劉 敏

(濱州學(xué)院建筑工程學(xué)院,山東 濱州 256600)

1 國內(nèi)外能源消耗現(xiàn)狀

隨著經(jīng)濟的發(fā)展,人民對生活舒適度要求的提高,能源的需求量越來越大。目前,煤、石油、天然氣等化石能源仍然是主要能源來源。而建筑能源消耗作為三大耗能行業(yè)之一,對能源消耗量的影響至關(guān)重要。伴隨著房地產(chǎn)行業(yè)的興盛,建筑能源的消耗也越來越多。據(jù)統(tǒng)計,建筑的主要能耗,包括生活能耗,采暖制冷能耗等已經(jīng)占到社會總能耗的36%,采暖和空調(diào),占到20%。清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心發(fā)布的《中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告2017》中稱,我國北方城鎮(zhèn)采暖能耗占全國城鎮(zhèn)建筑總能耗的40%,為建筑能源消耗的最大組成部分。降低冬季采暖耗能可以直接降低建筑總耗能所占的比例。

2 被動屋(PassivHaus)

為了減少建筑能耗,歐洲制定了建筑物能效指令。基于能源指令,各國相繼出臺了一個更高層次的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)——被動屋(PassivHouse)。1988年瑞典隆德大學(xué)的阿達姆森教授和德國的菲斯特博士首先提出這一概念,他們認(rèn)為“被動房”建筑應(yīng)該是不用主動的采暖和空調(diào)系統(tǒng)就可以維持舒適室內(nèi)熱環(huán)境的建筑。那么涉及被動房的,有兩個方面的限定：一是能耗指標(biāo),二是室內(nèi)舒適性指標(biāo)。各個國家對被動屋的要求也是不一樣的。

中國被動屋：上海的漢堡之家是中國第一個比較成功的被動屋,是上海世博會德國漢堡市城市最佳實踐區(qū)案例館。“漢堡之家”每平米一年消耗相當(dāng)于50度電的能量,僅相當(dāng)于普通辦公樓的1/4。它在屋頂上安裝的光能利用設(shè)備可以提供建筑所需電能的90%,而地源熱泵裝置則為整個建筑的制冷和供暖供給能量。

德國規(guī)定的“被動房”需要的外部能源只有普通房屋的10%,但是上海的氣候條件與德國相比,太陽光能供熱量較多,所以“漢堡之家”外部能源消耗量與之相比更少。

3 零炭房

與被動屋相比,零炭房要求基本不消耗煤炭、石油、電力等不可再生能源,就能維持建筑的正常運轉(zhuǎn)需要。零碳建筑的主要特點是除了強調(diào)建筑圍護結(jié)構(gòu)被動式節(jié)能設(shè)計外,將建筑能源需求轉(zhuǎn)向太陽能、風(fēng)能、淺層地?zé)崮?、生物質(zhì)能等可再生能源,為人們的建筑行為,為人類、建筑與環(huán)境和諧共生尋找到最佳的解決方案,例如光伏,太陽能熱利用,生物質(zhì)能,SWEC等。

自供零能耗建筑,指所有的需求都通過本地提供,無需外部電網(wǎng)連接滿足,完全可以自給自足。這種情況現(xiàn)在的技術(shù)還達不到,天氣的變化直接影響建筑的供能情況。

網(wǎng)點零供能指本地自供完全能夠滿足需求,但是供需并不是每個時段都平衡,一年之內(nèi)供需平衡。

生命周期內(nèi)零耗能指本地自供完全能夠滿足對初級能源需求,供需并不是每個時段都平衡,建筑無生命周期內(nèi)供需平衡。

如何能夠使房屋實現(xiàn)零碳能源供應(yīng)是實現(xiàn)零碳建筑的主要研究內(nèi)容?，F(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用的零碳的能量供應(yīng)技術(shù)有：①太陽能間接供熱水系統(tǒng)。②地緣熱泵系統(tǒng)。地源熱泵埋管方式有三種：垂直埋管、水平埋管鋪設(shè)于地表層、地表水。③熱電聯(lián)產(chǎn)(CombinedHeatandPower-CHP)將不同品位的熱能分級利用(即高品位的熱能用于發(fā)電,低品位的熱能用于集中供熱),提高了能源的利用效率,減少了環(huán)境污染,具有節(jié)約能源、改善環(huán)境、提高供熱質(zhì)量、增加電力供應(yīng)等綜合效益。

4 零炭房應(yīng)用案例

英國貝丁頓生態(tài)村(BedZED)就是試圖把理想狀態(tài)搬進現(xiàn)實。此項目于2000年10月啟動,2002年03月竣工。BedZED的由99個超級隔熱的住宅大小、工作場所和社區(qū)設(shè)施。它的目的是滿足居民的所有能源需求,并在未來某一天提供40輛電動汽車的潛力。BedZED所有的熱能和電能均由該社區(qū)的熱電聯(lián)產(chǎn)工廠CHP提供。

CHP的燃料為附近地區(qū)的樹木修剪廢料,燃燒爐是一種特殊的燃燒器,木屑在全封閉的系統(tǒng)中碳化,發(fā)出熱量并產(chǎn)生電能。燃燒過程中不產(chǎn)生二氧化碳,其凈碳釋放為零。還有便利的公共交通網(wǎng)絡(luò),雨水收集和中水回(用水量減少50%),共享的社區(qū)和休閑區(qū)。貝丁頓生態(tài)村最終實現(xiàn)了取暖需求比英國平均水平低90%,電器和照明耗電比平均水平低33%,但是這仍然高于預(yù)期。

5 總結(jié)

從個案研究的證明實現(xiàn)零碳操作并不簡單,設(shè)計成零碳建筑不一定能按零碳執(zhí)行。未達到零碳的原因有以下幾個：1)設(shè)計階段低估了能源需求量。2)高估了可再生能源的提供量。3)設(shè)備運行不佳。但盡管零炭房在英國的案例沒有成功,但是,貝丁頓社區(qū)仍然可以作為低能源消耗社區(qū)的一個成功的例子。新的建筑節(jié)能技術(shù)將不斷引入我們?nèi)粘Ｉ罹幼〉慕ㄖ镏?我們也在通過不斷的努力與探索,讓真正的零碳建筑逐步進入人類的日程生活中。