爱华网----与北京工业大学环境与能源工程学院 吴玉庭 罗亚红合著
随着我国经济的不断增长，人们对建筑室内环境舒适程度要求的不断提高和城镇化进程的加快，例如建筑物室内夏季空调和冬季采暖，天然气的大规模使用等等，导致我国的建筑能耗必将进一步增加。我国既有城乡住宅建筑总量约330亿平方米，而节能型住宅不足2 % 。这些既有住宅还在无节制地消耗着大量的能源。比发达国家建筑能耗高2～3 倍，这势必进一步加剧我国能源紧缺的矛盾。应该大规模开发和使用可再生能源。 充分利用可再生能源 建筑能耗来源一般分为高品位能源和低品位能源。建筑采暖一般只需要40～60℃的低品位能源，而煤炭、天然气燃烧一般可产生几百甚至上千摄氏度的高品位能源，这些高品位能源直接用于采暖是不合理的，应该先发电，然后再用余热来采暖。目前建筑物室内采暖主要依靠矿物燃料的直接燃烧，这样一方面造成资源的浪费，另一方面矿物燃料燃烧产生的大量污染物会污染环境。大量燃烧矿物燃料所产生的环境问题已日益成为各国政府和公众关注的焦点。 我国的供热已经历了一家一户的小煤炉到燃煤锅炉的转变。现在又进一步禁止在城镇建设中小型燃煤锅炉房，体现了政府对保护大气环境的高度重视。但是由于目前建筑物的大量增加，集中供热无法为所有建筑供暖，其缺口很大。以北京市为例，目前北京市有4.1亿平方米的建筑，而北京市集中供热（包括区域集中供热）只能满足3.1 亿平方米建筑的供暖。因此，除了集中供热的方式以外，急需发展其他的替代供热方式。 实际上，全国存在大量的自然能源未得到充分利用，如全国大部分地区的土壤温度稳定在15 度左右；我国四大海域(东海、南海、黄海、渤海)全年的海水温度均约为20℃左右,还有湖水、河水和污水。这些自然能源在夏季则是很好的冷源,冬季是很好的热源。此外，还有太阳能、风能等其他可再生能源也有待进一步开发和利用。如果能充分利用这些低品位自然能源，将会成为未来建筑能源的一个重要组成部分，对于缓解我国能源紧张形势具有重要的现实意义。 在刚刚过去的冬季，北京经历了前所未有的能源紧张，一部分供暖锅炉不得不“气改油”。面对这样的形势，北京市市长王岐山听完市政协委员徐生恒关于“浅层地能”的提案后表示“对这个方案很感兴趣”，并指示发改委相关负责人着手操办此事。他说：“这一节能方案很好，可循环利用，市发改委和市政管委应该立即引入推广这一替代方案。”由此可见，在未来的建筑能源消费领域大规模使用可再生能源是势在必行的。 择优选择供能技术 推广先进的供能技术，是提高能源效率、降低建筑能耗、改善工作和生活环境质量的有效途径。地源热泵技术就是一项值得大面积推广的建筑供能技术。地源热泵是一种利用浅层和深层的大地能量，包括土壤、地下水，地表水，海水等天然能源作为冬季热源和夏季冷源，然后再由热泵机组向建筑物供冷供热的系统，是一种利用可再生能源的既可供暖又可制冷的新型中央空调系统。抽取地下水的水源热泵虽可以回灌，但由于技术限制，全部回灌不易做到，监督实施也比较困难且容易造成地下水污染。 国外目前大面积推广使用的是埋管式地源热泵技术，是充分利用浅层地热的最佳技术途径。它是一种可持续发展的建筑节能新技术。目前埋管式地源热泵在欧美国家已得到了普遍应用，如美国目前已安装50 万套地源热泵系统，并且每年新增4～5 万套。世界最大的埋管式地源热泵工程项目，埋设地下换热器达8000 个，总长度达到54.9万米，使用效果令人满意。可以说，地源热泵在国外已被充分证明是成熟可行的技术。 另一方面，国内一些建筑节能设计标准及节能政策中明确提出要推广使用地源热泵，目前已建成的北京工业大学能源示范楼，完全利用了预埋管地源热泵技术，取得了巨大的成效。先进供能技术的推广应用，使中国已经具备由过去强调降低单体建筑能耗向降低整体区域建筑能耗迈进的技术条件。 我国沿海城市是我国经济发展的中心，但这些城市也都面临能源紧张的局面。实际上，这些城市临近海域。应该大面积推广利用海水热泵区域供冷供热技术，有条件的地区也应推广湖水、河水热泵区域供冷供热技术。虽然海水热泵区域供热供冷技术在我国还没得到应用，但在北欧、美国已有多年的成功运行经验。虽然这些应用也只是个别地方，但他们的应用都是大规模的。另外一方面，各城市的污水也是很好的冷热源，如果能得到充分利用，也是建筑能源的一个很好的补充。 要解决建筑能源问题，各地区还要因地制宜的发展多能互补的复合能量利用系统，如太阳能技术和地热技术的结合。传统太阳能集热器占建筑供能的5%，由于太阳能技术尚处研制和开发阶段，其材料的昂贵，以及昼夜温差和地域限制等，故其有待进一步完善和大规模普及。如何把太阳能技术和地源热泵技术结合在目前是一关键环节。另外，还有地埋管浅层地热技术、分布式能源技术、利用太阳能的光导管绿色照明技术、通风余热回收技术、蓄热蓄冷技术、抗垢节能技术和中央空调的风管清洁技术。 能源规划势在必行 建筑供能技术面临着多元化的发展趋势。首先从建筑能量的来源来看, 目前建筑能量的来源有煤炭、天然气、电力和可再生能源（包括太阳能、风能、地热能和生物质能等）。从供能技术来看，目前的建筑供能技术主要有燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、溴化锂直燃机组、壁挂式燃气炉、冷热电三联供、电热膜、电热缆、电力锅炉、蓄热式电暖器、蒸汽压缩制冷、热泵技术、可再生能源、热能回收技术等。 这些技术许多都是近年新发展起来的技术，具体那种技术好，多数百姓都不了解，甚至不直接从事这一领域工作的专业人士也搞不清楚。这些多元化能源技术的选择和优化在我国经验还不是很多，实践经验更显不足，再加上受到商业利益的左右和影响，使建筑供能技术的选择和优化更显复杂。这就需要建筑设计人员联合各方面专家进行深入研究，做出科学合理的能源规划和设计方案。 现有建筑规划设计的立项审批包括了建筑、结构、暖通、电气、给排水等内容，但未能明确对整体能源的规划与优化进行规范和审批。 建筑节能是如此重要，建筑能源规划更是势在必行，笔者建议政府在进行建筑规划设计的审批中应加入对建筑能源规划和优化设计的审批。 进行能源规划是一项十分繁重的任务，已经有一些房地产开发项目开始施行建筑小区的能源规划，这是一个值得鼓励和推广的做法，但是普遍推广这种做法还存在经验不足和人才缺乏的严重限制。有能力承担此项工作的机构也十分有限，为此开展广泛的产学研合作是十分必要的。特别是需要开拓思路，开展广泛的国际合作，引进、消化、吸收国际先进理念和技术。 建筑节能技术相当复杂，需要把国外先进技术实现本土化，并且开发具有自主知识产权的节能和可再生能源新技术，并与中国的本土建筑相结合。这不仅需要产业和科技的结合，而且也需要建筑、能源、环境、机电和建材等多种不同学科与行业的密切合作和联合攻关，创造具有中国特色的节能环保健康的可持续建筑物。
