華池縣生態產業園規劃中通過能源系統規劃、水資源系統規劃、廢物循環利用與處置規劃建立園區低碳建設技術框架,可以提高園區能源、水資源利用效率,減少對煤炭、石油等不可再生資源的消耗,降低園區運行碳排放,有利于改善當地生態環境,緩解當前區域能源、水資源供給緊缺局面,維護自然生態平衡。華池縣生態產業園低碳技術框架體系見圖4。

圖4 華池縣生態產業園低碳技術框架體系
1、能源系統規劃
華池縣生態產業園區能源系統規劃設計主要以能源循環流動為切入點,一方面通過挖掘新的能源供應端,將太陽能、生物質能轉 化 為園區的 供應能源,以 減 少 化 石 類 能 源 的 消 耗,降 低 環 境 污 染;另一方面結合建筑節能、生產設備節能措施,在能源輸送利用途中提高能源利用效率,盡最大限度促進能源循環利用。
(1)新能源開發利用 太陽能是珍貴的可再生能源,具有儲量大、易得及無污染等特點,其常見的利用方式可分為被動利用與主動利用。被動利用是將建筑主要空間或者蓄熱墻置于建筑向陽面直接獲取太陽熱量;主動利用是利用機械設備與動力裝置收集太陽能進而轉換為熱能和電能供建筑使用。
慶陽市華池縣全年日照充足,在華池縣生態產業園規劃中,園區建筑選用了太陽能被動與主動利用相結合的新能源利用方式。園區采用全玻璃溫室大棚,頂部安裝透光性能較好的非晶硅太陽能電池板(透光率最高可達40%),既滿足植物生長需要又捕獲充足的光能用于光電轉化。溫室建筑內部則采用了具有吸熱儲熱性能的材質作為地面鋪裝,白天大量光源經玻璃射入后由儲熱地板儲存熱量,至晚上再將熱量釋放出來以維持溫室大棚適宜的溫度(見圖5)。
園區生產辦公及生活建筑通過在屋頂安裝太陽能集熱裝置與太陽能光伏板將太陽能轉換為熱能和電能,可 為 園 區 提 供 熱 水、照 明、空 調 制 冷 等 用 途(見圖6)。
生物質能開發與利用是指將自然界各式有機物,包括農作物、農作物廢棄物、動物糞便等物質通過一定的方法和手段轉變成燃料物質的技術。生物質能因其分布廣泛、儲量大且污染低等特點,作為園區的新型能源可有效緩解其他不可再生能源消耗并促進園區可持續發展。
在華池縣生態產業園中,引用了生物質能氣化發電利用技術。通過將種植、養殖、構樹纖維生產、藥食研發過程中產生的農作物枝葉、動物糞便、藥渣等垃圾倒入氣化爐中,轉換為可燃燒的氣體,再將氣體凈化,傳輸至熱電聯產發動機發電為園區提供電力與熱量。
(2)建筑節能 建筑節能是通過對建筑群空間的有效組織、建筑體型系數控制、維護結構設計等來降低建筑能耗,達到建筑節能減排的目的[16]。而建筑維護結構能耗是建筑整體使用能耗的重要組成部分,因此在慶陽市華池縣生態產業園建設中重點設計了建筑的維護結構。
建筑墻 體 保 溫 主 要 有 外 墻 外 保 溫、內 保 溫[17](見圖7)和夾芯墻保溫技術[18](見圖8)。針對華池縣氣候特征,園區建筑應避開室外溫差、濕度對外墻的影響。由于傳統的外墻外保溫和內保溫技術易受室內外溫差影響進而導致墻體膨脹收縮、墻面鼓起、開裂,所以在園區建筑外墻技術中選用了夾芯保溫墻體。它的構造特點是將保溫層建造在內墻與外墻中間,因外葉墻和夾芯層的存在極大地保護了內葉墻,降低了外界氣溫對它的影響,從而減少墻體鼓起、龜裂等問題的發生,并能充分發揮保溫材料的保溫性能。
門窗能耗約占建筑維護結構耗能的50%,因此提高建筑門窗的保溫性能顯得尤為重要。在華池縣生態產業園建設中,建筑門窗節能主要通過控制建筑窗墻比,使用中空節能玻璃并采用較高熱阻性能的門窗框來提高門窗節能性能。
由于華池縣氣候呈冬暖夏涼的特點,所以園區建筑采用了具有較小傳熱系數和遮陽系數的玻璃來保證玻璃的保暖和隔熱性能。通過對比市面上常見的節能玻璃熱工性能[19](見表10),最終選用了隔熱保暖性能優越的 Low-E中空組合玻璃。
建筑門窗框材料主要有木、鋁、PVC 塑鋼以及斷橋鋁合金4種。由于木質門窗框易變形、腐蝕;鋁制窗框導熱快,保溫性差;PVC塑鋼易老化、防火性能差,均不能滿足華池縣生態產業園區低碳建設要求;斷橋鋁合金因 其良好的保 溫隔熱、安全 隔音特性,在園區建設中被大量采用(見圖9)。
建筑屋面節能技術主要涉及到傳統外保溫屋面、倒置式屋面、綠化屋面、平加坡屋頂節能措施4類。

圖9 華池縣生態產業園建筑立面
經對比各類屋面建造方式、造價及后期維修等因素,倒置式屋面因其構造形式有利于簡化施工流程、造價低、保護防水層并方便后期維修等優勢[20](見圖10),在園區建設中被大量使用。
(3)生產設備節能 生產設備的定期維護更新有助于提高園區生產效率,降低生產耗能和廢物排放,從而實現低碳園區建設目的[21]。
2、水資源系統規劃
可利用水資源匱乏,生產工藝造成的用水利用率低,污水處理不當,用水器具滲漏是當前我國水資源利用中普遍存在的問題。對于華池縣生態產業園所在地域半干旱氣候特點而言,推進園區水循環利用系統尤為重要。
(1)雨水綜合利用 華池縣生態產業園建立了完整的雨水收集、貯存和利用系統。在園區建立低洼地、雨水花園以及通過建筑屋面和透水磚收集雨水。再將收集到的雨水輸送至園區污水處理中心,凈化后的雨水可用于園區構樹林種植澆灌、市政消防、生產回用以及地下水回補。
(2)中水回用工程 園區中水回用工程是通過收集園區生產生活污水,經分類凈化處理后用于景觀噴灌、消防市政以及員工宿舍生活用水等。
(3)節約用水 通過提升華池縣生態產業園生產過程用水工藝、宣 傳節約 用 水理念,減少 供水管道、節水器具“跑、冒、滴、漏”等現象的發生,可使園區水資源高效利用。
3、廢物循環利用與處置規劃
隨著全球科技的發展,生產生活廢物已被視為一種重要的可再生利 用 資源。對 于生態產 業園而言,廢物循環利用與處置規劃作為循環產業鏈網的重要環節,對促進園區循環經濟的構建、物質能量的層級利用有著重要的意義。
將華池縣生態產業園中產生的有機垃圾諸如剩飯剩菜、動物糞便、農作物秸稈等作為生物質能工程的原料或進行堆 肥處理,回用 于構樹林 種植;易拉罐、玻璃瓶等無機物垃圾則直接回收再利用;培養廢液、危險設備等有毒垃圾按相關規定做特殊處理。
4、結論
研究綜合循環經濟與低碳經濟2種可持續發展經濟理論,構建了園區循環經濟產業鏈網和園區低碳建設框架,并以華池縣生態產業園為例展開實證研究,對建立以資源高效利用及環境友好為目標的生態產業園建設展開了探索,并得出以下觀點:
(1)在循環產業鏈網的構建上,根據當地資源現狀篩選出符合關鍵產業遴選原則的關鍵產業,圍繞關鍵產業展開產業間的縱向延伸和橫向耦合,形成多維、高效的循環共生產業鏈網。
(2)在低碳技術框架的組織上,為降低園區碳排放和減少園區對環境的污染,首先應加大新能源開發與使用力度,增強建筑節能減排技術的應用;其次需建立園區節水工程、中水工程以及雨水綜合利用工程以促進水資源高效利用;最后在廢物循環利用與處置規劃方面對園區垃圾 進行科學分 類及處理,建立園區廢物循環利用體系,以減小污染。
研究對于以大陸性半干旱氣候、農業型經濟為特點的甘肅經濟欠發達地區實現了農業經濟效益和生態環境效益的共贏,對促進地區經濟發展具有一定的實踐意義和理論意義。(作者:賈麗奇,陳飛飛,李鴻飛)