聚焦：可再生能源在暖通系统与建筑中的应用
合理的建筑能源规划对降低区域能源总需求具有重要意义，也会进一步加深可再生能源的规划与利用。如何评估与设定在城市规划、绿色建筑中应用可再生能源资源的量，以及具体应用技术？目前可再生能源技术、设备在应用中对建筑带来哪些变化与影响？行业相关政策与标准对于可再生能源在建筑中的应用将面临怎样的机遇与挑战？本期诚邀业内专家、学者及企业高层为我们解读——可再生能源的应用。
李妍
际高建业有限公司
技术部经理
Li Yan
HUNDRED GROUP CO.,LTP
Technical manager
可再生能源系统与高舒适空调末端的有机结合
Renewable energy systems and high comfort air conditioning at the end of the combination of
我国在1978年十一届三中全会中提出了改革开放思想，经过30多年的全面贯彻，国民经济有了突飞猛进地发展，国民生产总值也日益攀高，随之而来的能源消耗量，环境污染等问题也日益突出，这也是全球性关注的话题。因此国家提出了可持续性发展的重要方针战略，表现其一就为节约现有能源、利用可再生能源。作为一名暖通业界的工作者，不仅要贯彻国家节能减排的发展战略方针，更应该去思考和实践，将可再生能源的高效性和节能性，怎么完美地服务于我们本身？笔者认为，在降低系统能耗，减少能源浪费的前提下，结合高舒适性的空调末端，可以一定程度地改善我们工作和居住的微环境现状。通过可再生能源与室内舒适环境技术的有机结合，为人类创造一个绿色、节能、舒适、健康的人工建筑环境。
经过国内外建筑能耗分析，建筑能耗占国家总能耗的30%左右，特别是大型公共建筑单位面积能耗约180kWh/(m2·年)，而空调供暖系统的能耗又占建筑总能耗的40%～60%。能源的消耗是多因素、多方面的，从建筑节能方面角度来讲，大致可分为两类，一类为建筑被动节能，优化建筑外围护结构保温等措施，如北京地区已执行75%的居住建筑节能标准；另一类为建筑主动节能，充分利用高效能的设备，由此提出可再生能源的利用，比如太阳能、地热、水源等能进行供暖、供热、自然采光以及通风的空调供暖系统的新技术。建筑被动节能与主动节能，两者关系密不可分，即相互影响，又相互制约。
笔者认为，空调系统如同人体机制、植物一样，可再生能源系统如人体心脏器官、植物根脉一般，提供整个机体的血液、营养和热量；空调系统的末端系统就如同人体的四肢和植物的茎、叶一样。那么，如何有效的提供空调末端系统的高舒适性，消除常规空调末端的弊端，给室内提供舒适、健康的生活环境，由此我们提出了室内舒适环境技术的理念，研究并实践，有效地解决传统热湿联合处理方式的空调末端系统的弊端，如室内环境温、湿度控制不精确，空调病，有噪音，舒适性差，难以提高热泵的工作效率等问题。
毛细管平面辐射式空调末端系统是室内舒适空调中的新型空调末端系统形式，是德国科学家根据仿生学原理在二十世纪七十年代发明，其通过管内流体（水）来调节机体自身的温度与周围环境平衡的成功范例。和常规的对流式空调系统相比，毛细管网系统主要是通过符合人体换热方式的辐射换热，换热效率高、安装方便、节省空间、室内无吹风感、无空气流动带来的噪音，创造了舒适、健康和安静的室内微环境，也是未来高舒适性空调方式的形式之一，如图1。
图1：地源热泵可再生能源系统+毛细管平面辐射式空调末端系统示意图
室内舒适环境技术中的毛细管平面辐射式空调末端系统，与可再生能源中的地源热泵系统有机地相结合，即体现了系统的节能、绿色，又给室内提供了舒适、健康的生存环境。此技术已经受到了某些走在科技前沿的地厂商们的青睐，并已运用到新建的豪宅中，效果尚佳，并且在暖通行业及建筑业中，起到了重要的积极推动发展作用。
衣健光
华东建筑设计研究总院 机电技术研究与发展中心
高级工程师
Yi Jianguang
East China Architectural Design&Research Institute
Mechanical & Electric Technology Research and Development Center
Senior Engineer
可再生能源在建筑区域供能系统中的应用
The application of the renewable energy in building regional energy supply
建筑区域供能系统可以对各种设备、系统、技术进行综合、集成、互补，实现能源的梯级利用、合理用能、科学用能、集成用能，具有极好的节能减排意义。其具有集成效应和规模效应，为一些冷热源系统的应用提供了更大的可能性。特别对那些在单一建筑物中应用难度大、效果或效益不佳的冷热源系统，在建筑物区域供能系统中能够发挥更好的节能效果和效益。
可再生能源分类
从狭义来看，可再生能源指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源。
从广义来看，可再生能源还包括浅层土壤、地下水及地表水（包括江水、湖水、海水、工业废水、生活污水等）中的低位再生能源，这些能源虽不是真正意义的可再生能源，但具有储量大、周期变化、可再生等特点。
可再生能源利用技术
在区域供能系统中常用的可再生能源主要为太阳能和生物质能。太阳能利用的形式主要有太阳能光热系统和太阳能光伏发电系统，太阳能的利用一方面需要大面积的布置集热器或光伏板，另一方面受天气影响很大，同时太阳能光伏发电系统的投资回收期较长，因此太阳能往往可作为常规能源的补充，不适合作为主要的冷热源形式。
生物质能是指利用自然界的植物、粪便以及城乡有机废物转换成的能源，通常包括用于发电或生产生物燃料的能源植物，用于生产纤维、化学品或者热量的动植物，以及通过燃烧作为燃料的生物可降解废弃物。生物质能具有产量大、可再生性、洁净性、普遍性、易取性、易燃性、二氧化碳“零”排放等特点。在区域供能中利用生物质能的形式主要有直燃发电、气化发电和混燃发电。生物质能发电需要在一定规模下才有明显的经济效益，因此区域供能具有应用生物质能发电的优势，同时还可以实现冷热电三联供。
低位再生能源利用技术
热泵技术是利用低位再生能源的重要技术，它把不能直接利用的低位能源转化为可利用的高位能源，达到节省高位能源（煤、燃气、油、电）的目的。比如土壤耦合热泵系统比传统的空调运行效率要高40%～60%，可比空气源热泵系统减少40%以上的污染物排放量。
单体建筑往往受到机房面积和场地的限制，低位再生能源的利用难度较大。区域供能能源中心可从整个区域的角度出发，为低位再生能源的利用提供极大便利。比如建设在绿地附近的区域能源中心可充分利用绿地的地下空间埋管，采用地埋管地源热泵系统；靠近江、海、湖的建筑区域可综合考虑用户能源需求和江、海、湖的位置确定合适的能源中心位置，利用地表水地源热泵系统；靠近城市污水处理厂的区域，合理的能源中心的选址可利用污水源热泵的系统，同时区域能源中心也为处理城市原生污水提供可能。
可再生能源与其他能源技术的匹配性
在利用可再生能源时，应考虑其与其他能源技术之间的匹配问题。所谓匹配性主要是指建筑区域供能系统供回水温度对不同冷热源系统稳定运行、运行效率的影响。如果不能解决不同冷热源之间的匹配性，会造成一些系统在实际工程中低效率运行甚至无法运行。例如，供热时，42.5℃的回水温度对于常规的地源（水源）热泵系统来说往往接近其出水温度，会产生非常不利的影响，甚至引起停机，因为地源热泵制热运行的热水进出水温度通常为38℃/43℃。因此在包含地源（水源）热泵系统的供热系统中应采用特殊的热泵机组，以保证地源（水源）热泵系统正常运行。
