可再生能源 给未来建筑添点“绿”

建筑物在建造和运行过程中消耗大量的自然资源和能源，是温室气体排放的重要来源。在全球应对气候变化、推动实现碳达峰碳中和目标的背景下，越来越多国家制定政策和规划，推动绿色建筑发展，促进建筑领域节能减排。其中，可再生能源的利用是实现绿色建筑节能环保的重要技术应用。

（来源：微信公众号“中国电业与能源”ID：zgdyzzs 作者：贾玲玉 张朦静）

可再生能源在绿色建筑中的应用现状

据中国建筑节能协会发布的《中国建筑能耗研究报告（2020）》有关数据，预测全国建筑碳达峰时间为2040年，比国家目标滞后10年。因此，发展绿色建筑、推动建筑领域节能减排刻不容缓。

一栋绿色建筑在开始施工之前，主要包括五个方面的设计。分别为：建筑设计、结构设计、给排水设计、暖通设计、电气设计。要把可再生能源应用其中，也可以从这5个方面进行布局。

太阳能在绿色建筑中的应用

太阳能在建筑的暖通空调系统中应用非常多，在采暖设计中，可以利用太阳能集热器把太阳能转换为热能来利用，以水作为载体，通过将热水输送到发热末端来满足建筑供热需求。发热末端一般为地暖盘管或者散热器片，可代替从热电厂或锅炉房输送的市政热网供热。

云南省农村能源工程重点实验室曾在昆明搭建了一个采暖试验房为研究对象，研究结果表明：在冬季晴天条件下，采用真空管集热器和热泵为热源，对该试验房使用散热器进行采暖实验。测试得到室内温度数据，全天室内温度维持在18摄氏度左右。计算得到的预计平均热感觉指数（PMV）和预计不满意者的百分数（PPD）表明，采暖试验房的热舒适度整体提高。

在空调设计中，可利用太阳能热泵技术，是利用高位能（一般为电能）使热量从低位热源空气流向高位热源的节能技术。将太阳能与热泵技术配合，比如利用太阳能发电驱动热泵，就可以节省高位能。相当于间接利用太阳能驱动热泵系统工作为建筑物提供冷量和热量，以达到对建筑物内的温度进行适当调节的作用。还有一项专门用来制冷的技术，太阳能制冷技术。主要原理是利用太阳能转化为热能驱动溴化锂吸收式制冷机来产生冷量，也可以供暖通空调系统使用。

风能在绿色建筑中的应用

风能在通风系统和空调系统中均有应用。风能主要来自于自然界，风的温度与自然环境温度密切相关。在通风系统中，利用热压和风压的原理，可用自然风解决通风问题。通风换气系统可以稀释环境空气有害物质浓度，保障空气质量。在空调系统中，自然风在过渡季节具有天然冷量，根据地域不同，有些地方的过渡季节自然风冷量可直接满足室内设计温湿度要求，可完全节省空调消耗的能源。有些地方过渡季节自然风冷量无法直接满足室内要求，需要额外补充制冷来满足，那风能此时作为补充能源，可直接实现低碳节能需求。

包括水能、潮汐能、地热能、生物质能等其他可再生能源，也可广泛应用于绿色建筑的暖通系统和电气系统中。

可再生能源在绿色建筑领域应用的前景展望

目前可再生能源在绿色建筑领域中的应用有三条技术路线。第一条是单独应用某种可再生能源。第二条是某两种可再生能源的结合应用。这两条技术路线已在前文进行了详细阐释。第三条是可再生能源与煤电的协同应用。根据我国资源禀赋情况，煤炭在保障国家能源安全中一直发挥着重要作用，当前煤电依然在我国能源结构中占据着重要地位。因此，当在一些能耗较大的绿色建筑中，可再生能源无法满足其用能需求时，可选择在暖通空调系统中采用可再生能源发电与传统煤电共同作用，保证高峰期也可满足建筑用能需求。

这三种技术路线都在应用研究中。从发展绿色建筑甚至未来的超低能耗建筑来说，其目的是尽量降低能耗。目前第一种技术路线较为成熟可靠，但从长远来看，单一能源结构应用比较受限。第二种技术路线可长期发展，其研究重点应放在提高不同种类可再生能源进行复合使用的转化效率，探索更多种可再生能源的组合应用匹配，使得协同能源的应用最大化。

2010年，在中国上海世界博览会上，德国最大的港口城市汉堡将“汉堡之家”作为礼物赠送给上海。“汉堡之家”基本不需要主动从外界输入能量，通过一系列可再生能源技术应用，实现建筑能源供应的自给自足和零废气排放，同时结合上海的气候特点，创造出相对隔离的空间，轻松保持室内25摄氏度左右的恒温，打造舒适生活环境。整幢建筑物运行时的一次能源需求量小于每年每平方米50千瓦时，比一般同类建筑节能90％以上。“汉堡之家”作为协同应用能源技术的建筑典范，为我国绿色建筑应用复合可再生能源提供了积极的参考和利用价值。

进一步扩大可再生能源

在绿色建筑领域应用的政策建议

近年来，中央针对鼓励和支持绿色建筑技术的发展出台过不少政策。2019年6月，住房和城乡建设部发布《建筑光伏系统应用技术标准》，为绿色建筑光伏系统技术的应用提供了相关标准。2021年3月，住房和城乡建设部发布的《绿色建造技术导则（试行）》明确了绿色建造的总体要求、主要目标和技术措施，是当前和今后一个时期指导绿色建造工作、推进建筑业转型升级和城乡建设绿色发展的重要文件。未来绿色建筑技术的应用将继续向信息化、集成化和模块化发展。虽然有政策支持，但我国绿色建筑应用可再生能源尚处于起步阶段。由于技术不够成熟、成本高等诸多原因，其推广进程缓慢，且多在公共建筑中使用，普及率较低。为了进一步推广可再生能源在绿色建筑中的应用，提出以下建议。

首先，要合理明确绿色建筑的发展方向和目标。应把发展绿色建筑作为建设资源节约型、环境友好型社会的重大举措，做好国家层面的战略规划，加强政府部门间的统筹、协调和合作，用绿色理念指导城乡建设。当前发展绿色建筑应分阶段、有序推进，最重要的是要为建筑行业可持续发展指明方向，避免片面追求星级评价和项目数量。既要树立理想的绿色建筑行业标杆，又要基于不同地区的经济社会发展水平、建筑特点设立切合实际的分阶段目标，进而向理想的绿色建筑发展方向迈进。

其次，要做好可再生能源的应用设计，健全相关标准体系。在因地制宜充分考虑当地能源分布情况的前提下，做好顶层设计，把系统设计和能源使用结合起来，最大限度开发利用可再生能源；统筹能源综合应用，充分挖掘可再生能源的潜力，优化平衡资源搭配，科学规划可再生能源转化后的电能、热能的协同使用，建立建筑综合能源应用系统；同时，健全相关标准体系，制定绿色建筑可再生能源应用的设计规范，使其应用更具标准化和规范化。

最后，要加大对在绿色建筑中应用可再生能源的激励力度。比如，对使用可再生能源的绿色建筑出台优惠政策，鼓励除了公共建筑、公益建筑、政府规划指导建筑以外的普通建筑推广使用可再生能源，提高新建建筑可再生能源的使用率，确保绿色建筑行业长效发展。

转自《中国电业与能源》杂志，原标题《可再生能源在建筑节能领域中的应用分析与前景展望》，作者贾玲玉、张朦静单位系黄河交通学院