中信集团武汉市建筑设计院

陈焰华

可再生能源在建筑中的应用

Wuhan Architectural Design Institute

武汉市建筑设计院

主要内容

可再生能源发展背景 各地可再生能源建筑应用 武汉可再生能源建筑应用

可再生能源发展背景

新能源定义 从狭义的角度，新能源包括风能、太阳能、潮汐能、地热能

等等，这是以前没有作为能源来利用的；从广义的角度，新能源包括生物燃料、核能、水能、水电，甚至还包括清洁能源技术。

2006年 1 月 1 日颁布的《可再生能源法》，明确规定风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源为可再生能源，并且国家将可再生能源的开发利用列为能源发展的优先领域。

《中国应对气候变化国家方案》积极扶持风能、太阳能、地热能、海洋能等的开发利用。推广满足环境和水资源保护要求的地热供暖、供热水和地源热泵技术。

胡锦涛主席向国际社会承诺，争取到 2020 年我国非化石能源占一次能源消费比重达到 15 ％左右；温家宝总理主持召开国务院常务会议，决定到 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 ％。

可再生能源发展背景

修改《中华人民共和国可再生能源法》

根据全国可再生能源开发利用中长期总量目标和可再生能源技术发展状况，编制全国可再生能源开发利用规划。

坚持因地制宜、统筹兼顾、合理布局、有序发展的原则，对风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等可再生能源的开发利用作出统筹安排。

国家财政将设立可再生能源发展基金，实行可再生能源发电全额保障性收购制度。

可再生能源发展背景

发展新能源必要性 是实现低碳经济的一个非常重要的措施，具备四大好处： 一是可以减少二氧化碳的排放； 二是可以减少人类对化石能源的依赖； 三是可以通过用纤维素和半纤维素为原料来制造生物原料，

这样可以腾出更多的耕地种粮食，以应付粮食危机； 四是发展新能源将会给世界和我国在金融危机以后提供一个

新的经济发展方向。

可再生能源发展背景

我国新能源发展趋势 水能 2010 年可达到 1.9亿千瓦，到 2020 年可达到 3 亿千瓦。 核能目前是 910万千瓦，到 2020 年有可能达到 6000万千瓦。 风能装机容量大概可以到 2000万千瓦以上，到 2020 年有可能达到 1 亿千瓦。

太阳能发电现在大概有 30万千瓦，到 2020 年可发展到 500万千瓦。

生物燃料是 550万千瓦，到 2020 年可发展到 3000万千瓦。 到 2020 年有希望将煤发电的比重从目前的 70% 下降到 60% 。

可再生能源发展背景

我国新能源发展趋势 目前我国地源热泵系统应用进入了快速发展阶段，至 2007

年底工程数量达到 5000 多个，使用的总建筑面积超过8000万m2，总体市场规模超过 100亿。

2008、 2009 年每年新增的应用面积估计都在 3000~ 4000万m2 。

从未来发展趋势看，随着国家对建筑节能和可再生能源利用要求的不断提高及地源热泵比传统供热制冷系统显著的节能减排效益，地源热泵系统项目所占比例还有很大上升空间。

可再生能源发展背景

建筑节能的意义 我国目前处于工业化、城镇化快速发展阶段， GDP增长较快，能

源消费和二氧化碳排放总量仍呈较快上升趋势。据统计，全世界住在城市的人口只有 50 ％，城市却消耗着全球 85 ％的资源和能源，排出了 85 ％的废物和二氧化碳。

建筑能耗主要指采暖、空调、热水供应、炊事、照明、家用电器、电梯、通风等方面的能耗。据统计，我国建筑能耗在总能耗中所占的比例已经达到 27.6% ，并且这一比例还将提高。

因此，建筑节能对应对全球气候变化和实施可持续发展战略都意义重大。

各地可再生能源建筑应用

绿色建筑核心概念 无论是“绿色”，还是“低碳”、“生态”，其理论核心是基本

一致的，即通过城市生态环境保护，通过节能减排，通过资源循环再生利用，实现人与自然的和谐相处，建立资源节约、环境友好、社会和谐的现代城市，实现经济社会可持续发展。

建筑层面的绿色和低碳设计主要体现在太阳能利用装置、风能利用装置、地热利用装置、能量循环利用装置等，实现“低能耗、高舒适度”的完美结合，最大限度利用自然能源，尽量减少能源与资源浪费。

在这种绿色和低碳设计中，可再生能源应用是重要和必不可少的。

各地可再生能源建筑应用

可再生能源国家政策 国家经贸委 2000年 8 月发布的《 2000-2015 年新能源和可再

生能源产业发展规划要点》指出： “加快地源热泵技术的引进和开发，加速国产化。要大力开拓地热采暖市场，到 2005、 2010、2015 年地热采暖面积分别达到 1500万、 2250万、 3000万平方米。要积极推动地热的综合利用”。

建设部《建筑节能“十五”计划纲要》中明确指出“十五”期间建筑节能工作的重点之一是：“大力推进太阳能、河水、湖水、海水与地下能源及其他可再生能源在建筑中利用的工作”。

各地可再生能源建筑应用

可再生能源国家政策 2005 年国家发改委发布的关于《组织实施可再生能源和新能源高

技术产业化专项的通知》中提出：“开展新型太阳能热水器和地源热泵系统产业化。包括高可靠性新型真空管集热器、大面积中高温太阳能热水系统、全天候太阳能热水系统、高效地源热泵及其配套系统。”有力地促进了可再生能源应用产业化的发展。

2006年《建设部、财政部关于推进可再生能源在建筑中应用的实施意见》的发布和可再生能源建筑应用示范项目的申报，有力地促进了可再生能源应用规模化的发展。

2006-2008 年共批复四批可再生能源建筑应用示范项目，示范项目数 371 个、总示范建筑面积 4049.32万m2、总峰瓦值6185kWp 、补贴金额 261193万元。

各地可再生能源建筑应用

可再生能源国家政策 2009年 3 月《财政部、住房城乡建设部关于加快推进太阳能光

电建筑应用的实施意见》指出推动光电建筑应用是促进建筑节能的重要内容，并对太阳能光电建筑应用国家财政补助 20元 /瓦，将引发巨大的市场需求。

2009年 7 月财政部、住房城乡建设部组织开展了可再生能源建筑应用城市示范和农村地区可再生能源建筑应用示范推广工作，并制定了《可再生能源建筑应用城市示范实施方案》、《加快推进农村地区可再生能源建筑应用的实施方案》。

武汉、襄樊等 25 个城市成为首批可再生能源建筑应用示范城市。

各地可再生能源建筑应用

北京市 2006 年北京市 9 个委局联合发布通知，鼓励发展地源热泵技

术，政府给予一次性补助：水源热泵 30元 /m2，地源热泵 50元 /m2。

北京市近日发布的《北京市振兴发展新能源产业实施方案》确立了新能源应用的六大示范工程，其中之一为千万平方米热泵供暖工程，而到目前北京市已建地源热泵项目面积已达 1500万平方米。

北京市地质矿产勘查开发局完成的《北京平原区浅层地热能资源评价研究》项目，摸清了适合于做水源热泵和地源热泵的地域及其能力。

各地可再生能源建筑应用

北京市 北京浅层地热能每年可提供相当于 6620万吨标准煤的资源量，

可供暖 9.59亿平方米（ 2008 供暖面积 6.5亿平方米）。 2008北京奥运会兑现“绿色奥运”的承诺，奥运场馆和奥运村实

施可再生能源的部分利用，占总能源的 26% 。 地源热泵成功应用于奥运网球中心、国家体育场（鸟巢）、国家游泳馆（水立方）、国家体育馆、奥运村、曲棍球馆、自行车馆、羽毛球馆、奥林匹克森林公园、天津奥运体育场。

各地可再生能源建筑应用

各地可再生能源建筑应用

各地可再生能源建筑应用

各地可再生能源建筑应用

沈阳市 2006 年沈阳市成立了沈阳地源热泵建设规划办公室及沈阳市地源

热泵协会，地源热泵推广及建设从社会自发到政府引导。 2007 年沈阳制定了《沈阳市“十一五”时期地源热泵技术应用专项规划》，规划规定：沈阳市“十一五”期间形成 6928万平方米的有效供热面积。其中新建 4236万平方米，既有建筑改造2691万平方米。

沈阳市还制定了《沈阳市“十一五”时期再生水源热泵供热规划》，在两个规划基础上对《沈阳市“十一五”时期供热规划》进行了修编。

各地可再生能源建筑应用

沈阳市 沈阳市推广应用地源热泵技术主要有“三种模式”和“两种形式”。

三种模式：对新建的建筑物全部采用地源热泵系统供热（制冷）模式；对原有的公共建筑，利用地源热泵技术改造现有的供热和制冷模式；对原有住宅采用地源热泵与集中供热混合供热的模式。

两种形式：“混合式水源热泵技术”和“再生水源热泵技术”。 沈阳地源热泵技术应用面积累计达到 4318.77万平方米，按此面

积计算，每个采暖期可实现节约实物煤 151万吨，减排二氧化碳287万吨，减排二氧化硫 1.9万吨，烟尘 1.51万吨。

各地可再生能源建筑应用

上海市 上海世博园在园区建设中采用了大量的节能、生态和绿色建

筑技术，综合采用了江水源热泵、太阳能光伏发电、风力发电、中水回收、自然通风、主动式导光、结构加固、智能化集成平台、绿色建材等资源和可再生能源利用技术。

安装在园区主要永久建筑物顶部的太阳能发电系统，发电总量可达约 4.5兆瓦。

创造我国地下空间综合体之最的“世博轴”及地下综合体工程、演艺中心、世博中心和城市最佳实践区均使用了黄浦江水源热泵及地源热泵作为空调系统的冷热源。

各地可再生能源建筑应用

安装在园区主要永久建筑物顶部的太阳能发电系统， 发电总量可达约 4.5 兆瓦

各地可再生能源建筑应用

节能技术目标总能耗低于国家节能标准规定值的 80 ％太阳能光伏发电量大于建筑用电量 3 ％太阳能热水量占年生活热水量 52 ％年节约能耗相当于 2160吨标准煤年减少 CO2 排放 5380吨节水年节约自来水 16万吨约占年用水量 76.7 ％可再利用建筑材料使用率大于 5 ％

各地可再生能源建筑应用

世博中心

节能幕墙 蓄冷空调 江水源热泵 节能照明系统 太阳能光伏发电 蓄热太阳能热水 分工况变频给水

各地可再生能源建筑应用

节能与能源利用技术

各地可再生能源建筑应用

南市发电厂是一家百年老厂，主厂房毗邻黄浦江畔，主厂房结构体系完好，拥有完整的取、排水系统。

利用这些宝贵的资源，改造成为城市未来馆及浦西世博园区约 15万平方米建筑的能源中心。

综合采用了江水源热泵、太阳能光伏发电、风力发电、中水回收、自然通风、主动式导光、结构加固、智能化集成平台、绿色建材等资源和可再生能源利用技术。

太阳能发电

江水源热泵

风力发电

主动式导光系统

结构加固 中水回收

智能化系统展示

绿色建材

自然通风

女儿墙： 31kw刚性非晶 PV

预留： 100kw的Pluto

栏杆： 6kw非晶透光

透光顶棚：600m2薄膜电池

粉煤灰分离器： 4kw小型风机

75kw聚光 PV

360KW 单晶硅 PV

总发电量约500KW

太阳能及风力发电技术

能源资源现状 湖北是自然资源相对短缺的省份，能源对我省经济社会发展的约束越来越明显。

矿产资源调查显示，我省煤炭资源探明储量不足全国的 1% ，石油可采量仅占全国的 0.8% 。全省 90% 的煤炭、 85% 以上的石油需从省外调入， 96% 以上的电煤靠外运。天然气地质储量少，产量低，仅满足全省 5% 左右的需求。水电资源虽然比较丰富，但开发率已超过 85% ，开发程度全国第一，进一步开发的潜力十分有限。

湖北新能源和可再生能源开发利用严重滞后，风电刚起步，太阳能发电、地热能和生物质能尚未大规模利用，核电还是空白。

武汉可再生能源建筑应用

能源发展路线 湖北省人多地少，资源缺乏，这一特殊省情决定了不能再走依靠高投入、高消耗、高排放实现高增长的老路。

必须扬科教人才之长，避资源贫乏之短，走创新型能源和可持续发展道路；

必须依靠科技的支撑和带动，促进能源结构调整，加快实现可再生能源的推广应用，推动湖北经济发展由传统资源依赖型、投入支撑型向创新驱动型转变；

在利用可再生能源的基础上建设资源节约型和环境友好型社会。

武汉可再生能源建筑应用

能源政策 湖北省能源发展“十一五”规划：太阳能热水系统达到 500万平米；太阳能光伏发电开始起步，容量超过 5000千瓦。

《湖北省民用建筑节能条例》对可再生能源应用作了明确要求，“鼓励和扶持太阳能等可再生能源与建筑一体化应用。政府投资新建的公共建筑和既有大型公共建筑实施节能改造时，应当选择应用一种以上可再生能源。”

武汉可再生能源建筑应用

能源政策 省住建厅、省发改委《关于加强太阳能热水系统推广应用和管理

的通知》要求，自 2010年 1 月 1 日起，全省城市城区范围内所有具备太阳能集热条件的新建 12层及以下住宅（含商住楼）和新建、改建、扩建的宾馆、酒店、医院病房大楼、老年人建筑、学校宿舍、托幼建筑及政府机关和财政投资的建筑等有热水需求的公共建筑，应统一设计和安装应用太阳能热水系统。

鼓励 13层以上的居住建筑和其他公共建筑、农村集中建设的居住点、既有建筑统一设计和安装应用太阳能热水系统。

据不完全统计，截至 2008 年底，湖北省在建筑中已利用太阳能光热面积 1455万平方米，太阳能光伏面积 6.7万平方米。

武汉可再生能源建筑应用

能源政策 武汉市《关于在新建建筑工程中推广使用太阳能热水系统的指导意见》中规定：“具备太阳能集热条件的新建 12层及以下住宅、医院病房楼、学校宿舍楼、宾馆饭店、健身中心、游泳馆（池）等热水需求较大的建筑，以及政府机关和政府投资的建筑、新农村建设中的农民居住用房等建筑工程，自2008年 4 月 1 日起，应与太阳能热水系统同步设计、施工、验收和投入使用。”

同时，“鼓励超过 12层的住宅建筑和其它公共建筑运用太阳能热水系统。”

武汉可再生能源建筑应用

技术研究和工程示范 市建委组织了《太阳能热水系统与建筑一体化设计导则》的研究

和编制工作，明确了太阳能热水系统与建筑一体化设计的主要原则和技术措施，并提供了设计案例和标准通用图作法，以期通过导则来规范和指导太阳能热水系统与建筑一体化设计。

武汉日新科技有限公司 2006 年被列入国家可再生能源建筑应用示范项目。该项目技术类型为太阳能光电技术，总投资 3.8亿元，2008 年获得省发改委 1.2兆瓦光伏建筑一体化并网电站项目核准；项目建成后将成为湖北省太阳能建筑一体化专用光伏构件及太阳能半导体照明系统产业化基地，对推动全省太阳能光伏建筑应用将起到重要作用。

武汉可再生能源建筑应用

地源热泵政策 《湖北省民用建筑节能条例》提出了对采用地源热泵技术的建筑项目给予相应的激励措施。

第 12条：“政府投资新建的公共建筑和既有大型公共建筑实施节能改造时，应当选择应用一种以上可再生能源。”

第 30条：“采用地源热泵技术的建筑项目，应当采用安全、环保的回灌措施，确保所抽取的地下水全部回灌；该项目的回灌技术方案应在办理取水许可申请时一并提交，项目投入使用前经水行政主管部门验收合格的，减免水资源费；其集中采暖空调系统按照建筑使用功能实行同类电价。列入可再生能源产业发展指导目录的建筑项目，依法享受税收优惠。”

武汉可再生能源建筑应用

地源热泵应用情况 武汉市自 2000 年开始采用地源热泵技术，至今已在武昌火车站、

武汉火车站、武汉美术馆、杂技厅、中南剧场、省图书馆新馆、省国土资源厅大楼等 50 多栋建筑应用，建筑应用面积共 160 多万m2。

泰跃 ·金河小区列为 2006 年全国十大建筑节能工程；清江花园小区列为 2003 年建设部科技示范工程；百步亭新港苑小区、军事经济学院图书馆、武汉理工大学综合楼、广州军区中南花园招待所南苑楼、湖北第二师范学院图书馆等 9 个项目列为财政部、建设部可再生能源建筑应用示范项目，总示范建筑面积 34.47万m2 ；武汉理工大科技园研发中心、湖北省出入境检验检疫局综合实验楼列为“十一五”国家科技支撑计划“可再生能源与建筑集成技术应用示范工程项目”。

武汉可再生能源建筑应用

武汉可再生能源建筑应用

武汉可再生能源建筑应用

武汉可再生能源建筑应用

基础性研究工作 2005起，武汉市发改委、建委、法制办、规划、科技、水务、环保

局、市建筑设计院、市勘测院、市工程咨询部等部门和单位，成立了工作专班，开展了地源热泵技术应用的相关基础性工作研究。

提出了推广应用地源热泵技术应遵循“积极审慎，因地制宜，科学利用，依法依规，严格监管，稳步推进”的原则。

在相关基础性工作研究的基础上，提出了《武汉市关于应用热泵技术的指导意见》（初稿）、《武汉市地源资源评价报告》、《水果湖地区应用地源热泵的可行性研究》等报告。

颁布实施了《武汉市地下水管理办法》、《武汉市地源热泵系统工程技术实施细则》等规范性文件，组织了地源热泵系统相关技术规范和标准的宣贯和专业培训。

武汉可再生能源建筑应用

技术支撑 华中科技大学、中国地质大学（武汉）、武汉科技大学

和武汉市建筑设计院、中南建筑设计院等科研设计单位开展了地源热泵技术相关领域的综合研究和工程应用示范，已完成和正在进行的地源热泵方面的科研课题共 8 项。

成立了武汉市土木建筑学会地源热泵专业委员会，及时为建设项目应用地源热泵技术提供理论和技术支持。

华中科技大学建立了地埋管地源热泵综合实验室，可进行地埋管地源热泵的相关模拟实验和基础性研究工作；开发了地源热泵热物性测试仪，可进行工程场地钻孔的换热性能、热物性测试和分析。

武汉可再生能源建筑应用

地源热泵技术研究 《地源热泵节能环保中央空调技术和热回收技术》获首届全

国绿色建筑创新奖技术类三等奖（湖北风神净化空调设备工程公司、武汉市建筑设计院）。

《地下水资源在建筑空调中的应用及节能效果研究 》 2006年通过市科技局科技成果鉴定（武汉科技大学、湖北省地质环境总站、武汉市建筑设计院）。

《武汉地区地源热泵系统推广应用技术研究》 2009 年通过市科技局科技成果鉴定（武汉市建筑设计院、武汉地质工程勘察院和华中科技大学共同完成）。

武汉可再生能源建筑应用

地源热泵技术研究 《地源热泵高效换热技术及工程示范研究》（省建设厅

2006 年科技计划项目） 《地源热泵科技示范工程》（武汉市 2007 年十大科技

产业化专项“环境与节能专项”） 《地源热泵高效换热及系统成套技术与示范研究》（武

汉市 2007 年十大科技专项配套重大攻关专项“环保与新能源攻关专项”）

《地埋管地源热泵空调系统技术与应用研究》（市建委、科技局 2006 年科技计划项目）。

《地下水地源热泵建筑应用经济政策研究》（湖北省2009 年建设科技研究项目）

武汉可再生能源建筑应用

规范、标准编制 武汉市建筑设计院、武汉地质工程勘察院等单位编写《武汉市

地源热泵系统工程技术实施细则》已由市建委以武建〔 2007〕 266号文发布， 2008年 1 月 1 日起在武汉市实施。

武汉市建筑设计院参编了《全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇 -暖通空调 ·动力》“地源热泵系统”相关章节，该标准 2007年 3 月由中国计划出版社出版，并已由建设部发文在全国宣贯执行。

武汉市建筑设计院参与修编原 2003 年版《全国民用建筑工程设计技术措施 -暖通空调 ·动力 》 “地源热泵系统”的相关章节，该标准 2009年 12月由中国计划出版社出版，并向全国发布实施。

武汉可再生能源建筑应用

武汉可再生能源建筑应用

《武汉地区地源热泵系统推广应用技术》 该课题对影响地源热泵系统的勘察、测试、设计、施工和运

行的诸多因素进行了综合分析和研究，总结提出了武汉地区地源热泵系统的技术体系和成套技术。

对地源热泵系统应用的适宜性进行了分区，提出了开发利用的原则，确定了可以合理利用的地下水资源量，并综合研究了地源热泵系统对地质环境的影响。

针对武汉地区地源热泵技术推广应用现状，提出了促进地源热泵系统在武汉地区规模化应用和产业化发展的技术标准、发展规划及政策建议。

武汉可再生能源建筑应用

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5

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15

20

25

30

汉口 武昌 汉阳

/%比例

地下水地源热泵

地埋管地源热泵

地表水地源热泵

建筑物面积 / m2

0~10000 10000~20000 20000~30000 30000~40000 40000~50000 >50000

地埋管地源热泵 5 1 3 2 1 4

地下水地源热泵 10 9 4 1 4 5

地表水地源热泵 0 1 0 0 0 0

地源热泵项目地域分布

地下水地源热泵+蓄冷蓄热

18.75%

地表水地源热泵+地下水地源热泵 3.12%

地埋管地源热泵+冷却塔

15.63%

地源热泵独立系统 62.50%

复合式地源热泵空调比例分布

地源热泵项目建筑面积特点

武汉可再生能源建筑应用

地源热泵系统节能、环保，可再生能源利用效率显著。从测试的典型项目情况来看，地源热泵系统的能效比高于常规电制冷机组供冷 + 锅炉供热系统约 20%-30% ，高于风冷热泵系统约 30%-40% ，减少一次能源（化石能源）使用量 50%-60% 。

夏季减少了冷却塔的飘水损失，减缓了城市热岛效应；冬季无燃烧过程，无污染物的排放， 减少了能源供应和交通运输的压力。

地源热泵技术的推广应用，具有极为显著的经济和社会效益，对“节能减排”和“两型社会”建设的推进意义重大。

武汉可再生能源建筑应用

武汉地区现有的地源热泵系统运行基本正常，到目前未出现过大的故障或问题，也未发现地面沉降或地质塌陷现象。

市水务局对已建部分地下水地源热泵工程监测表明，地下水水温、水质无明显异常。

典型工程的建筑物沉降观测表明，地源热泵系统在取水并回灌的情况下，建筑物及地面沉降均在正常范围之内，不会对周围建筑物和地质环境造成不良影响。

武汉可再生能源建筑应用

武汉在地源热泵技术的推广应用方面进行了大量的基础性工作和扎实的工程示范及研究工作，并且成为了全国首批可再生能源建筑应用示范城市。

武汉地区具备较好的地源热泵系统应用的资源条件，较大的供热制冷方面的市场需求，较强的地源热泵技术研发、勘察、设计、施工、设备生产实力，产业链完整，应结合武汉的能源利用和城市发展规划，尽快出台地源热泵技术推广应用的实施意见，推动地源热泵系统在武汉地区的规模化应用和产业化发展。

地源热泵技术的规模化应用和产业化发展既可为武汉市可持续发展战略的实施，建设“资源节约型、环境友好型”社会作出必要的贡献，又能够推动新能源和地源热泵产业的发展，为武汉市的经济建设带来新的增长点，为社会提供新的就业领域和新的就业机会。

武汉可再生能源建筑应用

THE END

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