可再生能源技術在我國綠色建筑中的應用

王繼雪

中國礦業大學工程咨詢研究院（江蘇）有限公司 江蘇 徐州 221008

引言

在數十年的改革開放過程中，我國一直專注于促進社會經濟發展，對自然生態環境有所忽視，因此造成了難以挽回的環境污染和能源過度消耗問題。現如今，我國民眾的生態環保意識有了明顯提高，為了更好地改善我國生態環境和能源問題，近年來國家有關部門一直在號召和鼓勵可再生新能源開發和利用，從而有效推動了我國可再生能源技術的快速發展，建筑行業也順應國家的環保和生態建設要求，積極開展綠色建筑建設，研究和探索可再生能源技術在綠色建筑中的具體應用及創新發展策略，有利于進一步提高我國綠色建筑的環境效益。

1 綠色建筑與可再生能源技術

現代綠色發展理念下誕生的綠色建筑，秉持綠色節能的發展理念，既做到對建筑功能的最大滿足，又做到對資源的高效利用，這種建筑物盡量不對周邊環境產生任何影響，以建筑理念的開拓創新為人類造福，有力促進可持續發展理念的推行。這種理念的概念發端在英國的一家建筑學院，正式成為一種引領風氣之先的理念是在美國綠色建筑協會的倡導下形成的，他們對環境和能源的發展規劃提出了先導性的意見，就綠色建筑理念和踐行制定了規范化標準，隨后迅速崛起，走入良性發展的快車道。這種先進理念走進中國是在20世紀90年代以后，由于國內當時這一領域一片空白，理念也不為大眾理解和認知，所以它的引進是由政府出面引導和資助的，綠色建筑的果實一經被國人認識和品嘗即被廣泛接受，引進漸成規模。進入千禧年后，這種先進技術逐漸在國內生根開花，以清華大學超低耗實驗室等為代表的綠色建筑成為國內收獲的第一批果實，起到了示范和標桿作用，綠色建筑以其極低的資源消耗庫，科學合理的布局和結構，獨具特色的建筑風格以及極其講究的環境保護特色而廣受好評，綠色建筑從規劃設計到最終拆除的整個生命周期，環境保護和綠色節能理念都貫穿始終。

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，二者是辯證對立的。可再生能源從大自然發端，可供人類循環利用，其種類代表很多，包括太陽能，地熱能，風能，海洋能，生物質能以及水能等都在其列，人類社會發展到今天，環境污染和能源枯竭已經成為擺在世界各國面前的頭道難題，讓可再生能源技術走上歷史發展的前臺，成為一種必然選擇。國內早在2011年就由多個相關部委聯合發布了相關綱領性文件，對國家“十二五”發展規劃執行期間，包括生物質能、太陽能以及淺地層地能等在內的可再生能源在綠色建筑中的利用權重新做了重要部署，提出以2020年為發展期限，把建筑工程耗能的消費比例提升到一個最高點，正式確立了建筑行業中可再生能源利用的主導地位。這份方向明確的指導文件為可再生能源的普及發展起到了巨大的推動作用，為建筑工程實現節能降耗提供了先決條件[1]。

2 可再生能源技術在我國綠色建筑中的應用

2.1 太陽能系統

在可再生能源的龐大隊伍中，太陽能占據絕對重要位置，它的最大優勢就是資源的豐富來源，由太陽能轉化成其他能源，沒有任何環境污染隱患。綠色建筑要實現對太陽能的充分利用，需要工程設計人員提前在設計方案中為太陽能的使用預留前提條件，從建筑工程實際需要出發，結合太陽能技術特點，實現二者的有機高度融合，確保太陽能在建筑工程中的充分合理性，太陽能系統類型主要有供電，供暖以及空調等。

2.1.1 太陽能供電系統。太陽能光伏是綠色建筑對太陽能系統利用的重要一環，它是通過太陽能電池實現對太陽能光能的充分吸收，再實現電能的轉化為人類提供服務，這個系統的主要構件有蓄電池和控制器等電源系統是太陽能蓄電池，保護系統是控制器，起核心作用且價值最大的是太陽能電池板，由它實現太陽能到電能的轉化，它生產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，逆變器構件負責從直流電到交流電的切換，所有構件通力合作實現太陽能供電系統的高效運轉，達到可再生能源為綠色建筑服務的目的。

2.1.2 太陽能空調與供暖系統。太陽能空調的原理是：空調的正常運行能源來自轉化后的太陽能，太陽集熱器負責吸收太陽熱能，由專業設備進行轉化為空調提供運轉能源，這是由熱能到冷能的轉變。而利用太陽能實現供暖則有被動和主動兩種方式，被動式太陽能供暖是結合建筑物所處環境，通過科學規劃建筑空間，達到寒冷季節對太陽能的收集利用，實現冬季供暖，這種技術的缺陷是對冬季室內溫度帶來極大波動性，住戶舒適度體驗較差，嚴重情況下室內溫度無法達到供暖目標，太陽能供暖的主動式，是把這種供電技術當作輔助措施來使用的，它是利用熱水循環泵實現管道持續循環達到供暖目的，值得注意的是，太陽能集熱器技術進步很快，熱管式真空管的出現，以其優良性能為主動式太陽能供暖系統創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備。

2.1.3 太陽能熱水系統。對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，它以集熱器和冷熱水箱及其管道共同構成太陽能熱水器系統在綠色建筑內的整個系統，有整體式和循環式等多種流動方向，這個系統是所有太陽能系統中的最基本形式，包括多種太陽能熱水器種類，它體現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，以最高標準設置它的強度和剛度，還要通過與建筑裝飾同步色調的設計達到外形的和諧美觀，也有利于方便快捷的安裝作業。

2.2 地熱在綠色建筑中的應用

地熱顧名思義，其熱能來自地下，它主要為空調系統提供能源，這種技術有很強的普適性，全球都可看到它的身影，它的技術特點從誕生伊始到逐步發展，都具備極高的完善性，而且還在持續改進中，它是把換熱器埋設到地下，實現對地熱的轉化來提供能源。它充分利用了恒定的地表溫度特點，以極少的電能消耗換取地溫的最大化利用，把低熱能轉化成高熱能，寒冷季節通過管道水循環實現對地熱能的轉化，最高溫度可達70℃，供給室內取暖[2]。

2.3 自然通風在綠色建筑中的應用

自然通風的實現需要風壓提供條件，它讓室內空氣實現循環，也屬于可再生能源的利用范疇，以沿海地區應用比較普遍。對這種技術加以利用須科學規劃建筑設計，結合空氣和環境因素，為建筑物創造某種程度的風壓條件，促進建筑內部空氣的流動循環，讓建筑物具備了自帶通風效果的屬性，這種技術在高樓林立且空氣流通不暢的城市內部須把捕風裝置設置在建筑物的高處，利用垂直分布的風能特點，為室內環境創造改善的條件。

3 可再生能源在建筑中的發展及創新

3.1 大力推廣應用太陽能光熱建筑

3.1.1 制定太陽能光熱系統研發方向和推廣應用目標。把熱泵技術和太陽能光熱系統有機結合在一起，對這兩種技術合二為一的太陽能光熱系統進行普及推廣，把新能源的利用率提高到一個新水平，在城鎮化建筑建設的新浪潮中積極發展太陽能光熱系統，實現規劃設計和施工驗收全過程的同步運作，政策優惠向已經安裝太陽能光熱系統的用戶傾斜，對熱水用量巨大的用戶加大宣傳推廣力度，尤其要重點推進農村地區的應用力度[3]。

3.1.2 加快太陽能光熱系統與建筑一體化進程。要求城市新建和改擴建規劃區所有低于12層的公共設施強制實施一體化推進太陽能光熱系統，超過12層的住宅樓也要加快逐步推進的力度，強調所有具備安裝條件的公共設施起到率先垂范作用，尤其是那些政府資助建筑和政府機構設施更要帶頭。

3.1.3 完善太陽能光熱產品質量監督服務體系。把認證體系貫徹到太陽能光熱系統的推廣應用中，對它的成套技術節能產品也采取同等措施，為合格產品設立政府采購清單，對太陽能產品進行強力市場整治，把準入門檻設置在合理水平，積極推行鼓勵政策，讓拳頭產品企業進行兼并重組，把龍頭企業做大做強，鼓勵更多企業生產高質量產品，逐步形成規模和生產基地，把整個產業發展引入良性發展軌道。

3.1.4 落實扶持政策，加快推廣應用步伐。為研發和推廣太陽能光熱系統技術的產品企業提供專項資金，以節能優惠和財政補貼等形式進行產業扶持，重點發掘那些具有巨大市場發展潛力，良好品牌聲譽，售后服務完善以及具備很高創新能力的企業給予政策傾斜，對太陽能集熱系統具備良好示范性開發項目進行優先推介，加大資金劃撥力度，對建筑與太陽能實現一體化發展的項目，尤其是新建的太陽能光熱系統利用較好的工程加強宣傳推廣和示范，就相關扶持政策構建配套體系，由政府牽頭引導，市場經濟驅動，企業作為踐行主體構建完善的政策模式，讓太陽能光熱系統得到更大更快的普及推廣[4]。

3.2 加快新能源和節能環保產業發展

3.2.1 發展太陽能光熱利用和光伏產業。對太陽能供熱和新型綠色制冷產品與建筑一體化做得較好的技術研發和生產企業進行重點扶持，加快這些綠色能源產品的應用步伐，宣傳推介示范性較強的項目，對那些已經安裝了太陽能熱水系統的用戶給予政策支持獎勵，推薦熱水用量巨大的用戶安裝相關系統，縣市區等政府機構所在地新改擴建的低于和包括12層在內的公共設施與住宅樓推薦安裝太陽能光熱系統，超過12層的住宅樓鼓勵逐步推進該系統的安裝應用。

3.2.2 加快地熱能綜合利用。對水源，地源熱泵技術加大研發力度，對供暖，熱水供應技術以及熱泵技術的研發要強調有利于保護水資源并節能環保，投入人力、物力、財力資源對熱泵空調，地熱測評軟件以及無機超導熱管等新技術產品進行研制，醫療服務要重點發掘地熱溫泉洗浴等先進產業，打造溫泉城市，公共設施要帶頭應用土壤源地源熱泵，就相關熱泵技術應用推出示范工程[5]。

3.3 新能源利用與建筑完美融合

在國內中小城市推廣壁掛或屋面太陽能熱水系統，以及利用太陽能進行公共照明和光伏發電，達到綜合利用太陽能資源的目的，形成社會規模，讓城市發展做到充分利用新能源。

3.4 積極建設太陽能＋地熱能綜合應用示范工程

目前國內在利用太陽能進行空間系統，光伏發電以及取暖系統建設方面已經初見成效且穩步發展，實現了綜合利用，但是成本居高不下，有必要就地熱能和太陽能的綜合利用開發推出示范項目，開展試點工作，吸收國內外的技術經驗，研判發展趨勢，實現平穩發展[6]。

3.5 利用中水促進建筑能效提高

中水在供暖制冷方面的應用社會，經濟以及環境效益較好，對中水進行能量提取，能有效保護環境，還提高建筑能效，能源也得以優化結構，對排放和污染方面的負作用可降到最低，是對廢棄能源的再發掘利用，把中水實現了資源化，有利于推進可持續發展戰略。

3.6 建筑施工優先使用再生水

現代城市水資源緊張，可開發的第二水源就是再生水，它是把城市污水進行再生處理的綜合利用方式，對水資源緊張是一種很好的緩解措施，并作為優先考慮措施，得到國家相關部門的鼓勵支持，可以在建筑施工和生態景觀建設中推廣應用，有利于建筑工程節約用水，政府還需在政策引導方面加大資金獎勵的優惠扶持力度[7]。

4 結束語

在國家不斷宣傳倡導下，生態環保理念已經深入人心，而綠色建筑也越來越受社會各界的青睞和歡迎，在綠色建筑中合理應用可再生能源技術，對于我國環境問題和能源問題都有一定的改善作用，其現實意義是顯而易見的。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新發展策略，以便進一步提高綠色建筑的社會和經濟效益。