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太阳能建筑的技术途径和发展策略

摘 要：本文在引用建筑能耗、能源现状、CO2排放等统计数据的基础上，论述了太阳能建筑的概念，提出了太阳能建筑发展的制约因素、技术途径和策略。
关键字：太阳能建筑 建筑能耗 节能
1、建筑能耗
　　根据我国的统计要求，建筑能耗一般指建筑使用能耗，即建筑物在使用过程中所消耗的能源，包括照明、电器，采暖、制冷、设施、热水、炊事等。2000年的统计结果表明，尽管我国民用建筑的整体舒适度低于世界各发达国家，但我国的建筑能耗已经占到当年全社会终端能源消耗的27.8%，接近发达国家（1/3左右）的水平[1]，采暖和空调为主的建筑能耗已占10%以上。最新报道显示，我国终端能源消耗总量已经位于世界第二。
2、能源现状
　　根据美国、日本和Shell、BP等公司预测，世界化石燃料生产和消耗峰值在2020～2030年之间。我国人口众多，人均能源资源占有量低于世界人均值，而且能源经济可开发剩余采储量的资源保证程度仅为129.7年[1]。
3、CO2减排压力
　　有关资料显示，世界各国建筑能耗中排放的CO2约占全球排放总量的1/3。其中，住宅约占2/3，公共建筑占1/3。
　　对未来CO2排放的预计[2]是，如果不采取措施，50年后，大气中的CO2含量是现在的3.5倍，如果积极采取各种清洁能源替代技术，在25年内就可以看到明显效果，在50年内可把CO2的含量降低到目前的水平。
　　对可再生能源减排潜力的系统研究[3]表明，太阳能光热光伏应用和太阳能建筑对于CO2减排的贡献，从2010到2030年时，可达到1-5~15-30 TtC/yr。
　　我国具有丰富的太阳能资源，年日照时数在2200小时以上地区约占国土面积的2/3以上。对太阳能应用的预测结果[4]为，在正常发展和生态驱动发展两种模式下，2050年我国太阳能利用在总能源供给中分别达到4.7%和 10%。 其对我国未来CO2减排的潜力估计是，到2010年以后，太阳能利用对减排开始有较明显作用，2020年以后开始有较显著作用。
4、太阳能建筑

　　定义：综合考虑社会进步、技术发展和经济能力等因素，在建筑物的策划、建造、设计、使用、维护以及改造等活动中，充分利用太阳能的建筑统称为太阳能建筑。我国太阳能建筑领域中技术最成熟、应用范围最广、产业化发展最快的是家用太阳能热水器（系统），其次是被动式采暖太阳房。
　　我国在太阳能建筑领域进行了长期的、积极的研究与实践。包括太阳能光热、光伏设备设施厂家在内，各地政府、研究机构、设计院以及开发企业等在不同层面、不同区域、不同建筑上做了大量细致的研究、开发、设计、建设工作。正是在这些工作基础上，中国太阳能学会决定增设太阳能建筑专业委员会。其作用是以满足建筑对清洁能源的需求为宗旨，在可持续发展框架下，为太阳能在建筑中的应用，构架学术和技术交流平台，促进两个行业的技术进步。
5、太阳能建筑的技术途径
　　太阳能建筑的应用领域包括建筑物的使用功能以及业主对于安全、便利、舒适、健康的环境需求。
　　太阳能建筑的技术途径包括了被动应用、主动应用和综合应用等多种途径。如从保温隔热材料的开发、自然采光通风功能的实现、太阳能光热光伏技术的应用到遮阳、光影和舒适环境的创造，全方位地综合应用太阳能资源。就目前发展最快的太阳能光热利用而言，也将包括低温利用、中温利用和高温利用等多层次能源效率利用形式；而太阳能光伏利用也将在太阳能建筑一体化上表现出更为广阔的发展前景。
6、制约太阳能建筑发展的因素
　　尽管国家和行业主管部门已经出台了一系列法规、标准，如节约能源法、民用建筑节能管理规定、不同地区的节能设计标准等，除成本、技术、市场等制约因素外，管理体制过于分散、激励政策体系不健全、全民教育与理念传播不够等都是制约太阳能建筑发展的相关因素。
　　当前，太阳能建筑的理念推广比具体某项技术或产品的推广更加迫切。
7、太阳能建筑发展策略
7.1 太阳能建筑的发展思路
　　在各级政府的政策导向和激励机制的基础上，提高职业培训和公众教育程度，加强产品（系统）检测认证和建筑准入制度，完善规范标准及相关技术规程，发挥从企业到业主等各个层面的积极性，共同推进太阳能建筑的有序健康发展。
7.2 太阳能建筑的发展策略

　　1）成熟的被动太阳能技术与现代的太阳能光伏光热技术的综合利用；
　　2）保温隔热的围护结构技术与自然通风采光遮阳技术的有机结合；
　　3）传统建筑构造与现代技术和理念的融合；
　　4）建筑的初投资与生命周期内投资的平衡；
　　5）生态驱动设计理念向常规建筑设计的渗透；
　　6）考虑区域气候特征和经济发达程度的差异；
　　7）关注不同的建筑特征和人们的生活习惯。 
7.3 太阳能建筑的发展目标
　　充分地综合利用太阳能，满足建筑物对于使用功能和环境功能尽量多的能源供应需求，以降低建筑能耗在社会总能耗中的比例。因此，进一步考虑将太阳能利用与地热能、风能、生物质能以及自然界中的低温热能等复合能源的利用结合起来，并进行系统的优化配置，以满足建筑的能源供应和健康环境的需求，是太阳能建筑发展的最高目标。零排放建筑代表了太阳能综合应用的最高理想。近期研究开发的重点是太阳能热利用产品和系统与建筑一体化。
7.4 综合确定太阳能建筑发展策略
　　1）气候特征和经济发达程度：西部经济欠发达地区，往往又是太阳能资源丰富的区域。依然应以被动利用太阳能建筑为主，加强集热、蓄热、导热等材料和技术的研发与推广；而对于经济发达的沿海地区，夏季炎热、冬季阴冷，又具有冬季采暖、夏季空调的生活需求和经济能力。因此，应积极扩大综合利用太阳能建筑新技术的投资优势，并成为实施太阳能或水源热泵等采暖空调技术示范建筑的首选地区。
　　2）生活习惯和经济水平：随着我国社会发展和人民生活水平的不断提高，稳定的热水供应逐步成为居民的基本生活需求之一。这是太阳能热水设备及系统与建筑一体化成为太阳能建筑领域发展最快的主要原因。
　　3）建筑特征与政策导向：对于不同的建筑类型和社会功能，在太阳能利用等领域应给予不同的示范导向和税收等激励政策。如，对于公益性建筑采取强制推行太阳能利用的政策；而对于商业性建筑则给予税收等激励政策；对于量大面广的居住建筑则实行税收激励政策、能源投资机之及业主有偿使用相结合的策略。当然这些策略对于既有建筑的改造同样适用。近期可在选择特殊用途建筑、大型公益性建筑及政府办公建筑等进行示范推广和政策引导。

　　4）太阳能建筑技术和体系：编制设计规范、标准及其相关图集，建立产品（系统）检测中心和认证机构，完善施工验收及维护技术规程等，是太阳能利用（如热水供应）列入建筑工程设计环节，并作为一个“专业”纳入建筑体系的前提。
　　5）理念推广：节能生态的教育、生活方式的改变和理念的传播在太阳能建筑发展中的重要性凸现。教育人们了解常规能源的一般知识、太阳能的优越性以及健康的生活方式，是一项全社会的重要任务，各级政府应给予足够的重视，并予以专项资金支持。
　　6）太阳能建筑应用技术的研究与推广：针对我国的社会发展、技术进步、经济能力、区域气候、生活需求等因素，以太阳能建筑领域中的热水供应为切入点，扩大太阳能热水供应的既有理念优势，倡导“理念先行、示范突破、政策跟进”的原则，推行“标准设计、检测认证、建筑准入”的机制，分阶段逐步推进太阳能建筑在中国的发展，最终达到太阳能建筑的普及和推广。
参考文献：
　　[1] 王长贵，郑瑞澄，新能源在建筑中的应用，北京，中国电力出版社 2003：3～18。
　　[2]Charies Freinstein, Cultivating The Green Carrot-a Market Stimulus for Photovoltaic Technology, The World Directory of Renewable Energy Suppliers and Services 1996:122。
　　[3]S.Tanley R.Bull, etal, The Potential Impact for Renewable Energy Technology to Reduce Carbon Emission, Advances in Solar energy, American Solar energy Society, Vol.13,1999:143。
　　[4]科技部，中国能源研究会，《中国后续能源发展战略研究》，2000.12。