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桂林可再生能源建筑正在进行 零耗能住宅或成未来趋势

桂林房产  发布日期:2015/7/31 6:07:49
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图为市妇女儿童医院的屋顶的太阳能管,现在新建的太阳能制热设备一般采用太阳能板。

万翔说,太阳能制热设备将水制热后进入这些水箱。

阳光e家

地源热泵制冷制热示意图。

    如何将“听上去很美”的绿色建筑“变现”为“用上去很美”,桂林相关领域的专业人士正在进行着孜孜不倦的探索———

桂林可再生能源建筑:正在进行时

新闻背景:近年来,可再生能源与建筑的结合,已成为发展节能建筑的必然趋势。2011年7月,桂林成为国家可再生能源建筑应用示范试点城市。试 点期间,全市累计完成98个示范项目,总节能量(理论值)约为9705万千瓦时,每年可减少二氧化碳排放量约84176吨,减少二氧化硫排放量约777 吨,减少氮氧化物排放量约227吨。桂林的试点工作得到了自治区可再生能源建筑应用示范城市验收组的高度认可,顺利通过了验收。桂林实施的可再生能源项 目,技术类型多样,为广西可再生能源区域性推广积累了丰富经验;同时,在推广过程中,人们也发现了一些不足之处,有待进一步改进。

在各类可再生能源中,太阳能的应用技术现已较为成熟,使用也日益普遍——— 越来越多市民家中用上了太阳能热水器,而分布式光伏发电也引起了不少人关注,个别市民还在家中尝试自建小型光伏发电站,既解决了自用,还可以出售给供电部 门。在全市101个各类示范项目中(包括98个已完成项目及3个在建快完成项目),太阳能光热项目也是使用最普遍的,累计有73个。

市妇女儿童医院是我市较早在公共建筑推广使用再生能源的单位,早在2005年就投资100多万元,安装了太阳能制热设备。7月23日下午,记者在该院综合楼楼顶看到了这套太阳能制热设备,设备包括太阳能管和储水箱,另外还有一些类似空调的设备。

“我们这里改造的时间较早,当时用的是太阳能管,现在一般是用太阳能板,吸收光能的面积更大;这些类似空调的设备则是空气能热泵。”该院总务科 副科长万翔介绍,过去由于技术限制,医院也曾长期使用锅炉烧热水,烧锅炉用的是柴油,燃烧时通过烟囱排放到空气中会对环境产生影响。另外,前些年油价的持 续上涨,使得医院在能源方面的开支也不断增加。从2005年起,医院启动了节能改造工作,当年安装了一个太阳能热泵系统,每天可以生产18吨热水,基本满 足了住院病人的需要。随着医院的发展,到2010年时,病床数量已从2005年的400张增加到600多张,原有的太阳能热泵系统供水能力已显得有些不 足,为此,医院又新装了空气能热泵,锅炉也彻底淘汰,目前太阳能制热设备和空气能热泵累计每天可制热水50吨左右,完全可满足住院病人需要。

万翔说:“我们的建筑节能改造工作一直在推进,近两年,医院又把全院的日光灯管更换成LED灯管,节能效果更显著。今年每月的电费跟2013年比大约下降了8%。”

如果说在原有建筑基础上安装太阳能设备可以达到节能效果,那么桂林理工大学推出的一栋“零耗能”的实验性住宅——— 阳光e家,或者会成为未来建筑行业发展的趋势。

24日上午,记者来到桂林理工大学,在该校土木与建筑工程学院附近的一块空地上看到了阳光e家。这是一栋仅有一层的木屋,周身粉刷着棕褐色的油 漆。走进木屋首先进入的是客厅,有空调、冰箱、电视等电器。“冰箱是一直开着的,其他电器有人参观或开会时才开,这栋房子自己发电足以满足需要。”该校土 木与建筑工程学院副院长王磊教授说,阳光e家使用了太阳能光伏发电设备,太阳能板安装在屋顶,共44块,发电功率为11千瓦,每年发电量为5000到 6000度,一般三口之家每月用电也就200到300度,这个建筑严格说来算是“负耗能”建筑。

王磊掏出手机点了几下屏幕,客厅里的灯亮了,空调也开了。原来,在他手机里安装了一个建筑智能化系统,可以控制木屋里的所有家电,甚至还可以打开百叶窗。

客厅和卧室之间有个中庭,里面种了许多植物,中庭上方的百叶窗是可以打开或者关闭的,中庭四周则用玻璃封闭起来。“在炎热的天气关闭百叶窗避免 光照以实现降温;在寒冷的天气打开百叶窗,光照可使中庭升温,从而利用中庭产生一个小的温室效应,再与室内交换能量,达到降温或升温的效果,实现被动节 能。”他说。

另外,这栋房子还安装了中水处理系统,使用陶瓷膜过滤处理生活污水(如洗衣服、洗手、洗澡产生的废水),过滤后的水可用于浇花、拖地。地基则采用了部分再生混凝土(即建筑垃圾回收再次利用,如旧混凝土柱、梁粉碎后作为骨料进行加工)。

王磊介绍,阳光e家实际上是该校在参加2013中国国际太阳能十项全能竞赛时,与美国阿尔弗雷德大学及阿尔弗雷德州立学院合作设计建造的实体作品,并在比赛中获得了“能耗平衡奖”。现在,则作为学院的一个科研和教学实践基地。

“这栋房屋造价多少?短期内是否具备推广价值?”记者问。

王磊说:“因为是参加比赛,选择的实木材质、家电设备等均比较高端,相对造价较高,因为整体是实木的,每年还要花费一定资金维护。如果房屋不使用全实木建造,也不用高端的电器设备,成本不会太高。未来,这种建筑可在市区别墅区,或经济较发达的乡镇、农村推广。”

记者在采访中获悉,试点期间,我市完成建设的98个可再生能源建筑及在建快完成的3个项目中,主要使用了5种不同的可再生能源,除了上述的太阳能光热外,还有两个采用污水源热泵,6个采用土壤源热泵,13个采用地表水源热泵,7个采用了地下水源热泵。

污水还能成为制热、制冷能源?听起来似乎有些令人匪夷所思,但我市已有两家单位成功完成了相关项目,节能效果较为显著。

上窑污水处理厂于2012年建设的办公楼污水源热泵空调系统就是其中之一。“城市污水具有量大、温度相对稳定、季节变化幅度小、冬暖夏凉等特 点,可将其作为冷热源。在冬季,污水温度高于室外温度,夏季温度则低于室外温度,仅仅消耗少量电能,采用相关处理设备可将污水中的热能提取出来送入中介设 备,再传递给热泵主机形成高温水用以冬季供暖,低温水用于夏季制冷。”上窑污水处理厂办公室负责人说。

据相关资料显示,目前国内城市低位废热约有四成存在污水中,通过设备合理回收这部分低位热量,可将城市污水处理的水量和热量同时回收起来,实现城市废热的再利用、变废为宝。

该负责人表示:“我厂每年处理的污水超过千万吨,用于污水源热泵的仅是极少量,足以够空调设备使用。如果更多单位能把排放的污水使用起来,整体的节能效果更加明显。”

在一些新建的住宅小区,还利用土壤源(地源)热泵实现节能效果。记者在市区A住宅小区8号楼地下一层的地源热泵机房看到,机房里有一位设备工程 师正在检查设备运行情况,机房左侧立有四台地源热泵机组,通过这一设备可以利用土壤温度与空气气温的温差制成可供空调使用的冷热风或者生活用热水。而机房 里两排黑色管道也格外吸引人眼球。据介绍,这些管道是用来传输空调用的暖气和冷气,以及24小时生活热水。管道中间还立有一个红色的方形设备,用于管道脱 气。机组采用电脑控制,电脑内置的系统时刻检查设备各部位的运转情况。

据这位工程师介绍,该小区整套地源热泵系统投资共1200万元,目前已经试运行半年,一切运转正常,可供整个小区20栋楼居民使用。该套设备通 过采集地下热源,经过加热泵加热到53℃恒温,供给各户业主使用。例如,冬天0℃的自来水进入管道,经过地下100米深处埋置的地热吸收设备,提高自来水 的原始温度,再经过加热泵加热到53℃,中间可省去20多摄氏度的加热过程,可以极大节约能源。

那么使用土壤源实现的节能效果是否稳定呢?有些专家也有不同观点。

王磊认为,在夏热冬冷地区使用地源热泵技术效果最佳,冬季取热、夏季取冷,有利于地下储能体的热平衡。当从地下提取冷量和热量不平衡时,地下温 度场势必会发生变化。这种情况下,就需要周边环境对地源热泵所处的储能体进行能量补给与平衡,如果平衡无法恢复,地源热泵的运行效率就会逐渐降低。因此, 现在有的地方的地源热泵刚开始做的时候很节能,时间一长效率就越来越低,也许五年以后节能效果就很差了。造成这种现象的原因是多方面的,其中未能充分考虑 地源热泵技术项目所在地的气候环境特点与地质条件是一个重要原因。另外,当地下热平衡发生变化时,其对周边环境、植被以及土体本身性能的影响也需要深入研 究。

王磊说,目前,桂林理工大学正在对桂北岩溶地区典型岩土类型、地下水位变化、土体热湿迁移的换热特性,以及浅地层热交换机理开展相应研究。桂林岩溶地质条件下的适用性研究将会推动地源热泵技术等建筑节能技术在我市的转化应用。

“可再生能源在建筑中的广泛使用,对于节能减排意义重大。目前,我市已出台多项措施,在政策、资金等方面对这类建筑给予扶持,民用建筑节能项目 还可依法享受税收优惠。住建部门将采取措施,在更多公共建筑、住宅小区推广使用可再生能源,为桂林的蓝天碧水做出更大贡献。”市住建委技术科负责人说。

该人士说,人们在日常生活中可能经常听到“绿色建筑”的概念,但对可再生能源建筑了解不多。我们平时所说的绿色建筑是最大限度地节约资源、保护 环境、减少污染,为人们提供健康、适用和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑,可以说是可再生能源建筑中综合节能水平比较高的建筑。在现阶段,要把所有 建筑都改建为绿色建筑不太现实,通过一些措施改建为可再生能源建筑却较为容易。

该负责人介绍,桂林在开展国家可再生能源建筑应用示范试点城市建设期间,取得较为突出的成绩。但随着试点工作的推进,也发现了一些不足之处。其 中最大的问题在于相关专业人才较为缺乏,在设备出现故障时可能难以处理。“如果要大面积推广可再生能源设备,特别是在居民小区中推广,这些设备在设计安装 时,就必须增添一些‘傻瓜’功能,使外行人也容易上手。”她说。

该负责人表示,“傻瓜”功能应该说是未来可再生能源建筑发展的一个趋势,毕竟,让多数人可以较为容易上手,对于加快推广这类建筑意义重大。如我 市某中学安装了一套太阳能制热设备,在运行一段时间后发现效果不理想,用电量似乎比以前更多。市住建委得知这一情况后派出专家到该校调查发现,原来是旧的 热水系统和新的太阳能系统衔接出现问题,所以热水还是通过旧系统进行使用,根本没有使用新系统,也就没有达到节能效果。最后,专家只是简单地修改一个管 道,关闭了一个阀门,新系统即可顺利使用,实现节能。如果这套设备具备“傻瓜”功能,可能该校在系统运行几周后就会发现问题并及时进行处理。

在各类可再生能源建筑中,推广较快的是太阳能制热设备,但如果在所有建筑的楼顶都安装太阳能板,是否“美观”也值得研究。尤其是对于桂林这样的 旅游城市来说,景区周边建筑顶部的太阳能板数量过多,可能会影响城市风貌。另外,在屋顶开展绿化也是一种积极的环保行为,如在建筑顶部大面积安装太阳能板 后,会占据绿化面积,如何将两者协调起来,也值得大家研究。(桂林日报记者徐莹波 实习生陈晓莉 文/摄)


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文章来源:新浪乐居
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