低碳社区-建筑能源集成管理系统
曹逊
随着全球气候变暖,许多国家为应对气候变化,大力推广低碳技术,倡导低碳生活方式,提出了低碳城市建设规划。在低碳城市发展的宏观背景下,以限定区域为空间载体的低碳社区或碳平衡社区(carbon-neutral)的建设开始成为全球热潮。大力发展低碳能源,调整能源结构,提高能源效率,控制能源消耗总量是实施低碳经济的关键,是实现生态发展、可持续发展的必然选择。欧盟在今年3月宣布将在2013年之前投资1050亿欧元支持发展可再生能源。美国政府在经济刺激计划中,划拨了677亿美元,用于发展可再生能源和节能交通等。韩国计划未来4年内在可再生经济领域投资50万亿韩元(约合380亿美元)。日本则宣布,争取在2015年之前把绿色经济规模扩大至100万亿日元(约合1万亿美元)。
中国目前是全球碳排放最多的国家,中国及其13亿人口在过去20年经历了快速的经济增长,经济的发展推动了城市化的进程,未来发展将面临外在发达国家的压力以及内在的经济增长方式的转变。中国正在迫切寻求可持续的发展模式,已经提出2020 年的减排目标,到2020年我国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%,作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划,并制定相应的国内统计、监测、考核办法。低碳经济核心是“开源节流”,在“开源”领域,国内主要关注可再生能源的发展,主要包括风能、太阳能、燃料电池、分布式能源等。其中在建筑领域,重点发展低碳社区建设。
目前,全球比较成功的低碳社区有英国的贝丁顿(BedZED)、瑞典斯德哥尔摩的哈马小区(Vaxjo)、德国的弗班区(Vauban District)、阿联酋的马斯达尔城(Masdar)等。国内也在规划建设一批低碳排放的生态城,如天津中新生态城选址天津滨海新区汉沽和塘沽两区之间,面积约为30平方公里,总投资200亿人民币,生态城将运用生态经济、生态人居、生态文化等新理念,建成国内第一个生态社区。北京正在规划的长辛店生态城以及廊坊正在建设的未来能源生态城等。目前,低碳社区的建设理念多围绕低碳排放、零废弃物排放、可持续发展交通、低能耗建筑和环境保护等方面展开,但对低碳能源系统,尤其是低碳能源管理的关注较少。
最近,一种新的可再生能源低碳建筑能源集成管理系统被国内某研究机构推出,它将现有单项先进低碳能源技术进行优化集成,来提升整个能源系统的能效,所采取的关键技术主要包括:太阳能、风能等可再生能源系统与建筑的优化集成技术;燃料电池系统与建筑的优化控制技术;智能能源管理技术等。首先运用可再生能源建筑一体化技术,将可再生能源的应用与建筑的结构结合为一体,打造一座低碳标杆建筑;同时考虑多种可再生能源的匹配、组合、优化和互补,建设一套可再生能源集成系统。实施后建筑的可再生能源利用比例提高到40%以上,而目前国内规划的低碳社区其可再生能源利用比例通常在25%以下。通过智能能源管理技术,该建筑的节能率将达到75%以上,远高于目前50%的国家标准。所采用的光伏发电技术、风力发电技术已成熟应用,燃料电池技术业已处于示范运营阶段,通过光电、风电技术与建筑的优化集成,通过燃料电池与建筑的优化控制,该系统可极大提高建筑的用能水平,降低能耗,达到节能减排的目的。