中国新能源建筑产业联盟成立大会暨新能源建筑专业论坛
主持人:非常感谢仲教授精彩的演讲!相信通过教授的分享我们会有很多的思考。下面,我们想听听建筑行业企业领导怎么看待新能源和建筑的结合,下面,有请当代置业(中国)执行董事兼首席技术官陈音先生为我们讲解“如何打造中国新能源建筑标本”,有请!
当代置业(中国)执行董事兼首席技术官 陈音
陈音:我发言题目是“集合住宅能源供应解决方案”,建筑能源需求与可再生能源是今天会议的主题,因为我们成立了新能源建筑产业联盟。可以说建筑和新能源或者可再生能源是天然的盟友,因为现在社会的发展包括经济的发展产生了一系列问题,包括环境污染、资源匮乏、全球气候变暖等等一系列问题,但是,解决这些问题很重要的办法是开发新能源,地球从来不缺能源,一个简单的统计,地球每年从太阳得到的能量实际上是人类消耗所有能源的1.3-1.6万倍,所有能源加在一起和地球从太阳得到的能源相比差好几个数量级,1.3-1.6万倍。地球上所有城市占陆地的面积不过2%,只要把刚才所说的2%的城市土地上的太阳能能够很好利用的话,就已经解决了经济发展或者建筑能源需求。
所以,建筑和新能源或者可再生能源是天然的盟友,天然的可再生能源有能流密度比较低的问题,分布在所有土地上,只要太阳一出来,所有土地都接收太阳光,如果能够很好的利用太阳能的话,就能够解决建筑的能源需求,而成立新能源建筑产业联盟恰逢其时。而且中国的气候条件对于建筑节能有更高的要求,因为中国是非常典型的大陆性气候,从中国气候分区能看到,有严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热东暖地区,未来西南有气候温和地区。和欧洲相比,由于大西洋暖流影响,虽然中欧地区纬度和东北都在50度左右,但是他的冬天平均气温不过0度左右,甚至有时候不大0度,中欧冬天树木不落叶,但是中国的情况不一样,严寒、寒冷,包括夏热冬冷地区,冬天很冷,夏天很热,除了被动技术的应用之外,还需要主动能源的供应,供冷、供热的要求。
建筑能源策略,无非三个方面:第一,节约能源,首先,被动优先的原则,优秀的设计实现节能,这里有很大潜力;第二,提高能效,高效率设备系统,梯级利用能源,如果采用永磁同步电机推动风机、水泵、电机等等,能源效率比普通的电极效率提高10%、20%甚至更高;利用,由于热水学第二定律的限制,不可能不消耗二次能源满足建筑需求,传热过程中一定有热的损耗,必须有高品位的能源,也就是电力,所以,可再生能源应用的更高形式就是有没有可能未来发展全电建筑,这是非常值得探讨的,而且是非常有前景的方向。
初级能源形式占建筑总能耗60-80%,中国和发达国家相比,中国由于经济发展水平限制,很多建筑能耗用在最基本的需求方面,比如冬天采暖、夏天制冷还有一部分生活热水需求,日本由于建筑技术进步和生活水平提高,建筑能耗比较低。相反,生活热水、家用电器能耗更高。除了采暖、制冷、生活热水可以用现在成熟的技术比较容易解决,而其它的像家用电器、动力、照明等等就需要更好的技术手段,比如光伏或者通过其它可再生能源方式来解决。
当代作为开发企业,在十几年开发历程中,一直以绿色建筑、节约能源、保护环境、可持续发展作为企业的核心价值观和核心理念,15年以来,累计应用地源热泵项目16个,在16个项目里,共埋设土壤源热泵6324孔,开凿水源热泵73孔,16个项目共有热泵机房22个,为各个住区提供采暖、制冷、生活热水等等能源供应,热泵技术在中国发展的非常成熟,在新能源应用或者可再生能源里主要方向是利用热泵技术,包括地源热泵、水源热泵或者建筑装机热泵。当然,还有其它新能源应用案例,比如北京顺义万万树项目,总建筑9.9万平方米,每户都安装太阳能集热器。合肥项目,19万平方米,总户数928户,采用集中供热、分户储能系统给建筑供应生活热水,屋顶集热器面积1689平方米。湖北新岛项目上,二期地下车库全部应用高效绿色LED照明系统,而且在已经建成的项目中,比如北京万国城项目17万平米地下室,地下室规模非常大,为了高效利用土地,地下车库占11万平米,地下停车2800辆,2013年进行了节能改造,把全部地下室照明由原来的荧光灯换成LED照明。
当然,新能源应用案例对当代发展绿色建筑有非常大的贡献,我们统计,到目前为止,当代已经获得绿色建筑认证的项目有12个,包括中国绿色三星住宅项目的运行标识评价,宋主任在这儿,我不知道有没有更新的数据,据我所知,刚才说绿建运行项目一共119个,中国获得绿建三星住宅运行标识的项目全中国只有5个,当代有2个,保证北京项目和南昌项目,而且北京项目还获得了美国绿色建筑评价委员会的LEED-ND最终认证标识,在其他城市,绿建一星、二星认证标识还有很多,而且所有设计标识还要继续完成施工和验收,我们的最终目标是每一个项目都获得运行标识。当然,能够获得绿色建筑运行标识或者设计标识的所有项目里都有可再生能源的应用或者建筑新能源的应用。
下面,简单地看几个案例:第一,当代MOMA项目,北京东直门一个项目,获得绿建三星认证标识,获得LEED-ND认证,获得国际高层建筑与城市住宅协会世界最佳高层建筑奖,获得纽约AIA可持续设计奖,可持续设计,跟前面讲的一样,首先是被动技术的应用,建筑热功性能,当时这栋建筑设计时候是2003年,2003年北京地区还在实施50%节能标准,核心暖通系统采用热湿分离的系统,采用低温辐射供暖供冷方式,整个建筑理有一套的独立处理单元,这样的系统非常有利于节能,特别是低温供暖供冷系统和热泵技术的结合,使得整个能源系统有了非常高的效率。
热泵系统采用地源热泵系统,700孔换热器埋设在两层地下车库之下,对结构施工有很大挑战,在13米基坑下先埋设热泵的地热桩,然后再浇铸顶板,再盖建筑,对城市高密度开发项目具有示范意义,很多城市高密度开发项目没有那么大的场地做地源热泵系统的换热器,在地下安装换热器就能够解决这个问题。由于是大规模地源热泵的应用,参与换热的岩土体积达到170万立方米,大体积的地下换热器需要实现地下温度场的平衡。
第二个项目,夏热冬冷地区大规模应用地源热泵供冷供暖,120万平米的大型居住社区,分四期建设,当代大面积应用地源热泵集中的供暖、供冷、供用生活热水的系统,地源热泵地下换热井270余孔,冬季采用费用一平米5元,长沙地区没有集中供暖,在这个项目里大面积应用集中供暖,冬季两个月的严寒时间里给住宅供暖,保证室内温度18度以上,每平米只需要5元。夏季辅助降温运行模式,能效高达27.8,什么概念呢?在夏季,由于大体积换热器在冬季持续取热供暖,使得地下温度降低,在夏季,只要开启循环泵,不用启动热泵系统,把地下低温的岩土和水进行热交换,40千瓦水泵运行时就能够提供1100千瓦的冷量,系统能效高达27.8,是非常节能的供冷系统,几乎是免费的,实际运行中取得了很好的效果。长沙二期实测平均采暖能效,达到5.1,不是主机COP,包括循环泵、一次泵、二次泵,包括主机和辅助设备,能效比达到5.1。
湖北仙桃项目,当代有机会在这个小城市里做了一个规模比较大的开发项目,当地住宅售价只不过3500-3700元/平方米,即使很低的房价,当代仍然做绿色、节能、舒适的建筑,所以,在湖北仙桃的项目仍然采用了集中供暖措施。去年冬天,我们邀请清华大学建筑学院对仙桃项目一期水源热泵集中供暖进行实测,因为已经竣工入住。下面列举的数据都是去年冬天经过实测之后的数据,清华大学建筑学院还在汇总整理这些数据,摘录里显现出整个项目采用水源热泵供暖项目能效能够做到非常高,平均COP达到5.7,机组核定COP是4.6,主机能耗比COP只有4.6,整个系统实际运行的COP达到6.7,说明很好的设计匹配能够最大限度的发挥机组效率,达到最佳的运行效果。在采暖月热泵系统电耗是每平方米每月3度电,一个月只需要3度电,如果两个月采暖期,一户只需要6度电,如果民用电价,0.5元/度电,只有3元,是效率非常高而且舒适度非常高的措施,不光是电价,还有维护费用、人工费用等等。室内实测住宅舒适度,一个月实测过程中,室内温度达到20.8度,仙桃在湖北比较靠北的地区,冬天室外很冷,温度相当低,而且仙桃居民由于没有供暖习惯,所以,人们生活上非常习惯冬天开窗,即使开窗通风情况下,室内温度仍然能够达到20.8度,这样的技术系统能够提供高舒适、低能耗解决方案。测试了室内温度分布,由于采用低温辐射采暖方式,温度场的分布非常均匀,温度梯度很小,最高的温度出现在什么地方呢?由于在楼板上低温辐射,最高温度是天花板,天花板温度是26度,室温是20.8度,只有5度传热温差,极小的传热温差代表什么呢?代表系统效率很高,代表室内舒适度很好,过去用75度、80度散热器,摸的时候很烫,这是清华大学做的测试,从地面到屋顶分布的非常均匀,真正达到高舒适的室内环境。清华大学对整个项目调研的初步结论,对项目评价相当不错。
总结,地源热泵能源系统能够同时解决建筑供暖、供冷、供应生活热水的需求,是性价比最佳的高效、清洁建筑能源系统之一,只能说是之一,只解决了冷热和生活热水问题,不能解决其它建筑能源需求,包括炊事、照明、动力等等,还需要像汉能这样的优秀企业,包括BIPV系统应用。太阳能光热供应生活热水是一种成熟的技术,但是,在能效和性价比上还需要面对热泵置热的竞争,我们做过很多分析,由于技术进步,热泵技术能够非常稳定的给建筑供应生活热水,而且效率很高。反过来,很多的太阳能集热器给建筑供热水的时候大部分是电辅助加热系统在供热,使用者并没有发现太阳能集热器已经不工作了,如果用电加热供给住宅生活热水,其实是非常不节能的,是效率非常低的。太阳能光伏、分能、生物质能等等可再生能源在城市高密度住宅项目上应用仍然有一定困难,目前商业开发商还没有成为主流,今天成立了新能源建筑产业联盟,有汉能这样优秀业内企业加入到新能源建筑应用领域,我相信中国建筑新能源会有快速发展。
