石油等石化能源緊缺引起的地緣政治問題越演越烈,能源供應(yīng)安全在國(guó)家復(fù)興和可持續(xù)發(fā)展中的戰(zhàn)略地位越來越高,世界能源圖譜在當(dāng)今和可見的未來正在發(fā)生著變化,
新能源將會(huì)發(fā)揮更大的作用。有專家提出,中國(guó)乃至世界將迎來石油時(shí)代之后的“
太陽能時(shí)代”。
在中國(guó),1998年5月29日簽署加入《京都議定書》,2006年12月1日批準(zhǔn)施行《
可再生能源法》,2007年8月31日發(fā)布《中國(guó)可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》,2008年4月1日正式實(shí)施《節(jié)約能源法》,2008年10月1日開始實(shí)施《
建筑節(jié)能條例》。“節(jié)能減排”、“節(jié)能省地”成為建筑行業(yè)點(diǎn)擊率最高的詞語之一。這一切都在向人們昭示:我國(guó)的房屋建設(shè)及其能源問題已成為中國(guó)社會(huì)的全局問題,
太陽能建筑在中國(guó)的發(fā)展逐漸受到社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。
太陽能建筑是一種先進(jìn)的建筑理念
傳統(tǒng)太陽能建筑的理念是,不采用特殊的
機(jī)械設(shè)備,而是利用
輻射、
對(duì)流和
傳導(dǎo)等方法,使熱能自然地流經(jīng)建筑物,并通過建筑設(shè)計(jì)方法控制熱能流向,從而獲得
采暖或制冷效果。其顯著的特征是,建筑物本身作為系統(tǒng)的組成部件,不僅反映了當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn),而且在適應(yīng)自然環(huán)境的同時(shí)充分利用了自然環(huán)境的潛能,在解決建筑物的固有問題方面發(fā)揮著主要作用。
目前,被動(dòng)設(shè)計(jì)優(yōu)先作為生態(tài)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)策略逐漸成為當(dāng)代
建筑設(shè)計(jì)師的理念共識(shí),構(gòu)造節(jié)能將成為
建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的基本方法。現(xiàn)代
建筑材料和建設(shè)技術(shù)的大量利用,讓中國(guó)五千年積淀的傳統(tǒng)建筑理念和建造方法得到了繼承與提升。
比對(duì)中國(guó)
節(jié)能建筑的定義,中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)太陽能建筑專委會(huì)建議將太陽能等可再生能源利用在建筑使用能耗中所占比例大于30%%,或基于現(xiàn)狀建筑二
氧化碳排放平均水平上的減排貢獻(xiàn)率大于30%%的建筑,稱為太陽能建筑。現(xiàn)代太陽能建筑的定義更符合節(jié)能減排的國(guó)際環(huán)境和建筑設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。
當(dāng)然,現(xiàn)代太陽能建筑的定義主要基于建筑運(yùn)營(yíng)中如何充分利用太陽能,突出太陽能等可再生能源的建筑利用,以及對(duì)降低建筑使用能耗和營(yíng)造健康室內(nèi)環(huán)境的貢獻(xiàn)。與
綠色建筑、可持續(xù)建筑并不矛盾,他們更強(qiáng)調(diào)建筑全生命周期中的資源循壞、與自然的和諧共生等。
太陽能建筑具有開源節(jié)流特點(diǎn),集成了
太陽能光伏發(fā)電、
太陽能采暖/熱水、太陽能制冷空調(diào)、太陽能通風(fēng)降溫、可控自然
采光等新技術(shù),能與淺層地能、風(fēng)能、生物質(zhì)能以及其他低品位能等廣義太陽能技術(shù)結(jié)合,屬于科技含量高、資源消耗低、環(huán)境負(fù)荷小的適宜
建筑技術(shù)。因此,太陽能建筑將成為我國(guó)建筑的主要理念之一。太陽能建筑理念催生產(chǎn)業(yè)發(fā)展機(jī)遇
建筑承載著政治、經(jīng)濟(jì)、文化、教育等眾多文明,具有強(qiáng)烈的社會(huì)功能,并已成為推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)。同時(shí),建筑業(yè)的快速發(fā)展帶來了建筑生產(chǎn)能耗和建筑使用能耗的持續(xù)增加,并對(duì)人居環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展和不可再生能源的可擔(dān)負(fù)性提出了挑戰(zhàn)。
可喜的是,我國(guó)政府對(duì)CO2減排國(guó)際義務(wù)的承諾和科學(xué)發(fā)展觀的落實(shí),以及不斷加強(qiáng)的建筑節(jié)能全民意識(shí)和日益成熟的房地產(chǎn)市場(chǎng)環(huán)境,促進(jìn)了建筑節(jié)能完整利益鏈與市場(chǎng)化運(yùn)行機(jī)制的形成,為建筑利用太陽能提供了良好機(jī)遇。可以肯定,未來的建筑市場(chǎng)將是節(jié)能減排的市場(chǎng),太陽能建筑迎來了快速發(fā)展的春天。
我國(guó)已經(jīng)或正在制定較為完整的建筑節(jié)能和太陽能利用的設(shè)計(jì)規(guī)范和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn),并開始推行建筑節(jié)能和綠色建筑等級(jí)標(biāo)識(shí)制度。正在編制的《綠色
建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》不但關(guān)注建筑體型系數(shù)、
窗墻比、
圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)、
設(shè)備及系統(tǒng)效率等與
圍護(hù)結(jié)構(gòu)相關(guān)的分解指標(biāo),對(duì)于自然采光、自然通風(fēng)等熱舒適性指標(biāo),生態(tài)設(shè)計(jì)策略的綜合指標(biāo),以及與可再生能源利用相關(guān)的“建筑產(chǎn)能”指標(biāo)將給予更大的關(guān)注。太陽能產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟
目前,江蘇、山東、河北、海南、云南等省,北京、上海、深圳、大連等市已經(jīng)在新建12層以下居住建筑以及辦公建筑、學(xué)校、醫(yī)院、賓館等
公共建筑中開始強(qiáng)制推行太陽能熱水系統(tǒng),因此,應(yīng)用太陽能熱水系統(tǒng)完全可以成為國(guó)家層面的建筑節(jié)能強(qiáng)制要求,從而讓50%%或65%%的建筑節(jié)能目標(biāo)包含更多的內(nèi)涵。能夠想象,當(dāng)強(qiáng)制要求成為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,
太陽能集熱器就會(huì)像曾經(jīng)的建筑“空調(diào)室外機(jī)”一樣,成為普通的建筑部件。中國(guó)太陽能產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟網(wǎng)
另外,國(guó)家提倡在建筑運(yùn)行系統(tǒng)中引入
建筑能耗計(jì)量平臺(tái),不僅為建筑節(jié)能審計(jì)和運(yùn)行監(jiān)察提供依據(jù)和手段,更為太陽能等可再生能源建筑應(yīng)用提供了意識(shí)培養(yǎng)的環(huán)境。太陽能建筑發(fā)展的中國(guó)之路
選擇基于建筑全生命周期的能源需求解決方案。正確理解“零能耗建筑”的含義,即在生命周期內(nèi),建筑使用能耗對(duì)于常規(guī)石化類能耗需求為零的建筑,或該建筑沒有對(duì)大氣環(huán)境新增二氧化碳排放。實(shí)質(zhì)是用建筑節(jié)能和可再生能源的增長(zhǎng)替代全社會(huì)石化類能源需求的增長(zhǎng),即可再生能源利用的“開源”和建筑節(jié)能的 “節(jié)流”。
開發(fā)建筑集能系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)建筑能源自助。建筑物本身作為
能源系統(tǒng)的關(guān)鍵部件是太陽能建筑的顯著特征。可以用建筑被動(dòng)集能指標(biāo)表征建筑的被動(dòng)供能能力和建筑環(huán)境的熱舒適度,而用建筑主動(dòng)供能指標(biāo)反映可再生能源對(duì)于建筑使用能耗和CO2減排的貢獻(xiàn)率。
提倡建筑能源中心模式,推廣能源梯級(jí)利用。建筑能源中心是指以單戶或單元建筑為能量供給對(duì)象,構(gòu)成包括太陽能等可再生能源在內(nèi)的復(fù)合能源系統(tǒng),滿足建筑的使用功能和環(huán)境質(zhì)量所需要的能量(包括
供暖、制冷、熱水、新風(fēng)、照明、炊事等)。它是分布式能源系統(tǒng)的最小單元,是建筑物基于能量梯級(jí)綜合利用(如中水回用、余熱回收等)的多能源復(fù)合能量系統(tǒng),其優(yōu)勢(shì)在于可方便地綜合、高效利用各種可再生能源技術(shù),以滿足安全、經(jīng)濟(jì)的建筑能耗需求。提倡建筑(家庭)能源中心模式及其相關(guān)技術(shù)的推廣和應(yīng)用,是太陽能建筑能量系統(tǒng)的重要理念。
綜合考慮建筑運(yùn)營(yíng)成本及其外部成本。建筑運(yùn)營(yíng)體現(xiàn)在建筑物的策劃、建設(shè)、使用及其改造、拆除等全壽命周期的各種活動(dòng)中,建筑
節(jié)能技術(shù)、太陽能技術(shù)以及生態(tài)建筑技術(shù)對(duì)與建筑運(yùn)營(yíng)具有重要影響。因此,人們不僅要關(guān)注建筑初期的一次投資,更應(yīng)關(guān)注建筑的后期運(yùn)營(yíng)和費(fèi)用支出,不但要滿足中國(guó)民眾的居住需求,也要關(guān)注住房使用的耗能支出。另外,還應(yīng)考慮二氧化碳排放等外部環(huán)境成本的增加。21tyn.cn
引入建筑整合設(shè)計(jì)方法,發(fā)展太陽能與建筑集成技術(shù)。建筑整合設(shè)計(jì)是指將太陽能應(yīng)用技術(shù)納入建筑設(shè)計(jì)全過程,以達(dá)到建筑設(shè)計(jì)美觀、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的要求。采用模數(shù)化太陽能建筑部件(如可移動(dòng)
遮陽部件、
窗間墻型空氣
集熱器、陽臺(tái)型太陽能集熱器、水平遮陽
構(gòu)件以及
通風(fēng)窗等),既能較全面的運(yùn)用主被動(dòng)太陽能技術(shù),又讓這些部件構(gòu)成了現(xiàn)代住宅的立面元素。
提升傳統(tǒng)建筑理念,推行被動(dòng)優(yōu)先設(shè)計(jì)原則。太陽能建筑首先必須是節(jié)能建筑,在被動(dòng)優(yōu)先的設(shè)計(jì)原則下,注重被動(dòng)與主動(dòng)太陽能利用技術(shù)的結(jié)合。
充分利用建筑資源,向建筑要能源。滿足中國(guó)人民溫飽的18億畝耕地底限、400億平方米的既有建筑、10億平方米的年新增建筑,成為充分利用建筑資源的外部壓力和現(xiàn)實(shí)條件。因此,“充分利用建筑資源,向建筑要能源”不是口號(hào),而是一種社會(huì)責(zé)任。中
關(guān)注氣候特征和“值班環(huán)境”用能技術(shù)。“值班環(huán)境”是指建筑在無人使用時(shí)的環(huán)境。建筑值班環(huán)境直接影響著達(dá)到建筑使用環(huán)境的啟動(dòng)時(shí)間、建筑室內(nèi)的空氣質(zhì)量品質(zhì)和閑置建筑的使用壽命。設(shè)計(jì)師應(yīng)關(guān)注相關(guān)的建筑維護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)和安全的“值班環(huán)境”用能技術(shù),能源技術(shù)企業(yè)也應(yīng)注意到其巨大的市場(chǎng)空間。
充分利用太陽能熱水等先進(jìn)的成熟技術(shù)。太陽能熱水器是目前太陽能利用技術(shù)中最為成熟的技術(shù),應(yīng)用普及率較高,到2006年底全球太陽能熱水器安裝量約1.68億平方米,其中我國(guó)占9000萬平方米,約占53.6%%左右。目前,與建筑集成應(yīng)用的太陽能集熱系統(tǒng)研發(fā)獲得了長(zhǎng)足發(fā)展。但也應(yīng)看到, 12層以上
住宅建筑利用太陽能熱水成為上面諸多政策中的空白。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是,太陽能熱水系統(tǒng)尤其是集熱系統(tǒng)的安全維護(hù)和可靠運(yùn)行依然是太陽能熱水整合設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。
引入能源互聯(lián)網(wǎng)概念,提高可再生能源系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)和安全性能。
理念至少包括以下方面:多種可再生能源在時(shí)間和空間上能夠互補(bǔ),提高可再生能源系統(tǒng)的
穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性和系統(tǒng)效率;不同規(guī)模能源系統(tǒng)之間能夠互聯(lián),集中能源系統(tǒng)(如集中熱水/采暖系統(tǒng)、國(guó)家電網(wǎng)系統(tǒng)等)可以成為分布能源系統(tǒng)(如家庭能源中心)的備份系統(tǒng),提高系統(tǒng)的安全性和投資的經(jīng)濟(jì)性;集中能源系統(tǒng)作為分布能源系統(tǒng)的蓄能系統(tǒng),而分布能源系統(tǒng)又能為集中能源系統(tǒng)提供“削峰”功能,從而最大限度地利用可再生能源,提高系統(tǒng)的綜合投資效益。
選擇適宜的太陽能建筑技術(shù)。應(yīng)根據(jù)區(qū)域氣候特點(diǎn)和居民生活方式,因地制宜,著眼于降低總能耗。比如對(duì)于北方城市,應(yīng)盡量降低采暖能耗,提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)
保溫性能和熱源效率,改善供暖末端調(diào)節(jié)技術(shù)和設(shè)施;對(duì)于長(zhǎng)江流域,宜發(fā)展多種
熱泵技術(shù),提倡分時(shí)、分空間間隙使用空調(diào)采暖技術(shù),尤其要加強(qiáng)自然通風(fēng)設(shè)計(jì);對(duì)于我國(guó)南方建筑,應(yīng)積極應(yīng)用自然通風(fēng)和外部遮陽設(shè)計(jì)技術(shù),不宜采用集中供冷技術(shù)。
我國(guó)大型公共建筑不足城鎮(zhèn)建筑總面積的4%%,但建筑能耗卻占我國(guó)城鎮(zhèn)建筑總能耗的20%%以上。研究和推廣大型公共建筑低能耗節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù),意義重大。例如,對(duì)于大型公共建筑的外
窗設(shè)計(jì)應(yīng)可開啟,通過對(duì)自然通風(fēng)的調(diào)節(jié),減少對(duì)機(jī)械通風(fēng)的依賴。
總之,節(jié)能減排是我國(guó)必須長(zhǎng)期堅(jiān)持的國(guó)家戰(zhàn)略,開源節(jié)流是我國(guó)推進(jìn)建筑節(jié)能的必經(jīng)之路。太陽能建筑將在建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)中發(fā)揮重要作用,并成為建筑節(jié)能的戰(zhàn)略途徑。
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