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摘要:綠色建筑是新型可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)建筑，它使用可再生能源，可以最大限度地保護環(huán)境，減少能耗，因此，發(fā)展綠色建筑是緩解我國環(huán)境污染的首要選擇。根據(jù)可再生能源在綠色建筑中的應用技術，依托具體的項目分析、政策扶持等，提出促進可再生能源利用的技術策略，旨在為我國到2030年左右達到二氧化碳排放峰值提供方法，增加可再生能源技術的使用率，對節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。

關鍵詞:綠色建筑;可再生能源;太陽能應用;地源熱泵應用;風能應用;政策扶持

0引言

2020年《中共中央關于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標的建議》中表明:深入實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，完善生態(tài)文明領域統(tǒng)籌協(xié)調(diào)機制，構建生態(tài)文明體系，促進經(jīng)濟社會發(fā)展全面綠色轉型，建設人與自然和諧共生的現(xiàn)代化。因此，堅持能源的綠色轉型，增加可再生能源的高效利用，對深入實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略具有重要意義。能源分為可再生能源和不可再生能源2大類型。可再生能源主要包括太陽能、地熱能、風能等，是自然界中最廣泛的能源。其具有分布廣泛、綠色、無污染等特點，是取之不盡、用之不竭的能源。綠色建筑是指在為人們提供健康、舒適、安全的生活、工作、活動場所的同時，將資源的高效使用和對環(huán)境的影響降到最低的建筑物。其綜合了綠色結構、自然通風、自然照明、低能耗結構、可再生能源利用、再生水利用、綠色建筑材料、智能控制等高科技技術，可以有效減少建筑物的能源消耗。提高可再生能源在綠色建筑中的應用，可以大量降低建筑物的碳排放量。特別是隨著資源的日益緊缺，可再生能源的優(yōu)勢愈發(fā)明顯，已成為綠色建筑的首要選擇。

1國家層面對可再生能源政策的扶持

1．1陸續(xù)出臺可再生能源扶持政策。我國綠色建筑經(jīng)歷10余年的發(fā)展，現(xiàn)在已發(fā)展成為規(guī)模龐大的建筑體，從單體到綠色城區(qū)，再到城市規(guī)?；l(fā)展，一直走在快車道上。而可再生能源的發(fā)展也離不開國家政策的扶持以及財政經(jīng)費的支持。為了促進可再生能源的發(fā)展，國家出臺了相關政策［1］，可再生能源相關的國家法規(guī)與政策如表1所示。另外增加了可再生能源的參與主體，支持多種所有制經(jīng)濟參與，促進健康發(fā)展。國務院能源主管部門根據(jù)我國能源結構、能源開發(fā)數(shù)量等，編制全國能源開發(fā)利用規(guī)劃，同時各地市也根據(jù)地域特點和開發(fā)情況，編制中長期目標發(fā)展計劃［2－4］。隨著科學技術的發(fā)展，國家也在加強可再生能源技術的研發(fā)。21世紀，國家已將可再生能源開發(fā)利用列為科技發(fā)展與高新技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要領域，并提供大量的資金支持。根據(jù)《中華人民共和國可再生能源法》規(guī)定［5］，2006年財政部、建設部《建設部、財政部關于推進可再生能源在建筑中應用的實施意見》，2006年《可再生能源建筑應用示范項目評審辦法》《可再生能源建筑應用專項資金管理暫行辦法》，同時財政部設立了“可再生能源發(fā)展專項資金”?？稍偕茉窗l(fā)展專項資金支持煤層氣(煤礦瓦斯)、頁巖氣、致密氣等非常規(guī)天然氣開采利用。2018年，補貼標準為0．3元/m3。自2019年起，不再按定額標準進行補貼，而是按照“多增多補”的原則，對超過上年開采利用量的，按照超額程度給予梯級獎補;相應地，對未達到上年開采利用量的，按照未達標程度扣減獎補資金。同時，對取暖季生產(chǎn)的非常規(guī)天然氣增量部分，給予超額系數(shù)折算，體現(xiàn)“冬增冬補”。

1．2提高可再生能源在標準中的占比?！毒G色建筑評價標準》(GB/T50378－2019)也對可再生能源利用技術作了要求，明確了可再生能源利用的評分規(guī)則?？稍偕茉丛谠摌藴省肮?jié)能與能源利用”中所占權重最大，其分項權重在設計評價中占24%。在“節(jié)能與能源利用”的評分項中，由可再生能源提供的空調(diào)用冷量和熱量的比例(Rch)不低于20%，得2分，每提高15%加5分，最高分為10分［6］。

2可再生能源在綠色建筑中的應用

綠色建筑要求在其生命周期內(nèi)，應有效減少能源消耗，可再生能源可以滿足這一需求。其不僅可以替代傳統(tǒng)能源，減少污染物的排放，保護生態(tài)環(huán)境，還具有可持續(xù)發(fā)展的深遠意義?？稍偕茉醇夹g在綠色建筑中的應用主要包括:太陽能、地熱能、風能，筆者分別論述3種可再生能源在綠色建筑中的應用。

2．1太陽能。太陽能是取之不盡、用之不竭的可再生能源，太陽能利用是可再生能源中利用最廣泛、最高效的技術之一。目前在建筑領域，太陽能利用主要有2種形式，分別是:光－熱利用和光－電利用。太陽能利用的相關技術主要有太陽能發(fā)電、太陽能供熱/供冷、太陽能熱水、太陽能綠色照明等。光－熱技術主要應用于建筑領域，能夠解決建筑能源消耗問題，使建筑成為低能耗建筑，符合綠色建筑發(fā)展理念;光－電技術是應用比較廣泛的一種形式，隨著化石能源的短缺，光－電技術顯得愈發(fā)重要，該項技術能夠解決動力源缺失問題。這2項技術的大力推廣，能夠緩解傳統(tǒng)能源的消耗，具有戰(zhàn)略意義，而且也符合我國綠色發(fā)展、保護生態(tài)環(huán)境的基本國策。太陽能系統(tǒng)主要由太陽能集熱器、容積式熱交換器、太陽能工質(zhì)水箱、太陽能集熱器循環(huán)管路等組成。本文以鄭州地區(qū)具有代表性的鄭州市奧林匹克體育中心(以下簡稱奧體中心)項目為例，分析太陽能的高效利用。奧體中心項目總建筑面積為584105．88m2，在賓館的屋面設置太陽能熱水器，太陽能集熱器面積為480m2，功率182kW，集熱板240塊，每天可產(chǎn)生熱水195．90m2，占建筑生活熱水消耗量的26．1%。該項目采用水－水換熱導流型容積式加熱器，使用高溫熱水為熱媒，在每一使用點單獨設置熱媒熱量計，并在熱水用水點和導流型容積式加熱器之間也設置了循環(huán)回水管和根據(jù)溫度自動控制的熱水循環(huán)泵，確保使用者隨時取得熱水。該項目太陽能系統(tǒng)運行原理圖如圖1所示。另外該項目還利用了地熱能、太陽能照明等非傳統(tǒng)能源。在奧體中心項目供暖制冷方案的設計中，體育館、游泳館均采用了地埋管地源熱泵系統(tǒng)搭配水冷多聯(lián)式的方式，通過提取土壤冷熱量，對場館進行供冷和供熱。該方法比傳統(tǒng)中央空調(diào)節(jié)能30%～40%，同時在體育館周圍廣泛分布光導照明采光孔，利用光的折射、透射原理，通過室外的采光裝置高效收集太陽光、自然光，并將其導入內(nèi)部系統(tǒng)。奧體中心項目效果圖和光導照明系統(tǒng)如圖2、圖3所示。

2．2地熱能。地熱能是地下能源中最豐富的非傳統(tǒng)能源，這種能量來自地球內(nèi)部的熔巖，并以熱力形式存在，地熱能的應用主要體現(xiàn)在地源熱泵系統(tǒng)。在大型公共建筑中，地熱主要用于夏季供冷和冬季供暖方面。地熱具有溫度穩(wěn)定、綠色環(huán)保，相比傳統(tǒng)能源，地源熱泵技術是高效節(jié)能技術之一。從形式上分，地源熱泵系統(tǒng)可以分為地表水地源熱泵、地下水地源熱泵、埋管式地源熱泵。地源熱泵系統(tǒng)主要由熱泵主機、循環(huán)水泵、埋地換熱管、埋管真空排氣定壓裝置、分集水器、埋管綜合水處理器等組成。本文以河南地區(qū)具有代表性的長垣縣現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園項目為例，分析地源熱泵技術的應用。長垣縣現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園項目總建筑面積為34547m2，使用熱泵系統(tǒng)空調(diào)面積約為16645．8m2。根據(jù)熱平衡型和熱泵機組的備用性，該項目選用1#、2#2臺熱泵機組，1#熱泵機組冬季運行，2#熱泵機組作為備用，同時考慮熱平衡影響，2#熱泵機組夏季接1臺開式冷卻塔，夏季不足的冷量另設1臺3#冷水機組。另外該項目土壤換熱器換熱孔計算數(shù)量為338個，考慮到換熱孔的施工成孔率，平面實際布置換熱孔為334個，單個換熱孔有效長度為120m。施工時，下管深度超過90m的為有效換熱孔，小于90m的為廢棄孔。土壤換熱器系統(tǒng)選用2臺運行效率高、平穩(wěn)、使用壽命長、便于拆卸的循環(huán)水泵，循環(huán)水泵與熱泵機組對應工作，可以根據(jù)負荷變化改變開啟循環(huán)水泵的頻率，該項目可再生能源提供冷熱量的比例為56．38%。

2．3風能。在綠色建筑中，風能的使用主要體現(xiàn)在風力發(fā)電領域。風能的能量主要取決于風的速度和強度。與能源豐富、煤炭火力運輸便利的平原地區(qū)相比，沿岸島嶼、草地和山區(qū)的風力發(fā)電具有更廣闊的前景和范圍。例如，在海拔較高的西北高原和廣袤的草原地區(qū)使用風力發(fā)電較為普遍。風能資源的開發(fā)主要依托于廣袤的陸地和海上風電場。我國的風能資源儲量巨大，一年中技術可開發(fā)的能量約5．3×1013kW·h。風能在能源中屬于清潔能源，具有分布范圍廣、無污染等優(yōu)點，但是風能受區(qū)域氣候、空氣流速等影響較大，具有不穩(wěn)定性。隨著風能發(fā)電技術的不斷革新，風能已經(jīng)成為可再生能源利用中重要的組成部分［7］。風能在綠色建筑中的應用主要體現(xiàn)在風力發(fā)電，特別是在綠色建筑群中應用較廣泛。隨著城市土地的日益短缺，建筑容積率逐漸增大，建筑物之間的樓間距變得越來越小，導致近地面處風能的利用較弱。為了解決這種問題，可將風力發(fā)電設備安裝在建筑物頂層，為綠色建筑群提供電能。另外在風速較大的地區(qū)，城市的夜景照明可以利用風能，白天依靠渦輪發(fā)電機儲存一部分風能，晚上將儲存的能量釋放出來，可以有效地提高風能的利用率。

3可再生能源利用策略分析

通過對河南地區(qū)代表性綠色建筑進行分析，可以看出，可再生能源技術利用具有地域適宜性。綠色建筑在項目設計方案階段應充分考慮可再生能源的利用形式，結合綠色建筑所在地區(qū)的區(qū)域環(huán)境，勘察項目地區(qū)可利用的可再生能源，合理確定利用形式。鄭州市奧體中心項目和長垣縣現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園項目都采用太陽能系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)、光伏系統(tǒng)。因此同一項目可以應用多種可再生能源系統(tǒng)，實現(xiàn)多種技術的耦合，可以提高可再生能源的利用率。另外可再生能源在利用過程中，也要充分考慮可再生能源提供的冷(熱)量是否滿足項目要求，如果提供的熱量低于項目的需求量，應該增加輔助裝置，比如長垣縣現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園項目中地源熱泵提供的冷量在夏季高峰期由熱泵主機和冷卻塔聯(lián)合供冷。

4結論

利用可再生能源，對于節(jié)約化石能源、保護環(huán)境具有重要的意義。通過分析采用的可再生能源利用項目，得出如下結論。(1)可再生能源利用要因地適宜。項目設計前期，應充分考慮當?shù)乜稍偕茉蠢眯问?，有選擇地利用可再生能源。(2)增強可再生能源利用的耦合作用。同一項目可以應用多種可再生能源，以達到互相補充的目的。比如在地源熱泵機組中，可以利用冷凝熱制取生活熱水，同時利用太陽能熱水系統(tǒng)制取生活熱水，2種形式可以互利互補。(3)可再生能源利用受天氣、環(huán)境、地域等影響，也有一定的缺點。比如，太陽能利用在陰雨雪或傍晚時段，就只能靠電輔熱加熱;地源熱泵系統(tǒng)要考慮地下水的回灌問題等。因此，可再生能源利用設計階段，要充分考慮最不利因素的影響，增加輔助措施。

作者:郭建峰 單位:河南建筑職業(yè)技術學院