池州地区可再生能源分布及建筑应用浅析

2015-11-27张伟洪敬峰沈念俊

安徽建筑 2015年5期

张伟，洪敬峰，沈念俊

（1.池州市建筑管理处，安徽池州 247100；2.安徽省建筑科学研究设计院，安徽合肥 230001）

0 引言

随着人们生活水平的提高，民用建筑与公共建筑的发展规模不断扩大，与此同时人们对建筑环境的要求也越来越高，这势必导致建筑能耗量的不断攀升。随着我国城市化的进一步推进，建筑能耗所占的比例将达到社会总能耗的25%～27%[1]，而且还在逐年上升。在能源短缺及环境污染日益严重的今天，建筑用能中以可再生能源部分替代化石能源是一个合理的选择。可再生能源是指指风能、水能、太阳能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源。可再生能源具有资源潜力大、环境污染低、可持续利用以及有利于人与自然和谐发展的特点。

1 池州市现状

目前，池州市下辖贵池区、东至县、青阳县、石台县和九华山风景区，面积8272km2，人口153万，水域面积约为348.4km2，全市水资源总量为63.7亿m3，年均降水量1469.7mm，年平均气温为16.3℃[2]。根据池州市的气候条件、地理特征以及相关政策、技术等影响因素的分析得出，可应用池州市建筑中的可再生能源主要包括太阳能、浅层地热能。下面对以上地区可再生能源分布情况进行分析。

2 可再生能源在建筑中的应用

2.1 太阳能在建筑中的应用

太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的可再生能源，在能源利用中占有重要的地位，它具有分布范围广、资源储量大的特点。池州地处亚热带地区，气候温暖，四季分明，雨量充足，光照充足，无霜期长，平均年日照时数2161.8h，平均日照百分率为48%，太阳总辐射年总量多年平均为4655.68MJ/㎡，如图1。

按照我国太阳能资源的分区情况划分，池州市属Ⅲ类太阳能资源丰富地区，可采取合理有效的技术措施，进行规模化太阳能资源的开发与利用。

图1 池州市参考点历年观测的月太阳总辐射量

从池州市的实际情况和居民的经济能力出发，建筑中采用太阳能热水器来提供热水是最为合理有效的节能方式。对于多层及以下民用建筑，可以直接使用紧凑式太阳能热水系统；在中高层的居住建筑中，由于受建筑高度和屋面面积的限制，不宜使用紧凑式太阳能热水系统，只宜采用分体式太阳能热水系统；而太阳能热水系统在高层以上居住建筑上使用时，由于受容积率和楼间距的限制，其低层建筑区域（一般在10层以下）难以达到太阳能热水系统最低日照时数的要求，此时可以采用混合安装太阳能热水系统，即低层区域在屋面上设置集中供热水系统，日照时数达到要求的高层区域可以使用家用分体式太阳能热水系统。

2.2 浅层地热能在建筑中的应用

近年来，随着地源热泵技术的不断完善与发展，已经能够实现夏季制冷、冬季供热、四季供生活热水的需求，浅层地热能的利用已得到普遍的认可。浅层地热能包括土壤源、地下水源和地表水源中储存的低温地热资源。

池州市地处沿江丘陵平原水文地质区，根据池州历史资料，初步确定勘察区范围约55km2，具体位置包括池州市主城区清溪河以东、北至长江、东至平天湖、南至站前区。设计勘查面积约50km2。实际调查面积约50.26km2（见图2）。

通过对池州市主城区调查范围内的地质和水文勘查，200m以上的地质及水文地质特征为碎屑岩、灰岩及古近～新近系、第四系松散层，自震旦～第四系均由出露，岩性有灰岩、碎屑岩，松散层厚度小于50m。孔隙水主要分别占长江阶地上，含水层以细砂、砂砾为主，水位埋深1m～3m，水量小于5～40m3/h，水质HCO3-Ca.Mg；基岩裂隙水主要赋存于风化带及裂隙中，水位埋深2m～5m，水量小于10 m3/h，水质HCO3-Na.Ca。

上述勘查发现，本区浅部埋藏浅，可采资源量大，含水层渗透条件好，回灌易，水质无侵蚀性，水温17℃～25℃，温度适宜，具开发利用浅层地能地质、水文地质条件。而且各水体水系水质达到Ⅱ～Ⅲ类批准，满足地表水水源热泵使用要求。同时，依据《浅层地热能勘查评价规范》（DZ/T0225-2009）、《地热资源勘查规范》（GB11615-89）和《地热资源评价方法》（D240-85）进行估算得，池州市主城区地热资源（地热能）总量为1.00×1013千卡，可利用地热能资源量为2.05×1012千卡，热储层中水储存总量为3.61×108m3，其中容积储存量为3.60×108m3；弹性存储量为4.90×104m3。

因此，池州市主城区的土壤源热能利用可以选取土壤综合热导率相对较好的地区作为优先发展区域。在公共建筑中首选土壤源热泵技术作为节能应用方案，对达到使用要求的住宅建筑也可选择土壤源热泵系统。由于池州地区建筑冷负荷大于建筑热负荷，并且夏季空调运行时间也要长于冬季，所以会出现每年向土壤排放热量大于其吸收热量的问题，在应用土壤源热泵系统要着重解决好土壤吸、放热平衡的问题。对此，可以采用冷却塔辅助冷源、夏季生活热水回收、与地表水源相结合的系统形式，其中与地表水复合方式可以充分利用池州地区水网丰富的优势将多余热量排放到水体中。