筑節能協會發布的《中國建筑能耗研究報告（2020）》有關數據，預測全國建筑碳達峰時間為2040年，比國家目標滯后10年。因此，發展綠色建筑、推動建筑領域節能減排刻不容緩。

一棟綠色建筑在開始施工之前，主要包括五個方面的設計。分別為：建筑設計、結構設計、給排水設計、暖通設計、電氣設計。要把可再生能源應用其中，也可以從這5個方面進行布局。

太陽能在綠色建筑中的應用

太陽能在建筑的暖通空調系統中應用非常多，在采暖設計中，可以利用太陽能集熱器把太陽能轉換為熱能來利用，以水作為載體，通過將熱水輸送到發熱末端來滿足建筑供熱需求。發熱末端一般為地暖盤管或者散熱器片，可代替從熱電廠或鍋爐房輸送的市政熱網供熱。在空調設計中，可利用太陽能熱泵技術，是利用高位能（一般為電能）使熱量從低位熱源空氣流向高位熱源的節能技術。將太陽能與熱泵技術配合，比如利用太陽能發電驅動熱泵，就可以節省高位能。相當于間接利用太陽能驅動熱泵系統工作為建筑物提供冷量和熱量，以達到對建筑物內的溫度進行適當調節的作用。還有一項專門用來制冷的技術，太陽能制冷技術。主要原理是利用太陽能轉化為熱能驅動溴化鋰吸收式制冷機來產生冷量，也可以供暖通空調系統使用。

風能在綠色建筑中的應用

風能在通風系統和空調系統中均有應用。風能主要來自于自然界，風的溫度與自然環境溫度密切相關。在通風系統中，利用熱壓和風壓的原理，可用自然風解決通風問題。通風換氣系統可以稀釋環境空氣有害物質濃度，保障空氣質量。在空調系統中，自然風在過渡季節具有天然冷量，根據地域不同，有些地方的過渡季節自然風冷量可直接滿足室內設計溫濕度要求，可完全節省空調消耗的能源。有些地方過渡季節自然風冷量無法直接滿足室內要求，需要額外補充制冷來滿足，那風能此時作為補充能源，可直接實現低碳節能需求。

包括水能、潮汐能、地熱能、生物質能等其它可再生能源，也可廣泛應用于綠色建筑的暖通系統和電氣系統中。

可再生能源在綠色建筑領域應用的前景展望

目前可再生能源在綠色建筑領域中的應用有三條技術路線。第一條是單獨應用某種可再生能源。第二條是某兩種可再生能源的結合應用。這兩條技術路線已在前文進行了詳細闡釋。第三條是可再生能源與煤電的協同應用。根據我國資源稟賦情況，煤炭在保障國家能源安全中一直發揮著重要作用，當前煤電依然在我國能源結構中占據著重要地位。因此，當在一些能耗較大的綠色建筑中，可再生能源無法滿足其用能需求時，可選擇在暖通空調系統中采用可再生能源發電與傳統煤電共同作用，保證高峰期也可滿足建筑用能需求。

這三種技術路線都在應用研究中。從發展綠色建筑甚至未來的超低能耗建筑來說，其目的是盡量降低能耗。目前第一種技術路線較為成熟可靠，但從長遠來看，單一能源結構應用比較受限。第二種技術路線可長期發展，其研究重點應放在提高不同種類可再生能源進行復合使用的轉化效率，探索更多種可再生能源的組合應用匹配，使得協同能源的應用最大化。

2010年，在中國上海世界博覽會上，德國最大的港口城市漢堡將“漢堡之家”作為禮物贈送給上海。“漢堡之家”基本不需要主動從外界輸入能量，通過一系列可再生能源技術應用，實現建筑能源供應的自給自足和零廢氣排放，同時結合上海的氣候特點，創造出相對隔離的空間，輕松保持室內25攝氏度左右的恒溫，打造舒適生活環境。整幢建筑物運行時的一次能源需求量小于每年每平方米50千瓦時，比一般同類建筑節能90%以上。“漢堡之家”作為協同應用能源技術的建筑典范，為我國綠色建筑應用復合可再生能源提供了積極的參考和利用價值。

進一步擴大可再生能源在綠色建筑領域應用的政策建議

近年來，中央針對鼓勵和支持綠色建筑技術的發展出臺過不少政策。2019年6月，住房和城鄉建設部發布《建筑光伏系統應用技術標準》，為綠色建筑光伏系統技術的應用提供了相關標準。2021年3月，住房和城鄉建設部發布的《綠色建造技術導則（試行）》明確了綠色建造的總體要求、主要目標和技術措施，是當前和今后一個時期指導綠色建造工作、推進建筑業轉型升級和城鄉建設綠色發展的重要文件。未來綠色建筑技術的應用將繼續向信息化、集成化和模塊化發展。雖然有政策支持，但我國綠色建筑應用可再生能源尚處于起步階段。由于技術不夠成熟、成本高等諸多原因，其推廣進程緩慢，且多在公共建筑中使用，普及率較低。為了進一步推廣可再生能源在綠色建筑中的應用，提出以下建議。

首先，要合理明確綠色建筑的發展方向和目標。應把發展綠色建筑作為建設資源節約型、環境友好型社會的重大舉措，做好國家層面的戰略規劃，加強政府部門間的統籌、協調和合作，用綠色理念指導城鄉建設。當前發展綠色建筑應分階段、有序推進，最重要的是要為建筑行業可持續發展指明方向，避免片面追求星級評價和項目數量。既要樹立理想的綠色建筑行業標桿，又要基于不同地區的經濟社會發展水平、建筑特點設立切合實際的分階段目標，進而向理想的綠色建筑發展方向邁進。

其次，要做好可再生能源的應用設計，健全相關標準體系。在因地制宜充分考慮當地能源分布情況的前提下，做好頂層設計，把系統設計和能源使用結合起來，最大限度開發利用可再生能源；統籌能源綜合應用，充分挖掘可再生能源的潛力，優化平衡資源搭配，科學規劃可再生能源轉化后的電能、熱能的協同使用，建立建筑綜合能源應用系統；同時，健全相關標準體系，制定綠色建筑可再生能源應用的設計規范，使其應用更具標準化和規范化。

最后，要加大對在綠色建筑中應用可再生能源的激勵力度。比如，對使用可再生能源的綠色建筑出臺優惠政策，鼓勵除了公共建筑、公益建筑、政府規劃指導建筑以外的普通建筑推廣使用可再生能源，提高新建建筑可再生能源的使用率，確保綠色建筑行業長效發展。■