太阳能建筑一体化“变身”微排新能源

介绍，这种太阳能光电应用系统的设计，普遍适用于住宅、广场、道路等照明设施，通常安装在建筑物顶部、外侧等，以便最大限度吸收太阳光，既节约空间又节约能源。

近年来，行业内一些优秀企业不断创新和完善，尝试去综合解决可再生能源建筑的供暖、制冷、热水和照明问题，以实现建筑的低能耗或微能耗。据悉，北京世能中晶能源科技有限公司分别与清华建筑设计研究院、同济大学建筑设计院等科研院所深入合作、大胆创新，积极研发光电地热一体化建筑可再生能源技术。该技术将太阳能光电、太阳能光热、地热能作为基础能源，配合能源高效利用技术（能源梯级利用、蓄冷、蓄热）及能源存储技术，将供暖、制冷、照明、生活热水等常规建筑能源供应、输送，作为一个整体的系统来开发，以实现建筑的能源供应系统独立于常规的市政能源系统，从而最终构建建筑的可再生能源供应系统。该技术系统包括基础能源层、能源转化层和能源利用层。基础能源层由太阳能光电、太阳能光热和地热能3种可再生能源形式组成，根据不同的地理环境和可再生能源的条件，因地制宜进行有机的组合，如地热能特别丰富的地区，在具体设计时可将大部分负荷由地热能来承担，将太阳能光热作为一个补充，在满足建筑热工指标及空调负荷指标的前提下，尽可能将某一种可再生能源优势发挥充分，达到最优化的系统运行状况，实现建筑的微能耗或零能耗。

从2009年开始，北京世能中晶能源科技有限公司就在该领域开始了小规模的应用实验，实验项目取得了成功，供暖、制冷及生活热水供应满足设计要求，实际使用效果得到了用户的一致好评。2011年，北京世能中晶竞标国内规模最大的节能建筑项目——内蒙古国泰150万平米光电地热一体化建筑项目，并基本实施落成。该项目总建筑面积约150万平方米，主要有两大部分组成，一为住宅小区，建筑面积约80万平方米；二为建材市场和车站等附属建筑群，面积约70万平方米。该项目全部实现冬季供暖，夏季制冷和全年热水。

世能中晶按照当地地热资源的特点，采用以地热能为主，太阳能为辅的工艺路线，利用热泵技术与地热梯级利用技术，供应住宅及建材中心冬季供暖、夏季制冷及热水需求。地热结合热泵负担基础负荷，燃气锅炉负担尖峰负荷，生活热水部分采用地热尾水，在去除掉铁、锰、硫等元素后供入小区和建材中心。住宅小区末端则采用地板辐射采暖系统，建材中心主力店采用风机盘管系统，冬夏均可使用，建材中心无需供冷部分都采用地板辐射采暖系统。而置于建材中心屋顶的太阳能光伏列阵，提供机房用电和整个项目照明用电，既节能又敞亮。按照世能中晶的设计思路，该项目多出的投资在系统运行1年后即可收回，此后年收益约2千万元人民币左右，按照25年的运行时间计算，项目投资方可获近5亿元收益。该项目将地热能和太阳能的配合通过DCS智能控制系统，实现两种能源有机结合，最大程度上达到效率最优、效果最佳的运营指标，为今后可再生能源建筑设计和集成，提供了现实版的示范经验。

光电地热一体化建筑技术系统本身不消耗常规能源，也没有能源费用产生，是比较彻底的节能系统，非常适宜在建筑节能领域全面推广。“十二五”期间，建筑节能技术必将呈现出百花齐放的繁华局面，相信光电地热一体化建筑技术，必将成为大放异彩的节能奇葩。

未来以“太阳光”之名

让零耗能步步成真

当人们经历了电荒、水荒和油荒之后，已经开始意识到能源问题的严重性。不可再生能源匮乏的中国，能源消耗量占全世界的10%，位居世界第二，仅次于美国，而建筑能耗约占全国总能耗的30%，有些地区甚至达到50%。四平八稳的整改，已经无法应对迫在眉睫的短缺，确实是该下“猛药”的时候了。

随着当下“以人为本”设计理念的提出，人们对住宅的舒适性要求也越来越高，建筑能耗也随之增高。大量空调设备的安装令“城市热岛效应”日益严重，使环境日益恶化。其实，我国建筑节能的重点应为建筑本体的节能、采暖系统节能、提高照明和其他电器的效率、大型公共建筑节能。伴随科学技术的日新月异，能源短缺已不容忽视，节约能源已受到世界性的普遍关注，在我国亦不例外。目前，全世界有近30%的能源消耗在建筑物上，长此以往，将严重影响世界经济的可持续发展。因此，能源问题将成为本世纪的热门话题。

建设资源节约型社会，建筑节能是必然的发展趋势，节能是国家环境保护和节约能源政策的主要内容。节能减排在建筑业未来发展中，起着举足轻重的作用，尤其太阳能热水器逐渐走进千家万户，并扮演越来越重要的角色。新一轮政策扶持在国内更多城市展开，只有更多地区加入到建筑节能行列，节能减排目标才会更快实现。因此，适当的政府扶持不失为一种刺激方式。

在不可再生能源愈发紧张的今天，太阳能的节能优势愈发凸显。看似简单的太阳能热水器，节能减排效果非常明显，1平方米太阳能热水器每年可节约标准煤130～150公斤。截至2010年底，中国拥有太阳能热水器1.68亿平方米，每年可节约2000多万吨标准煤。按照“十二五”规划，2015年中国太阳能热水器拥有量将达4亿平方米之多，为全社会环保节能持续做出贡献。

建筑节能是执行国家环境保护和节约能源政策的主要内容，是贯彻国民经济可持续发展的重要组成部分。从上世纪80年代起，与建筑相关的科学技术开始蓬勃发展，楼宇自控、火灾监测、门禁系统等为当时的建筑增添了活力，但诸多系统都是独立运行的，缺乏整体性。作为全球楼宇自控领先企业的西门子楼宇科技集团，在绿色建筑、智能建筑方面已有所突破。对于建筑来说，能耗的70%来自于暖通和照明。仅是安装普通的楼宇系统，便可实现20%的节能效果。在此基础上，如果能适当应用先进的节能产品、技术和措施，不断优化运营，及时维护，楼宇的能耗水平会进一步降低。西门子用大量的实践证明，通过采用楼宇自控系统，医院、办公楼、商场等不同类型的建筑，都节省了很大的热能和电能。对于普通的楼宇系统来说，通风、供热、空调、照明、消防、安防等系统运行相对独立，西门子可通过楼宇解决方案，提供集成平台，整合相关系统。通过对太阳能、风能、储能、蓄能和智能电网的研究，将各种技术巧妙结合，使未来的楼宇更加绿色、智能和环保，实现零排放。遥想未来的趋势，必将是一个各自独立的建筑转变成建筑之间的相互融合，同时与智能电网、物联网相互呼应的一体化系统。

由于可再生能源包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能、海洋能等多种形式，所以开发利用可再生的世界性能源，是我国乃至全球持续发展战略的重要组成部分。太阳能既是一次性能源又是可再生能源，资源丰富对环境无污染，是一种非常洁净的清洁能源，应提倡在建筑中广泛应用。西部经济欠发达地区，往往又是太阳能资源丰富的区域，要加强集热、蓄热、导热等材料和技术的研发与推广；对于经济发达的沿海地区，夏季炎热、冬季阴冷，又具有冬季采暖、夏季空调的生活需求，因此应积极利用太阳能建筑新技术的投资优势，成为实施太阳能或水源热泵等采暖空调技术示范建筑的首选地区。

随着我国社会发展和人民生活水平的不断提高，稳定的热水供应已成为居民的基本生活需求之一，这也是太阳能热水设备及系统，与建筑一体化成为太阳能建筑领域发展最快项目的首因。对于不同的建筑类型和社会功能，在太阳能利用等领域应给予不同的示范导向和税收等激励政策。例如，对于公益性建筑采取强制推行太阳能利用的政策；对于商业性建筑给予税收等激励政策；对于量大面广的居住建筑，则实行税收激励政策、能源投资机制，以及业主有偿使用相结合的策略。节能建筑在实现建筑节能的同时，要为用户提供一个舒适健康安全的室内环境，代表着未来世界建筑的发展趋势，所以自然通风器前景十分广阔。当前，我国正处于城镇化和工业化的快速发展时期，建筑存量大、新建建筑多，地理气候特征多样化，加上与自然和谐相处的传统建筑文化，发展节能建筑具有巨大的潜力和独特的优势。近年来，我国积极组织实施了“节能建筑关键技术研究”、“城镇人居环境改善与保障关键技术研究”等国家科技支撑计划项目，在节能、节水、节地、节材和建筑环境改善等方面，取得了一大批研究成果，并在逐步推广中产生了良好效果。

当前，节能建筑技术相对成熟，就节能方案而言，改进寒冷气候区的外墙隔热和分区供暖系统，实行分户供热计量，在温暖气候区提高制冷和通风能效，注重遮阳、自然通风、隔热措施，以及改进炊事炉灶等，均是有效的节能措施。同时，高能效比的设备、太阳能热水装置、节能型家用电器和能源管理体系等，也都是成熟的建筑节能技术。当前和今后的一段时期，发展节能建筑，首先注意采用适当的技术，多采用世面上已有的低成本、简便且适用性强的成熟技术，如自然通风、遮阳、建筑墙体保温、建筑立面绿化和屋顶绿化等。其次，要营造健康环保的室内环境，将居住者的健康、人与人的和谐，与建筑节能、节材、节水、节地紧密联系，从而保持身体健康和激发工作热情，滋生行动潜力和创新潜力。再次，要充分利用可再生能源，将太阳能、风能、地热能、电梯下降的势能，以及人体活动产生的热能收集起来，令整体建筑成为一个能源的发生器，从而达到节能减排目的。当然，推广节能建筑需要努力提升全社会的认识，建立节能建筑理念传播、新技术新产品展示、教育培训基地，宣传节能建筑的理论基础、设计理念和技术策略，提高人们的正确认识，树立节约意识和正确消费观念，形成良好的社会氛围。

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