王翔 杜松

【摘?要】本文通過調(diào)研喀斯特高原山區(qū)可再生能源建筑應(yīng)用情況，從資源分布特點、市場環(huán)境條件、政策激勵作用、技術(shù)應(yīng)用情況等角度，對典型地區(qū)貴州的樣本數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，研究了影響該地區(qū)可再生能源建筑應(yīng)用推廣的主要因素構(gòu)成及存在問題，同時通過對該地區(qū)可再生能源建筑應(yīng)用主要技術(shù)案例進行測試，進行了可再生能源建筑應(yīng)用總體效益分析和潛力分析，為進一步在該地區(qū)推廣可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)提出合理建議。

【關(guān)鍵詞】喀斯特高原山區(qū);貴州;可再生能源;建筑

Research on the Application of Renewable Energy Buildings in the Karst Plateau Mountains

Wang Xiang，Du Song

（Guizhou Zhongjian Architectural Research and Design Institute Co.， Ltd?Guiyang?Guizhou?550006）

【Abstract】This paper investigates the application of renewable energy buildings in the karst plateau mountainous areas， and analyzes the sample data of typical regions in Guizhou from the perspectives of resource distribution characteristics， market environment conditions， policy incentives， and technology application. The main factors affecting the application of energy building applications and existing problems. At the same time， through the testing of the main technical cases of renewable energy building applications in the region， the overall benefit analysis and potential analysis of renewable energy building applications were carried out to further promote renewable in the region. Energy building application technology makes reasonable recommendations.

【Key words】Karst plateau mountain area;Guizhou;Renewable energy;Construction

1. 引言

（1）我國喀斯特高原山區(qū)主要分布在貴州及云南東部地區(qū)，其中貴州地區(qū)具有典型代表性。貴州地表水、地下水資源豐富，日照資源一般，喀斯特地貌特征明顯，地質(zhì)情況復(fù)雜，溶洞較多，氣候夏季涼爽，冬季有集中采暖需求。貴州地處我國西南，經(jīng)濟發(fā)展起步較晚，近年來城鎮(zhèn)化進程大幅加快，房地產(chǎn)隨之增速迅猛，同時貴州是國家批復(fù)的生態(tài)文明試驗區(qū)，是長江、珠江“兩江”上游生態(tài)屏障，在經(jīng)濟提速增長的同時，必須牢牢守住“生態(tài)底線”。

（2）可再生能源是在自然界中可以不斷再生、永續(xù)利用、取之不盡、用之不竭的資源，主要有風(fēng)能、太陽能、水能、生物質(zhì)能、地?zé)崮?、海洋能等非化石能源，它對環(huán)境無害或危害極小，而且分布廣泛，適宜就地開發(fā)利用[1]。開發(fā)利用可再生能源是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會和實現(xiàn)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略措施?？稍偕茉丛诮ㄖ?yīng)用中主要指利用太陽能、淺層地?zé)崮艿瓤稍偕茉床糠纸鉀Q居住建筑與公共建筑中的采暖空調(diào)、熱水供應(yīng)、電力照明等能源需求問題[2][3]，是綠色建筑的關(guān)鍵技術(shù)。充分挖掘該地區(qū)可再生能源建筑應(yīng)用潛力，提高可再生能源在建筑利用中的比例，可以幫助實現(xiàn)貴州城鎮(zhèn)化綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展，助推生態(tài)文明建設(shè)，在滿足人們?nèi)找嬖鲩L的居住舒適性需求的同時，守住我們寶貴的綠水青山。貴州一方面積極爭取國家政策支持，一方面制定并實施了可再生能源建筑應(yīng)用的推廣政策和補助措施，以推動可再生能源建筑應(yīng)用的發(fā)展。

2. 可再生能源建筑應(yīng)用現(xiàn)狀調(diào)查

（1）根據(jù)調(diào)研情況，貴州全省可再生能源建筑應(yīng)用省級示范項目有28個，示范應(yīng)用面積達到498.27萬平方米。從時間上來看，可再生能源建筑應(yīng)用面積基本上呈逐年增長態(tài)勢，2011年至2016年（其中2013年未補貼可再生能源建筑應(yīng)用示范），貴州每年新增省級可再生能源建筑應(yīng)用示范面積分別為22萬平方米、45萬平方米、35萬平方米、55萬平方米和341萬平方米，同時貴陽市、安順市西秀區(qū)、威寧自治縣、遵義市鴨溪鎮(zhèn)分別為國家可再生能源建筑應(yīng)用示范城市（區(qū)、縣、鎮(zhèn)），其累計示范任務(wù)面積達341萬平方米，在黔中經(jīng)濟區(qū)、銅仁市碧江區(qū)、威寧自治縣初步形成了集中連片推廣態(tài)勢。此外貴陽市有一個國家級綠色生態(tài)城區(qū)，采用可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)集中采暖，銅仁市規(guī)劃8個分布式能源站，其中以可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)為主的智慧能源站項目已經(jīng)立項實施，這些項目均在有序開展中，總體上該地區(qū)規(guī)劃建設(shè)中的可再生能源建筑應(yīng)用面積已超過1500萬平方米（貴州可再生能源建筑應(yīng)用省級示范部分項目面積增長折線圖見圖1）。

（2）該折線圖中數(shù)據(jù)僅為省級補貼資金數(shù)據(jù)，相對項目的實施有一定的滯后性，其中2013年的缺少是由于補貼資金暫時性用于既有建筑節(jié)能改造， 2016的井噴式增長現(xiàn)象源于該地區(qū)某大型綠色生態(tài)城區(qū)建筑全面采用可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)，面積較大，實施周期較長，于2016年才獲得部分省級資金補助。綜上，該地區(qū)自設(shè)立省級專項補助資金以來，可再生能源建筑應(yīng)供面積總體上呈現(xiàn)穩(wěn)步增長態(tài)勢。

3. 可再生能源建筑應(yīng)用案例測試及總體效益分析

3.1?降低建筑運行費用，帶來長遠(yuǎn)的經(jīng)濟效益：

（1）與常規(guī)建筑能源系統(tǒng)相比，可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)可以減少建筑高品位能源（如電能）消耗，降低采暖空調(diào)等方面運行成本，雖本身會增加一定的初投資成本，但回收年限遠(yuǎn)低于可再生能源建筑應(yīng)用系統(tǒng)使用壽命，在增量成本回收后，每年會節(jié)約可觀的運行費用，為項目帶來長期的經(jīng)濟效益。

（2）其中銅仁南長城國際大酒店項目年節(jié)約資金52.4萬元，靜態(tài)投資回收期0.6年。該項目于2012年投入運行，截至目前已節(jié)約建筑運行費用約150萬元。

（3）通過統(tǒng)計，貴州省2011～2016省級可再生能源建筑應(yīng)用示范項目投入運行后累計可實現(xiàn)年節(jié)約運行費用3209萬元，以可再生能源建筑應(yīng)用系統(tǒng)使用壽命20年計算，累計可實現(xiàn)節(jié)約建筑運行費用64184萬元。

3.2?推進建筑低碳減排，帶來顯著的環(huán)境效益。

（1）可再生能源是理想的清潔能源、綠色能源，在建筑中應(yīng)用可再生能源技術(shù)，可以減少二氧化碳、二氧化硫等污染物的排放，減少大氣污染，對保護和改善生態(tài)環(huán)境具有重要作用，是推進建筑節(jié)能減排的重要舉措。

（2）以銅仁南長城國際大酒店示范項目為例，項目可再生能源建筑應(yīng)用面積為6.32萬平方米，應(yīng)用可再生能源示范技術(shù)為河水源熱泵系統(tǒng)，測評結(jié)果表示可實現(xiàn)二氧化碳減排量996.6噸/年，節(jié)能量415.1噸標(biāo)煤/年，粉塵減排量8.3噸/年，二氧化硫減排量4.4噸/年。

（3）通過對全部已安排的省級可再生能源建筑應(yīng)用示范項目進行統(tǒng)計，累計可實現(xiàn)二氧化碳減排量20522.3Kg/年，節(jié)能量8038.6噸標(biāo)煤/年，粉塵減排量205.2Kg/年，二氧化硫減排量166.2Kg/年。以可再生能源建筑應(yīng)用系統(tǒng)使用壽命20年計算，累計可實現(xiàn)二氧化碳減排量410.4噸，節(jié)能量166172.6噸標(biāo)煤，粉塵減排量4.10噸，二氧化硫減排量3.32噸。

4. 可再生能源建筑應(yīng)用推廣影響因素分析

4.1?資源稟賦因素。

（1）資源稟賦因素作為客觀條件起到?jīng)Q定性作用，將調(diào)查結(jié)果按照技術(shù)應(yīng)用類型進行統(tǒng)計得出，地源熱泵技術(shù)應(yīng)用項目共22個，示范面積共125.3644萬平方米;太陽能光熱建筑一體化應(yīng)用項目共5個，示范面積共29.6443萬平方米;太陽能光熱與地源熱泵結(jié)合系統(tǒng)應(yīng)用項目1個，示范面積1.85039萬平方米。

（2）可以看出貴州卡斯特高原地區(qū)可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)主要是地源熱泵技術(shù)，其次才是太陽能光熱應(yīng)用技術(shù)。由于貴州省位于中國西南部，歷年平均日照總時數(shù)為1270h，多年平均太陽輻射在1349～4595MJ/m2之間，屬于太陽能資源IV類地區(qū)，同時太陽能資源分布不均，其東部和北部輻射值較低，年輻射總量在3500 MJ/m2以下，西部和西南部輻射較高，總量在4000 MJ/m2以上，最高達4599 MJ/m2，如威寧地區(qū)等具有一定的太陽能技術(shù)應(yīng)用條件。而貴州的地源熱泵建筑應(yīng)用資源相對豐富，河流年徑流量約1035×108m3，巖溶地下水資源量386.26億m3/a，巖土恒溫層平均溫度約14℃～16℃，尤以貴陽市、銅仁市、黔南州等地區(qū)居多。貴陽境內(nèi)土壤以酸性黃壤為主，與石灰?guī)r、白云巖、砂巖、頁巖等交錯分布，土壤溫度相對恒定，巖土恒溫層最低溫度約16℃，地處長江水系和珠江水系分水嶺，流域面積大于20Km2的干支河流共98條，年平均降水量為1197～1248mm，屬多雨地區(qū)，水資源總量為42.93億m3，有豐富的地表水和地下水資源。

4.2?市場因素。

針對喀斯特高原地區(qū)現(xiàn)狀，市場因素從當(dāng)?shù)亟?jīng)濟水平的發(fā)展、人民生活水平需求、群眾意識形態(tài)三個方面分析。

（1） 市場因素首先受當(dāng)?shù)亟?jīng)濟水平的發(fā)展影響。我國卡斯特高原地區(qū)主要分布在西南地區(qū)，該地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平相對落后，房地產(chǎn)事業(yè)起步較晚，因此整體上與沿海發(fā)達地區(qū)相比存在差距。從該地區(qū)內(nèi)部分布狀態(tài)來看，省會城市貴陽應(yīng)用面積最多，而畢節(jié)市、黔西南等地區(qū)幾乎沒有分布，該技術(shù)的推廣與經(jīng)濟水平的發(fā)展息息相關(guān)（可再生能源建筑應(yīng)地域分布表見表2）。

（2）其次受人民生活水平需求的提高的影響。貴州氣候相對溫和，夏季涼爽，建筑物的供熱制冷負(fù)荷相對不高，但隨著經(jīng)濟發(fā)展，人民生活水平需求日益增長，對居住舒適性的要求也日益增長。高原山區(qū)較其他地區(qū)濕度更大，冬季體感舒適度較低，因此近年來該地區(qū)集中采暖的呼聲越來越高，已有多個樓盤項目采用了集中供暖技術(shù)。從市場反應(yīng)來看，這些項目相比未采用集中采暖的項目更受歡迎，這就刺激了可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，形成了多個應(yīng)用可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)為主的集中采暖城區(qū)或住宅小區(qū)。

（3）再次受群眾意識形態(tài)提升的影響。貴州省作為在經(jīng)濟發(fā)展和城鎮(zhèn)化發(fā)展上起步較晚的地區(qū)，將生態(tài)優(yōu)勢作為樂重要的后發(fā)優(yōu)勢。貴州省作為國家首個國家生態(tài)文明試驗區(qū)，省委省政府對生態(tài)、綠色、可持續(xù)發(fā)展等理念的宣傳力度非常大，自2013起每年舉辦生態(tài)文明貴陽國際論壇，影響力日益增長，加上隨著多個可再生能源建筑應(yīng)用項目的投入應(yīng)用，群眾對可再生能源的認(rèn)知大幅提升，這對幫助可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)在該地區(qū)的集中大面積推廣積累了良好的基礎(chǔ)。

4.3?政策因素。

（1）由于可再生能源在建筑中應(yīng)用雖然會降低建筑能耗，減少建筑采暖空調(diào)等方面運行成本，促進生態(tài)環(huán)境改善，帶來社會和環(huán)境效益，但不可避免本身會增加一定的投資成本，這使大部分業(yè)主難以選擇，影響了企業(yè)投資積極性，導(dǎo)致市場推廣存在困難，因此可再生能源建筑應(yīng)用需要政府長期的資金或激勵政策的扶持推進，才能健康發(fā)展。

（2）將調(diào)查結(jié)果按照建筑類型分類，統(tǒng)計項目獲省級補貼資金情況。2011～2015年累計安排可再生能源建筑應(yīng)用省級示范專項資金2000萬元，公共建筑共27個，示范面積共155.23904萬平方米，補貼資金共132.51904萬元;居住建筑共1個，示范面積1.62萬平方米;補貼資金24.34萬元，詳見表3（可再生能源建筑應(yīng)用政府補貼資金分布表見表3）。

（3）此外為加快可再生能源建筑應(yīng)用的發(fā)展，根據(jù)可再生能源資源、技術(shù)及建筑應(yīng)用發(fā)展?fàn)顩r，貴州省相繼出臺了《貴州省可再生能源建筑應(yīng)用專項規(guī)劃》、《貴州省綠色建筑應(yīng)用行動實施方案》、《貴州省“十三五”建筑節(jié)能與綠色建筑專項規(guī)劃》等管理文件，并在生態(tài)文明試驗區(qū)實施方案中將可再生能源利用內(nèi)容納入其中，對可再生能源建筑應(yīng)用從政策上加以鞭策;在2015年10月1日發(fā)布的《貴州省民用建筑節(jié)能條例》中明確可再生能源在建筑應(yīng)用的條款，從地方法律層面給予了支持。當(dāng)?shù)卣闹匾暫驼吡Χ鹊牟粩嗉訌娛沟迷摰貐^(qū)的可再生能源建筑應(yīng)用在經(jīng)濟落后的情況下仍然的到了大力推廣應(yīng)用，可見政策因素對這種外部性效益較強的建筑技術(shù)具有較大的影響力。

4.4?技術(shù)因素。

從調(diào)查結(jié)果看，該地區(qū)的可再生能源建筑應(yīng)用受到技術(shù)因素的制約，主要體現(xiàn)以下方面。

4.4.1?地表水源熱泵技術(shù)由于比較成熟且相對實施難度較低，因此應(yīng)用范圍較廣，而其他技術(shù)或復(fù)合利用技術(shù)則較少，存在技術(shù)應(yīng)用類型較單一的現(xiàn)象。好在隨著該地區(qū)的發(fā)展，目前多能源利用、智慧式管理的分布式能源利用方式在部分地區(qū)已得到了實質(zhì)性的開展，對今后該地區(qū)技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量的提高有著積極作用。

4.4.2?土壤源熱泵技術(shù)方面，由于氣候因素，貴州高原山區(qū)夏季涼爽，最熱月（7月）平均氣溫大部分地區(qū)在22～26℃之間，大部分地區(qū)制冷需求極低，而冬季供暖及熱水需求則較高。根據(jù)《建筑節(jié)能氣象數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJT 346-2014）中對貴州相關(guān)城市的氣象數(shù)據(jù)顯示，貴陽、威寧、三穗、興義等地夏季空調(diào)度日數(shù)均小于20CDD26（℃·d），甚至為0 CDD26（℃·d），而冬季采暖度日數(shù)均大于1400HDD18（℃·d），冬季采暖負(fù)荷遠(yuǎn)大于夏季空調(diào)負(fù)荷，土壤源熱泵技術(shù)在建筑中應(yīng)用土壤源熱泵系統(tǒng)存在嚴(yán)重的冷熱不平衡問題。該地區(qū)部分已投入運行的土壤源熱泵項目，經(jīng)過幾年使用后，巖土溫度降低，冷卻水溫度偏低，出現(xiàn)熱泵系統(tǒng)效益降低甚至無法運行現(xiàn)象，反而補充采納常規(guī)能源形式進行供熱。且如不做好對土壤的補熱措施，將會對生態(tài)造成破壞，這一技術(shù)薄弱問題嚴(yán)重影響了土壤源熱泵在該地區(qū)規(guī)?；茝V。

4.4.3?地下水源熱泵技術(shù)方面，該地區(qū)地下溶洞較多，地下水蘊藏豐富，但由于地下水的利用對地質(zhì)條件的影響較大，且喀斯特地貌地質(zhì)條件較為復(fù)雜，十分依賴前期勘測技術(shù)，因此實際該地區(qū)的地下水源熱泵技術(shù)利用案例較少。

4.4.4?太陽能技術(shù)應(yīng)用方面，該地區(qū)主要以太陽能光熱熱水利用為主，由于太陽輻射季節(jié)差異大，夏季使用效果最好，春季和秋季可正常使用，冬季必須輔助電加熱等設(shè)備才能正常使用;而太陽能光伏系統(tǒng)建筑示范項目較少，多用于街道、住宅小區(qū)照明。

4.4.5?管理問題導(dǎo)致實際使用效率不高，甚至不能使用情況普遍。由于缺乏專業(yè)技術(shù)人員或?qū)I(yè)知識和技術(shù)水平都達不到工作的要求，導(dǎo)致可再生能源工程施工質(zhì)量參差不齊，影響可再生能源系統(tǒng)運行效果，如有項目機房水管漏水、管道腐蝕等現(xiàn)象嚴(yán)重，或勘探時未發(fā)現(xiàn)地下水，結(jié)果后期機房經(jīng)常被水侵襲，極大增加了出現(xiàn)問題的頻率，減少了設(shè)備的使用壽命。其次設(shè)備運行期間，對運行管理不到位，無嚴(yán)格的操作規(guī)程，造成極大的資源浪費，如銅仁某地表水源熱泵系統(tǒng)工程的能效測試數(shù)據(jù)顯示，循環(huán)水泵耗電量占總能耗的45%，高于普通中央空調(diào)系統(tǒng)水泵與風(fēng)機的耗電量;貴陽的土壤源熱泵項目前期對土壤熱物性測試不足，埋管面積和間距不夠，再就是熱平衡問題在設(shè)計時均考慮到，但是實際施工和使用過程卻忽視等問題均會導(dǎo)致項目后期使用效果不好。

5. 總結(jié)和建議

（1）通過本文研究分析發(fā)現(xiàn)，一是以貴州為代表的喀斯特高原山區(qū)氣候、資源、經(jīng)濟發(fā)展特色十分鮮明，可再生能源建筑應(yīng)用推廣態(tài)勢良好;二是該地區(qū)在我國的生態(tài)地位重要，推廣可再生能源建筑應(yīng)用經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益顯著，意義重大;三是該地區(qū)的技術(shù)提升潛力大、需求增長潛力大、政策續(xù)推潛力大，使得可再生能源建筑應(yīng)用推廣前景樂觀。

（2）該地區(qū)可再生能源建筑應(yīng)用受到資源稟賦、市場環(huán)境、政策利好、技術(shù)條件等多個因素影響[4]，該地區(qū)應(yīng)繼續(xù)大力推廣可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)，建議從以下方面實施或加強：一是從資源分布條件看，卡斯特高原地區(qū)地表水資源條件尤其優(yōu)越，應(yīng)在經(jīng)濟可承受范圍內(nèi)，充分地勘的條件下，有針對性的集中連片推廣地表水源熱泵技術(shù);太陽能資源條件較差且分布不均衡，應(yīng)分時段、分區(qū)域推廣太陽能光熱利用技術(shù);同時兼顧發(fā)展其他可再生能源建筑應(yīng)用技術(shù)，如在農(nóng)村地區(qū)應(yīng)推廣生物質(zhì)鍋爐采暖、沼氣供氣等技術(shù)。二是在技術(shù)推廣過程中政策效益明顯，應(yīng)繼續(xù)堅持并加大政策扶持力度和財政補助力度，同時加強政府引導(dǎo)，發(fā)揮示范效應(yīng)，促進技術(shù)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化、市場化的形成。三是通過加強對現(xiàn)有可再生能源建筑應(yīng)用示范工程的測試調(diào)研[5]，分析當(dāng)前已實施項目在設(shè)計施工和實際運行管理中存在的問題，并進行系統(tǒng)節(jié)能效果分析，同時開展針對該地區(qū)的關(guān)鍵性技術(shù)研究，突破技術(shù)障礙，解決設(shè)計施工、運行管理及能耗監(jiān)測等方面的問題。

參考文獻

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