绿色建筑概述

绿色建筑可再生能源利用概述“绿色建筑是建筑科学的一个广泛的科学领域，并在很大程度上超越了任何基于环境的规范，成为一种不仅是优秀的，而且是伟大的建筑学科。

”——大卫⋅劳埃德⋅琼斯1．绿色建筑的定义回顾人类的建筑史，建筑从最初的人们用来遮风避雨、抵御寒冷等恶劣的自然环境的遮蔽所，到今天的现代建筑——舒适、愉悦，享受人类精神、物质成果的场所。

人们在享受现代文明的同时，也不得不面临着一系列环境问题，因为环境问题已经对我们的发展构成了严重威胁----人口剧增、资源过度消耗、气候变异和生态破坏等。

建筑能否重新回归自然，能否实现建筑与自然的和谐共生，“绿色建筑”的概念在此环境下随之应运而生[1]。

目前，国际上没有对绿色建筑的定义形成明确的一致，主要是因为在不同环境条件下的建筑选材、结构形式、技术策略等方面有很大差异。

但是一致认为绿色建筑应该减少环境不利影响、减少资源消耗，提高室内环境质量，与自然和谐相处。

美国国家环境保护局（U.S. Environmental Protection Agency）[2]给出的绿色建筑的定义是：在整个建筑物的生命周期（建筑施工和使用过程）中，从选址、设计、建造、运行、维修和翻新等方面都要最大限度地节约资源和对环境负责。

目前，国际上比较认可的绿色建筑的定义是：绿色建筑是指为人类提供一个健康、舒适的活动空间，同时最高效率地利用资源，最低限度地影响环境的建筑物及建筑物群体[3]。

我国绿色建筑官方定义出现较晚，中华人民共和国住房和城乡建设部（原建设部）在2006年6月1日颁发的《绿色建筑评价标准》，对绿色建筑做出了如下定义：在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境和减少污染，为人们提供健康、使用和高效的使用空间、与自然和谐共生的建筑。

在概念上与国外的定义相比，缺乏有关最大限度地利用资源，以及能效最大化的相关内容。

从概念上来讲，绿色建筑包含了五点：一是“全生命周期”，覆盖建筑从无到有，从有到无的各个环节；二是“节能”，这个节能是广义上的，包含上面所提到的“四节”，主要是减少各种资源的浪费；三是“保护环境”，强调减少环境污染，减少二氧化碳排放；四是满足人们使用上的要求，为人们提供“健康”、“适用”、和“高效”的使用空间；五是“与自然和谐共生”，实现可持续发展。

以最低的资源消耗和环境不利影响满足建筑功能要求是绿色建筑的核心价值[4]。

建筑可再生能源的使用是符合绿色建筑各方面要求的，更是推动建筑绿色发展的重要技术支持。

2．绿色建筑的发展概况20世纪50-60年代，在西方兴起和开展了“绿色运动”，并伴随着《寂静的春天》、《设计结合自然》等一批专著相继问世，人们开始思考如何与自然和谐相处，生态世界观开始成为人们的行为准则之一，并由此促使人们对传统建筑观念进行反思[5]。

1996年保罗 索勒首次提出了“生态建筑”的概念；1972年联合国人类环境会议通过了《斯德哥尔摩宣言》，提出了人与人工环境、自然环境保持协调的原则；20世纪80年代，随着建筑节能体系的逐渐完善，建筑室内环境问题的凸显，发达国家建筑研究的热点转变为以健康为中心的建筑环境研究。

1992年，“绿色建筑”的概念在“联合国环境与发展大会”上第一次被明确提出。

从此，绿色建筑的研究开始思考舒适度、环境影响等问题，并被越来越多的国家接受、推广和实践。

为了使绿色建筑的概念具有切实可行的操作性，西方发达国家相继建立了适应各个国家客观需要的绿色建筑评价体系与评估系统。

建立评估的体系的目的在于通过统一的评估方法定量确定建筑的节能量、节水量等指标，并制定明确的生态环境功能以及建筑经济性能等一系列的定量或定性指标，以指导建筑设计，为决策者和规划者提供参考标准和设计依据[6]。

世界上的第一部绿色建筑评估体系——BREEAM，有英国建筑研究所开发并于1990年提出。

后来开发的LEED、GBTool、CASBEE和《绿色建筑评价标准》等在一定程度上借鉴了BREEAM体系。

2000年以后是绿色建筑评估体系发展的巅峰，澳大利亚的NABERS、韩国的KGBC、法国的ESCALE、德国的LNB、中国香港的HK-BREEAM与CEPAS、挪威的Eco Profile，都相继成立。

其中有些系统，像LEED、CASBEE、BREEAM、EEWH，继续扩大其使用范围，并发展出不同建筑类型的专用版本，有些甚至已变成国家公共建设必要的规范。

3．绿色建筑与可再生能源经过能源危机与气候急剧变化之后，人们开始对现有生活方式进行反思，在建筑上表现为对建筑风格的否定，在绿色建筑的实践中突出表现在对现存建筑中能源利用状况与相应对策的探讨。

能源问题在建筑中的表现为两个方面：即怎样利用能源和利用什么样的能源。

从目前的绿色建筑实践和未来发展来看，将可再生能源技术与建筑结合，更能体现生态建筑的终极目标。

绿色建筑是生态学理念在建筑领域的发展和具体体现，最重要的指标是节能性能。

绿色建筑的设计在尊重自然、顺应自然的前提下，首先考虑的是如何减少对不可再生资源的消耗，然后是更加有效的利用自然的可再生能源，同时创造出更为舒适的居住与工作环境。

概括来说也即“节流”和“开源”两个用能策略，“节流”要求通过被动式建筑设计策略减少住宅建筑的采暖、制冷、照明等能源消耗；“开源”则要求利用可再生能源利用设备为建筑提供清洁、无污染的可再生能量，供给建筑能量需求[7]（图1-1）。

图1-1绿色建筑能源利用策略（图片来源：Thomsen K.E,Wittchen K.B. European national strategies to move towards very low energy buildings. SBi 2008:07）随着世界各国建筑节能标准的持续提高，要求建筑能耗水平不断下降，但建筑本身对能源的需求压缩空间有限，因而需要同时从能源的供给侧入手，使用非化石一次能源进行替代，从而达到建筑节能的目的。

在此趋势下，可再生能源的建筑应用发挥着越来越重要的作用。

随着可再生能源建筑利用技术的发展，如果建筑本身对能源的需求足够低，单体建筑是可能出现“建筑能耗”为零，或者为负的情况。

绿色建筑、建筑节能发展领先的欧美国家，陆续对绿色建筑节能性能提出了更高的要求，相继提出了“低能耗建筑（Low Energy Buildings）”、“近零能耗建筑（nearly Zero-Energy Buildings）”、“零能耗建筑（Zero Energy Buildings）”甚至“产能建筑（Plus Energy Buildings）”等一系列概念。

为实现这些目标，可再生能源在建筑的应用是必需的手段。

4．绿色建筑的可再生能源利用在绿色建筑能源利用系统的设计实践中, 建筑可再生能源利用系统常常是根据各地区的气候及地形地貌特征等具体情况综合考虑，采用多种形式进行组合，以实现能源的高效利用，提高能源供给的稳定性。

以被动优先、主动优化、最大程度利用可再生能源的思路，选取最适宜的常规能源、可再生能源或者组合（图1-2）。

为满足建筑用户的能量需求，建筑能源系统使用天然气、煤等一次能源和（或）蒸汽、热水、电等二次能源，以及（或）一定量的可再生能源，供给建筑冷、热、电等能量需求，具体利用过程见图1-3。

其中可再生能源的利用，视利用过程中是否需要外界能源的辅助，可分为有源可再生能源利用和无源可再生能源利用两种。

图1-2高效利用能量的建筑设计措施（图片来源：刘令湘，编译.可再生能源在建筑中的应用集成[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.7）图1-3建筑能源利用系统（资料来源：夏春海，朱颖心，林波荣.建筑可再生能源利用评价方法.太阳能学报，2007.6.）建筑能量利用过程本质是能质（品质）的利用[8]，但同一建筑所需终端能量的类型有所不同，且不同类型的能源具有不同的品质。

夏春海等[9]认为根据热力学第二定律，能量的传递形式分为功和热，功不断地变为热，能量也在不断地贬值，因此可以用做功能力作为能量品质的量度，对建筑能源利用进行评价。

但不同类型能源的能质系数与环境温度有关，需要假设参考温度，且目前数据库不够完整。

传统意义上，我们从能量守恒的角度，要求节能工作尽量减少能量无意义的损失，出去损失的就是我们利用的能量。

故此观念下的节能工作大多致力于如何减少系统的能量泄露和排放，以提高能量利用率。

上述方法忽视了能量品味的差别，新的评价方法应运而生。

新观念要求广泛意义上的节能应该是既要用㶲，也要用㷻，要求能量利用的最理想状态是所供应的能量的数量和质量刚好符合用户的需要，即所供应的能量的能级恰好等于用户所需的能量的能级（两者的能级差△ =0）。

建筑能量利用过程也是能量（功和热）传递或转换的过程（图1-4），即能量从能量密度高的物质或地方（能源）转移到能量密度低的物质或地方（环境），包括能量转换（一次能源到二次能源）、能量输送（通过管路、线路等传递运输）、能量使用（用能设备中使用）和能量回收（已被使用的能量或尚未使用的回收、再利用）等多个环节。

图1-4建筑能量利用过程（图片来源：作者自绘）建筑可再生能源的利用，是通过输入一定常规能源使能量收集装置高效收集环境中的可再生能源，并在经过能源转换系统后，输出较高品位的冷、热或电作为终端能量供给建筑。

可再生冷、热源利用系统在提供用户所需的冷、热能量时，会消耗部分常规能源，即通过可再生能源冷、热利用转换系统提供给用户的终端能量并非全部是“免费”的，特别是通过热泵利用地热能或者空气能等时需要消耗大量的电能。

因此，在进行可再生能源利用系统设计时，对所消耗的常规能源的品味和用量应进行比较和选择，避免获取的可再生能源相对消耗的常规能源“得不偿失”。

所以，当利用某种可再生能源需要消耗外部能量，但效率低于建筑主要能源系统效率，就没有必要在该建筑中应用这种可再生能源。

参考文献[1] 齐康等.绿色建筑设计与技术（M）.南京：东南大学出版社，2011：1[2] /greenbuilding/pubs/about.htm[3] 开彦，王涌彬. 绿色住区模式中美绿色建筑评估标准比较研究（M）. 北京：中国建筑工业出版社，2011年12月第一版.[4] 陈莉，汪青松，赵凤. 绿色建筑评估与安徽建筑业科技创新（M）.合肥工业大学出版社，2008年10月第一版，P4.[5] 刘志鸿.当代西方绿色建筑学理论初探.新建筑（J），2003（3）：3-4,20[6] 开彦，王涌彬. 绿色住区模式中美绿色建筑评估标准比较研究（M）. 北京：中国建筑工业出版社，2011年12月第一版.[7] 杨向群.零能耗太阳能住宅原型设计与技术策略研究（D）.天津大学，2012.[8] 薛志峰，刘晓华，付林，江亿.一种评价能源利用方式的新方法（J）.太阳能学报，2006.4.附件·附件72。