畢 興 鎖

(山西省建筑節(jié)能監(jiān)管中心，山西 太原 030013)

由于能源緊張，環(huán)境污染，氣候變暖，可再生能源越來越受到人們的重視，世界各國競相開發(fā)利用。建筑能耗占到總能耗的24%左右，所以，開展可再生能源在建筑中的應用研究，對保護環(huán)境、節(jié)能減排和綠色發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義和長遠利益。為了貫徹落實《節(jié)約能源法》《可再生能源法》和《民用建筑節(jié)能條例》，有效地減少能耗、降低污染和調整能源結構，各地區(qū)應大力開展可再生能源建筑的推廣應用，根據(jù)當?shù)氐目稍偕茉吹馁Y源條件，結合城鄉(xiāng)規(guī)劃建設，編制可再生能源建筑推廣應用的規(guī)劃，制定推廣實施方案和實施計劃。結合近幾年的工作實踐，對可再生能源建筑推廣應用的區(qū)域劃分，提出自己的初步想法。

1 可再生能源建筑推廣應用區(qū)域劃分的定義

可再生能源是指太陽能、風能、地熱能、生物質能、水能和海洋能等非化石能源?？稍偕茉丛诮ㄖ型茝V應用，是指在建筑供熱、供暖、空調和供電等系統(tǒng)中，采用太陽能、地熱能、生物質能等可再生能源，系統(tǒng)提供全部或部分建筑用能的應用形式?？稍偕茉唇ㄖ茝V應用區(qū)域劃分，是根據(jù)不同地區(qū)某種可再生能源資源分布情況及其在建筑中推廣應用的可行性分析，結合城鄉(xiāng)規(guī)劃建設要求，劃分出某種可再生能源可能在建筑推廣應用的區(qū)域?？稍偕茉唇ㄖ茝V應用區(qū)域劃分的結果，一般用一定比例尺的可再生能源建筑推廣應用區(qū)劃圖表示，即在地圖上，標出可再生能源建筑應用區(qū)域劃分的結果，從而為可再生能源的資源開發(fā)、建筑推廣應用規(guī)劃編制、可再生能源建筑利用廠址選擇和勘察設計等提供必要的依據(jù)。

2 可再生能源建筑推廣應用區(qū)域劃分的原則和要求

可再生能源建筑推廣應用區(qū)域劃分的總體原則是：資源條件有利、堅持因地制宜、結合規(guī)劃建設、分類指導推廣、堅持綠色發(fā)展和全面協(xié)調可持續(xù)發(fā)展?？稍偕茉唇ㄖ茝V應用區(qū)域劃分的具體要求如下：

1)可再生能源的分布范圍、分布特點和具體資源的強度與總量指標，滿足一定規(guī)劃區(qū)、住宅小區(qū)或單體建筑的利用；2)可再生能源所在地的地質、地理、地貌、氣候等環(huán)境條件，有利于建筑的應用開發(fā)；3)可再生能源建筑推廣應用的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益明顯；4)區(qū)劃必須結合當?shù)爻青l(xiāng)規(guī)劃建設的實際情況，以利于可再生能源在建筑中推廣應用。

3 可再生能源建筑推廣應用的區(qū)域劃分

3.1 可再生能源建筑推廣應用區(qū)劃的分類

可再生能源建筑推廣應用的區(qū)劃研究，依照其涉及的內容和最終提供的成果大致可以分為如下類別：

1)可再生能源建筑可利用能源總量分布區(qū)劃。此種區(qū)劃以潛在的可再生能源種類(如太陽能、淺層地熱能、城市污水、風能、生物質能、工業(yè)廢氣等)的總量、特征強度指標及其空間分布作為研究內容，并提供相應成果。

2)可再生能源建筑推廣應用區(qū)劃。此種區(qū)劃，是根據(jù)可再生能源的總量和特征強度指標，結合城鄉(xiāng)規(guī)劃建設，以可再生能源在建筑中推廣應用的可能范圍為研究內容，并提供相應的成果。

3)可再生能源建筑推廣應用重點區(qū)域劃分。此種區(qū)劃，是在可再生能源建筑推廣應用區(qū)劃的基礎上，結合近期一段時間城鄉(xiāng)建設重點和財力、物力等情況，確定可再生能源建筑推廣應用的重點范圍和重點工程項目。

3.2 可再生能源建筑推廣應用區(qū)劃考慮的因素

下面主要討論太陽能、風能、地熱能、污水熱能、工業(yè)余熱和生物質能在建筑中推廣應用區(qū)劃時所考慮的因素。

3.2.1太陽能

我國具有豐富的太陽能資源。根據(jù)國家氣象行業(yè)標準QX/T 89—2018太陽能資源評估方法，我國太陽能資源豐富程度等級劃分為：最豐富、很豐富、豐富和一般。太陽能在建筑中推廣應用區(qū)劃所考慮的因素如下：

1)太陽年輻射總量；2)年日照時數(shù)(h/年)或平均日照時數(shù)，日照時數(shù)大于6 h的天數(shù)；3)日照標準；4)氣候條件：近10年(或歷史年份)平均每年陰雨天數(shù)；5)地理條件：所處地理緯度適合太陽能利用；6)地形地貌和場地條件：城鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)或住宅小區(qū)所處位置的地形地貌和植被情況有利于太陽能利用。例如，位于山的南坡，盆地的北緣，地勢開闊和無植被遮擋等；7)在建筑中推廣應用太陽能熱水系統(tǒng)時，除考慮當?shù)氐奶柲苜Y源條件和場地條件外，尚應綜合考慮當?shù)丨h(huán)境溫度、水質條件、建筑形式、建筑布局和建筑空間組合等。

3.2.2風能

我國風能資源比較豐富，主要是風力發(fā)電。風能在建筑中的應用不是很廣泛，建筑中應用的主要形式是戶型風力發(fā)電、高層建筑風力發(fā)電和風力發(fā)電并網(wǎng)后再輸送利用。風能在建筑中推廣應用區(qū)劃所考慮的因素如下：

1)本地風能資源總儲量；2)風速和風向；3)年平均風速，最大風速，最小風速；4)年平均風速大于Xm/s的天數(shù)；5)地理條件：城鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)域或住宅小區(qū)所處的地理位置或附近地區(qū)，適合于安裝有關風力發(fā)電的設備；6)地形地貌條件：規(guī)劃區(qū)域或住宅小區(qū)所處的地形地貌條件，不阻擋主導風速風向，有利于應用。

3.2.3淺層土壤熱能

淺層土壤熱能在建筑中推廣應用區(qū)劃所考慮的因素如下：1)淺層土壤地熱能潛力，單位溫差儲量；2)適合于淺層土壤地熱能開發(fā)的土質條件、土層分布和土層結構。風化巖層、礫石層和地下水流動性差的土層，一般不適合淺層土壤源熱泵系統(tǒng)的推廣應用;3)淺層土壤的溫度及其隨深度的變化；4)淺層地下水的靜水位、溫度、水質；5)地下水徑流方向和流速；6)凍土層厚度；7)淺層土壤地熱能可以供冷(或供熱)的建筑面積。當土壤源熱泵系統(tǒng)的應用建筑面積在3 000 m2～5 000 m2時，宜進行巖土熱響應試驗，提供巖土的熱物性參數(shù)；當土壤源熱泵系統(tǒng)的應用建筑面積不小于5 000 m2時，應進行巖土熱響應試驗，提供巖土的熱物性參數(shù)。當應用建筑面積不小于10 000 m2時，進行巖土熱響應試驗的測試孔數(shù)量，不應少于2個。

3.2.4淺層地下水熱能

淺層地下水熱能在建筑中推廣應用區(qū)劃所考慮的因素如下：

1)淺層地下水分布、徑流方向及其熱能資源的儲量；2)淺層地下水的靜水位、溫度、水質；3)含水層的土質條件：一般為砂土，粉土和粘土層一般不適合淺層地下水熱能的利用與開發(fā)；4)與地下水回灌相關的土層的物理力學指標，必要時應進行地下水回灌試驗；5)適合于地下水熱能開發(fā)的含水層的富水性和滲透性；6)地下水熱能可以供冷(或供熱)的建筑面積。

3.2.5深層地熱能

深層地熱能在建筑中推廣應用區(qū)劃所考慮的因素如下：1)深層地熱能資源的分布與其熱能資源的儲量，允許開采量；2)地熱田(溫泉點)的位置、分布深度及熱水溫度；3)現(xiàn)已勘探地熱田(溫泉點)所處的地質構造單元、巖土層的結構；4)深層地熱田(或溫泉點)所處位置與城鄉(xiāng)規(guī)劃區(qū)或工程建設的關系。如溫泉是否在規(guī)劃區(qū)范圍，距所建工程的距離是否合適等；5)深層地熱能允許開采量可供建筑物冬季采暖的面積。

3.2.6污水熱能

全國每年排放的城市生活污水為500億t左右。按照使用中溫度升高或降低5 ℃計算，若全部開發(fā)所貢獻的熱或冷為10億GJ。這個熱量可供20億m2建筑采暖。污水熱能資源在建筑中推廣應用區(qū)劃所考慮的因素如下：

1)城鎮(zhèn)污水源的分布及污水的流向分布；2)城鎮(zhèn)污水處理廠的分布及其所處理污水的覆蓋范圍；3)污水處理后中水溫度；4)污水處理廠處理水量及相關的熱能量；5)污水處理廠與周圍建筑或附近建筑的關系，可以提供建筑物冬季采暖的面積。

3.2.7工業(yè)余熱

工業(yè)余熱資源主要分布在電力、化工、冶金、鋼鐵、制藥和建材等行業(yè)。工業(yè)余熱在建筑中推廣應用區(qū)劃所考慮的因素如下：

1)具有一定規(guī)模的可供利用余熱的工業(yè)企業(yè)的分布；2)具體某一企業(yè)產(chǎn)生工業(yè)余熱的溫度和工業(yè)余熱的能量，企業(yè)年產(chǎn)出多少能量的余熱具有再利用價值；3)某一企業(yè)可回收利用的余熱能量，可供建筑采暖的面積；4)某一企業(yè)工業(yè)余熱利用推廣可能覆蓋的城區(qū)范圍。

3.2.8生物質能

生物質能主要分布在廣大的農村。隨著城鎮(zhèn)化的發(fā)展，農村分散人口逐步向城鎮(zhèn)聚集，為生物質能集中利用和提高用能效率提供了可能，所以生物質能在建筑中推廣應用，主要考慮在村鎮(zhèn)建設中應用。生物質能在村鎮(zhèn)建筑中推廣應用區(qū)劃所考慮的因素如下：

1)農作物的種類及其分布的范圍；2)一定區(qū)域范圍內農作物秸稈的總量及相應的熱能儲量；3)生物質分布的地理環(huán)境：平原或山區(qū)，平原地區(qū)有利于植物生長和收集利用；4)生物質分布的氣候環(huán)境：氣候條件是否有利于植物的生長，可否提供大量的生物質；5)生物質能分布的區(qū)域與鄉(xiāng)村建設規(guī)劃或村鎮(zhèn)位置的空間關系，應有利于生物質能的集約化綜合開發(fā)利用。

3.3 可再生能源建筑推廣應用的區(qū)劃思路

可再生能源在建筑中推廣應用的區(qū)劃思路見圖1。

4 結語

在編制可再生能源建筑推廣應用區(qū)域劃分的時候，建議注意以下幾點：

1)可再生能源在建筑中推廣應用的區(qū)域劃分，不同于可再生能源資源區(qū)劃(或劃分)，它必須考慮在單體建筑、住宅小區(qū)以至于一定范圍的城鄉(xiāng)規(guī)劃區(qū)內可以有效利用。但可再生能源在建筑中推廣應用的區(qū)劃，應充分利用可再生能源資源區(qū)劃的成果和資料。

2)淺層(或深層)地下水熱能在建筑中利用，一定要考慮地下含水層的地質結構和土層的物理力學指標，要有利于水資源的循環(huán)利用，不能造成水資源浪費或污染。

3)可再生能源在建筑中推廣應用時，要依據(jù)能源政策，結合城鄉(xiāng)規(guī)劃、工程建設場地條件、氣候條件和建筑布局等情況，開展經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益綜合評價。