摘要：通過調(diào)研廣西多種功能類型民用建筑項目可再生能源的應(yīng)用現(xiàn)狀，分析這些項目在運營過程中普遍存在的問題，提出不同民用建筑可再生能源適用類型建議，以期為廣西未來在建筑可再生能源使用的相關(guān)政策考量上提供一些參考。

關(guān)鍵詞：廣西；民用建筑；可再生能源；應(yīng)用現(xiàn)狀；適用類型

引言

在“雙碳”背景下，建筑作為主要的用能終端，其能源消耗占全社會能源消耗的20%左右。通過合理利用可再生能源，實現(xiàn)降低化石能源消耗量的目標，對我國“雙碳”目標的實現(xiàn)具有重要意義[1]。廣西壯族自治區(qū)（簡稱“廣西”）屬于能源資源匱乏地區(qū)，2020年一次能源生產(chǎn)量約為3800萬tce。但作為我國的南方地區(qū)，廣西因其獨特的地理氣候條件，擁有著豐富的太陽能、地表水、地下水、巖土熱源及風能等可再生能源[2]。本文通過調(diào)研廣西大量不同類型功能民用建筑的可再生能源應(yīng)用現(xiàn)狀，分析其在使用過程中存在的問題，總結(jié)經(jīng)驗教訓，提出各類建筑更符合運維特性的可再生能源應(yīng)用類型，讓可再生能源應(yīng)用系統(tǒng)在建筑領(lǐng)域發(fā)揮其該有的能效、該有的應(yīng)用年限，以促進廣西節(jié)能減排工作的有效落實。

1廣西民用建筑可再生能源應(yīng)用類型的現(xiàn)狀調(diào)查

對廣西的主要城市（南寧市、桂林市、柳州市等）現(xiàn)有的數(shù)百個民用建筑項目從技術(shù)方案、施工建設(shè)和運行效果等方面進行深入的調(diào)研和評估，充分掌握廣西民用建筑可再生能源應(yīng)用技術(shù)類型、系統(tǒng)現(xiàn)狀與應(yīng)用效果、存在問題，綜合評估各類型可再生能源技術(shù)實施及運營管理的合理性。

2調(diào)查建筑類型及人員對象

2.1建筑類型

調(diào)查范圍主要針對民用建筑，調(diào)研范圍廣泛，基本已覆蓋各種建筑類型。其中，居住建筑包含住宅、宿舍、公寓；公共建筑包含辦公、酒店、醫(yī)療、交通、文化、體育、教育及綜合建筑。

2.2人員對象

調(diào)研對象包括建設(shè)單位、產(chǎn)權(quán)使用單位、物業(yè)單位、施工企業(yè)、設(shè)計單位等相關(guān)人員，從前期規(guī)劃建設(shè)到后期使用維護，使調(diào)研結(jié)果更接近于真實。

3廣西主要可再生能源應(yīng)用類型分析[3]

3.1太陽能系統(tǒng)

太陽能系統(tǒng)主要有光熱技術(shù)和光電技術(shù)。其中，光熱技術(shù)原理是通過太陽能集熱器吸收太陽輻射熱能來加熱水的技術(shù)；光電技術(shù)是根據(jù)光伏效應(yīng)原理，將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)。光熱技術(shù)和光電技術(shù)均具有節(jié)能、安全、環(huán)保等優(yōu)勢，安裝周期短，維護相對簡單且初投資較低，但受晝夜及陰晴等氣象條件影響較大。

3.2地源熱泵系統(tǒng)

地源熱泵系統(tǒng)能效比較高，系統(tǒng)穩(wěn)定，運行費用低，可充分利用低品位熱源，供冷時省去了冷卻水塔，避免了冷卻塔的噪音、霉菌污染及水耗，同時不會向空氣中排放熱量，無污染物排放，可緩解城市熱島效應(yīng)，但初期投資成本較高。

3.2.1地表水 （污水） 源熱泵技術(shù)

地表水（污水）源熱泵技術(shù)是利用地表水（污水）作為制冷、供暖和供生活熱水冷熱源的一種可再生能源利用技術(shù)。水源距離項目直線距離不宜大于500m，取、退水管道長度不宜大于1200m。

3.2.2地下水（地）源熱泵技術(shù)

地下水（地）源熱泵技術(shù)是利用地下水（巖土）作為制冷、供暖和供生活熱水冷熱源的一種可再生能源利用技術(shù)。

4各功能類型民用建筑可再生能源應(yīng)用適用類型分析

4.1住宅建筑

4.1.1現(xiàn)狀分析

住宅建筑在用能特點上有著大量的生活熱水需求，生活熱水能耗約占住宅建筑能耗的20%[4]，而且該類型建筑的可再生能源應(yīng)用主要形式為在屋面安裝集中式的“太陽能+空氣源熱泵系統(tǒng)”為用戶提供生活熱水。但在調(diào)查過程中卻發(fā)現(xiàn)，大量住宅建筑的可再生能源系統(tǒng)處于閑置或者是廢棄狀態(tài)。分析原因，一方面是住宅建筑一般按樓棟或單元設(shè)置有獨立的可再生能源系統(tǒng)，受入住率的影響較大，當入住率低于1/3時，如果啟用可再生能源系統(tǒng)，經(jīng)濟效益較差，因此如果在短期內(nèi)無法保證入住率的情況下，多數(shù)業(yè)主選擇了不啟用可再生能源系統(tǒng)，這是造成可再生能源系統(tǒng)閑置或者廢棄的主要原因。另一方面是可再生能源系統(tǒng)的效益及后期管理未與物業(yè)管理單位進行有效掛鉤，使可再生能源系統(tǒng)常處于無人監(jiān)管狀態(tài)。

4.1.2適用類型

綜合考慮住宅建筑產(chǎn)品定位、銷售客戶群、入住率、建筑層數(shù)，以及后期運營管理的特征，對采取有效措施能保障入住率的住宅建筑，在建筑屋面可滿足供應(yīng)全樓生活熱水的情況下，應(yīng)采用在屋面安裝集中式的“太陽能+空氣源熱泵”給住宅建筑提供生活熱水；對無法采取有效措施保障入住率的住宅建筑及建筑屋面無法滿足全樓熱水需求的高層或超高層住宅建筑，可采用太陽能光電系統(tǒng)對建筑公共區(qū)域提供用電或者采用“分戶式太陽能+空氣源熱泵系統(tǒng)”提供熱水。

4.2宿舍建筑

4.2.1現(xiàn)狀分析

宿舍建筑在用能特點上也有著大量的生活熱水需求，且用能特點比較集中，沒有住宅建筑的入住率問題。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)宿舍建筑的可再生能源系統(tǒng)都采用“太陽能+空氣源熱泵系統(tǒng)”，且都能投入使用，達到了較好的節(jié)能效果。但也存在一些問題，如用能效率低，提供的熱水量不能滿足實際使用的要求、容易出現(xiàn)故障。分析原因，一方面是投入使用后對設(shè)備的維護管理問題，造成系統(tǒng)效率低下，縮短了系統(tǒng)的使用壽命。另一方面是相關(guān)管理工作人員缺乏專業(yè)知識，在系統(tǒng)出現(xiàn)一些早期癥狀的時候無法及時發(fā)現(xiàn)并采取措施。

4.2.2適用類型

宿舍建筑一般來說主要是多層建筑，只要對屋面有效利用就可有效保障全部生活熱水的供應(yīng)。因此，宿舍建筑仍建議采用“太陽能+空氣源熱泵系統(tǒng)”，但需重點關(guān)維護管理問題。

4.3公寓建筑

4.3.1現(xiàn)狀分析

公寓建筑是可用作公寓式辦公、公寓式酒店的混合式公寓，用能特點比較復雜，且運維模式有較多不確定性，以及存在一定的入住率問題。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，很多公寓建筑在設(shè)計過程中為滿足政策要求，將建筑設(shè)計為單一功能，然后選用單一的可再生能源系統(tǒng)，項目投入運營后，因功能的變動，部分可再生能源因不適用而閑置。

4.3.2適用類型

針對投入運營后建筑功能不確定的公寓建筑。首先，可在設(shè)計過程中根據(jù)產(chǎn)品定位采用分層設(shè)計，將不同用能需求進行分類分層設(shè)置，如將有熱需求的公寓設(shè)置在最上面樓層，使之可以更好地利用太陽能熱水系統(tǒng)，然后同時增設(shè)太陽能光電系統(tǒng)對建筑公共區(qū)域或部分樓層提供用電。如果設(shè)計過程中無法明確產(chǎn)品定位的，也可利用屋面設(shè)置太陽能光電系統(tǒng)對建筑公共區(qū)域提供用電后，再在每層（戶）預留設(shè)備平臺，待將來招商后，由負責運維的公司與業(yè)主簽訂安裝合約后再安裝可再生能源系統(tǒng)，但合約應(yīng)有一定條件的優(yōu)惠政策，以鼓勵業(yè)主主動采用可再生能源替代傳統(tǒng)能源。

4.4辦公建筑

4.4.1現(xiàn)狀分析

辦公建筑主要分為2種，一種是國家機關(guān)辦公建筑，主要為多層分體空調(diào)；另一種是寫字樓，以高層居多，設(shè)置中央空調(diào)或“分體空調(diào)+中央空調(diào)”組合。辦公建筑的用能比較單一（熱水需求較少），用能時間段也比較統(tǒng)一（主要是工作時間）。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，機關(guān)辦公主要采用的可再生能源形式為太陽能光電系統(tǒng)對建筑公共區(qū)域提供用電，且基本上都能投入使用，日常運營和維護工作相對較好，但可再生能源替代率比較低，未來可考慮太陽能光電系統(tǒng)對更多區(qū)域甚至全樓用電的替代；對于采用中央空調(diào)的寫字樓，用電和空調(diào)需求相對較大，可重點考慮冷熱平衡的問題。

4.4.2適用類型

對于采用分體空調(diào)的辦公建筑，建議采用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)；對于采用中央空調(diào)的辦公建筑，在能做到冷熱平衡的情況下時可采用地源熱泵系統(tǒng)或“太陽能+地源熱泵系統(tǒng)”。

4.5酒店建筑

4.5.1現(xiàn)狀分析

酒店建筑有大量的熱水需求，且這種類型的建筑為了提高用戶體驗，基本都是24h不間斷供應(yīng)熱水，熱水用量相比自費型的住宅及宿舍類建筑要大得多。在調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)，這類建筑主要采用的可再生能源形式為“太陽能+空氣源熱泵系統(tǒng)”對客房提供熱水，基本上都能投入使用。但“太陽能+空氣源熱泵系統(tǒng)”一般無法滿足這類建筑大量的熱水需求，再加上建筑造型及設(shè)備占用等因素，屋面可有效利用的空間不多，特別是在投入運營一段時間后太陽能板的熱水效率下降加劇了供需關(guān)系惡化，因此很多酒店在投入運營時或者投入運營一段時間后，需增加輔助方式，如鍋爐或直接采用電加熱等措施。

4.5.2適用類型

對于采用分體空調(diào)的酒店建筑，建議采用“太陽能+空氣源熱泵系統(tǒng)”，不足的部分，可在設(shè)計初期考慮每層（戶）預留設(shè)備平臺，增加分（戶）式熱水系統(tǒng)，對集中式熱水系統(tǒng)作一個備用或補充；對于采用中央空調(diào)的酒店建筑，在能做到冷熱平衡的情況時可采用地源熱泵系統(tǒng)提供生活熱水同時對中央空調(diào)提供冷熱源，也可以采用多種系統(tǒng)綜合應(yīng)用。

4.6醫(yī)療建筑

4.6.1現(xiàn)狀分析

醫(yī)療建筑在用能特性上主要分為2種，一種是門診樓、辦公樓及其他一些附屬用房，熱水需求較少，但存在大量的用電和空調(diào)需求；另一種是住院樓及有住宿需求的療養(yǎng)樓，有大量的熱水和空調(diào)需求。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，醫(yī)療衛(wèi)生類建筑主要采用“太陽能+空氣源熱泵系統(tǒng)”或水（地）源熱泵系統(tǒng)提供空調(diào)和熱水需求，均有良好的使用體驗，但也存在設(shè)備疏于管理，導致系統(tǒng)能效降低的情況。

4.6.2適用類型

對于醫(yī)療建筑中的門診樓、辦公樓等，可參考辦公建筑的適用類型建議選用可再生能源類型；對于有熱水需求的住院樓，可參考酒店建筑的適用類型建議選用可再生能源類型。

4.7交通、文化、體育建筑

4.7.1現(xiàn)狀分析

交通、文化、體育建筑一般以其高大空間、多功能綜合、豐富多樣甚至是奇特的建筑造型為主要特征，一般需要采用中央空調(diào)來滿足空間的冷熱源要求，屋面可利用的空間較少或有限。在用能特點上，除了游泳館有較大熱水需求外，其他功能建筑對熱水的需求均不大。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，這類型建筑主要采用太陽能光伏系統(tǒng)或水（地）源熱泵系統(tǒng)，大多都能正常使用。主要存在的問題是建筑冬季熱負荷較小，地源熱泵系統(tǒng)釋冷/熱量不能完全平衡，地源熱泵運行幾年后系統(tǒng)效率降低，相對于常規(guī)空調(diào)并不節(jié)能。

4.7.2適用類型

對于交通、文化、體育建筑，在能做到冷熱平衡的情況下，如果項目周邊有可利用的地表水源時建議采用水源熱泵系統(tǒng)；如果項目周邊無可利用的地表水源時可采用地源熱泵系統(tǒng)，也可以考慮多種系統(tǒng)綜合或分區(qū)應(yīng)用；如果做不到冷熱平衡，則應(yīng)優(yōu)先選用太陽能。

4.8教育建筑

4.8.1現(xiàn)狀分析

教育建筑一般以多層、多棟、地下空間小、分散式布置為主要特征，在用能特點上主要分為有熱水需求的學生或教師宿舍、無熱水需求或熱水需求量極少的其他功能建筑2種，空調(diào)形式主要是分體空調(diào)。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，這類型建筑管理人員主要為教師，教學任務(wù)繁重加上缺乏專業(yè)知識，使其在可再生能源系統(tǒng)管理上心有余而力不足。

4.8.2適用類型

教育建筑除學生或教師宿舍采用分體空調(diào)外，其他功能建筑建議充分利用屋面空間設(shè)置分散式太陽能光電系統(tǒng)，在優(yōu)先滿足公共區(qū)域用電需求后，有條件的可以考慮對全樓提供用電。采用中央空調(diào)的建筑，在能做到冷熱平衡的情況時可采用地源熱泵系統(tǒng)，也可考慮多種系統(tǒng)綜合應(yīng)用。

4.9綜合建筑

綜合建筑的用能特點與公寓建筑類似，同樣存在多功能綜合及后期運營的不確定性，因此這類建筑可參考公寓建筑的適用類型選用可再生能源應(yīng)用類型。

結(jié)語

通過大量調(diào)研，充分了解各類建筑可再生能源應(yīng)用的運行現(xiàn)狀，明確制約可再生能源發(fā)展的原因主要有2個方面，即一方面是技術(shù)層面的問題，部分設(shè)計師一味迎合政策規(guī)定及業(yè)主對成本控制的要求，未充分考慮項目實際；另一方面則是管理層面的管理不專業(yè)，導致管理不到位的情況普遍存在。如果說技術(shù)層面的問題具有其特殊性，那么管理層面的問題則是普遍性的。未來，廣西在民用建筑可再生能源應(yīng)用類型的考量上，建筑功能類型及用能習慣仍是其關(guān)注重點，但運營管理的作用也不可忽視，不應(yīng)局限于單一的可再生能源類型，必要時可考慮2種及以上系統(tǒng)的綜合應(yīng)用。

參考文獻

[1] GB 55015-2021，建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范[S].

[2]中國城市科學研究會.中國綠色低碳建筑技術(shù)發(fā)展報告[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2022.

[3] GB 50801-2013，可再生能源建筑應(yīng)用工程評價標準[S].

[4]清華大學建筑節(jié)能研究中心.中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告（2008）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

作者簡介

陶杰儀（1980—），女，漢族，廣西南寧人，高級建筑師，大學本科，主要從事綠色建筑與建筑節(jié)能領(lǐng)域的技術(shù)服務(wù)及管理工作 。

加工編輯：馮為為

收稿日期：2024-06-18