隨著我國國民經(jīng)濟和人民生活水平的持續(xù)快速發(fā)展，能源問題與環(huán)境問題一樣，已經(jīng)成為影響中國經(jīng)濟和諧發(fā)展的關鍵因素。我國加入《京都議定書》條約，中央政府對于節(jié)能省地住宅的高度重視，以及中國第一部《可再生能源法》的提前出臺，等等信息表明我國住宅建設及其相關的能源問題已經(jīng)成為全局問題。

 

太陽能建筑將在調整住宅能耗結構、保障建筑能源安全，降低溫室氣體排放、保護大氣環(huán)境，解決農村和偏遠地區(qū)用能、提高國民生活質量，以及推進和實施我國住宅產(chǎn)業(yè)化政策等諸多方面產(chǎn)生積極的影響。

 

 

　　傳統(tǒng)意義上的太陽能建筑指經(jīng)設計能直接利用太陽能進行采暖或空調的建筑。比較成熟的是通過太陽能的光熱利用，在冬季對室內空氣進行加熱的太陽能采暖建筑，一般分為主動式和被動式兩大類。

 

　　隨著太陽能利用科技水平的不斷提高，太陽能建筑已經(jīng)從太陽能采暖建筑發(fā)展到可以集成太陽能光電、太陽能熱水、太陽能吸收式制冷、太陽能通風降溫、可控自然采光等新技術的建筑，其技術含量更高，內涵更豐富，適用范圍更廣。

 

　　生態(tài)建筑、綠色建筑、節(jié)能建筑、低能耗建筑、健康建筑以及我國的康居示范工程等等，都重視太陽能的利用。準確定義太陽能建筑很困難，但從國際和國內的研究和實踐經(jīng)驗來看，太陽能建筑(Solar Buildings)至少應該包含以下幾個層面的內涵：

 

　　太陽能建筑的目標是盡可能的充分利用太陽能來滿足建筑能耗和健康環(huán)境的需求，降低常規(guī)能源在建筑能耗中的比例；

 

　　太陽能建筑的實施是今壽命周期的，應體現(xiàn)在建筑物策劃、設計、建造、使用、維護以及改造等活動中；

 

　　太陽能建筑的推廣應因地制宜，針對區(qū)域氣候特征、經(jīng)濟發(fā)達程度以及建筑使用特征等因素，采用適宜的建筑技術和太陽能技術；

 

　　太陽能建筑的發(fā)展應基于綜合的、多角度的比較，包括生態(tài)設計、建筑節(jié)能、投資平衡、復合其它可再生能源、選擇配套的常規(guī)能源等；

 

　　太陽能建筑的研究是不斷發(fā)展的，不僅包括應用理論和計算方法，還應向能效評價、工程實測等多方面深入。

 

　　顯然，以太陽能提供的能源在建筑使用能耗中所占比例來定義太陽能建筑是符合社會和技術發(fā)展現(xiàn)狀的。但目前的研究還不深入，正在開展的太陽能建筑量化指標與評價體系的研究工作顯然非常必要。

 

　　我國在太陽能建筑領域進行了長期的、積極的研究與實踐。各級政府、太陽能企業(yè)、科研院所、設計單位以及開發(fā)商等不同利益團體在不同層面、不同行業(yè)、不同范圍內做了大量細致的工作。其中技術最成熟、應用范圍最廣泛、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展最興旺的是家用太陽熱水器(系統(tǒng))、被動式采暖(太陽房)和被動通風技術，并已在提供能源和替代化石燃料中發(fā)揮了積極的作用，太陽能產(chǎn)品(系統(tǒng))的生產(chǎn)企業(yè)、工程與系統(tǒng)集成企業(yè)、研究開發(fā)單位為此做出了卓越的貢獻，同時也表明跨行業(yè)、跨領域的應用研究尤為迫切。

 

 

　　高效利用太陽能提供住宅建筑的復合能量系統(tǒng)，以滿足住宅的使用功能需求以及安全、便利、舒適、健康的環(huán)境需求，是發(fā)展太陽能建筑的目標。因此，太陽能建筑不僅關注光熱、光伏等現(xiàn)代科技與住宅建筑的和諧應用，而且更加關注生態(tài)設計理念的傳播和傳統(tǒng)被動太陽能建筑理念的提升。

 

　　全方位的被動設計理念指不采用特殊的機械設備，而是利用輻射、對流和傳導使熱能自然流經(jīng)建筑物，并通過建筑物本身的性能控制熱能流向，從而得到采暖或制冷的效果。其顯著的特征是，建筑物本身作為系統(tǒng)的組成部件，不但反映了當?shù)氐臍夂蛱攸c，而且在適應自然環(huán)境的同時充分利用了自然環(huán)境的潛能，目的是全面解決建筑設計固有的問題。包括：

 

　　最大限度地利用自然采光，降低人工照明的能耗，改善住宅室內光環(huán)境，滿足生理和心理上的健康需求。

 

　　充分利用并控制住宅的日照環(huán)境，保證居室衛(wèi)生、改善居室小氣候、提高舒適度。例如，采用建筑遮陽設計，以減少炎熱夏季的陽光直射(對深圳地區(qū)的建筑節(jié)能模擬測試顯示，建筑遮陽可減少夏季空調能耗23—32％）；按照被動采暖設計，能夠充分利用寒冷冬季的太陽直射和輻射能量；創(chuàng)造宜人的建筑光影環(huán)境，以暗合和尊重人體的生物節(jié)奏；等等。應用最多的活動外遮陽設施不但可以達到上述目標，而且還能夠創(chuàng)造豐富的建筑肌理形象。

 

　　提高綠化率，減少硬質地面。夏季住區(qū)環(huán)境溫度升高一度，建筑制冷能耗增加10％因此，合理的規(guī)劃不僅要保證住宅的合理朝向和間距，還要保證住區(qū)的綠化率和綠化均勻度，從而達到建筑遮陽、降低環(huán)境溫度的目的。另外，落葉喬木的冬夏變化，住區(qū)水環(huán)境的合理設計，同樣改變著建筑的外部熱環(huán)境。因此，回歸自然的山水園林景觀容易受市場追捧。

 

　　加強建筑的保溫隔熱，這是現(xiàn)代住宅建筑充分利用太陽能的前提條件，同時也有利于創(chuàng)造舒適健康的室內熱環(huán)境。

 

　　優(yōu)化建筑布局，提高住區(qū)的風環(huán)境質量，達到夏季通風良好。而在冬季，住區(qū)局部最大風速不超過5m／s，建筑物前后壓差不大于5Pa，減少冷風滲透。

 

　　充分利用自然通風排除室內污濁空氣，改善室內環(huán)境，保證人與自然交往的心理需求。由于住宅建筑進深較淺，一般多利用風壓獲得自然通風。

 

　　全方位的被動設計方法還包括，住宅屋頂形狀和材料選擇、屋頂和地下室的換氣構造、墻體材料和性能的控制、屋頂冷卻等等。

 

　　利用太陽能光熱、光伏技術除了提供穩(wěn)定的生活熱水供應、制冷與采暖以及電力供應外，還應為住宅提供“值班環(huán)境”用能。如采用全自動運行的太陽能通風采暖技術，可以保證無人居住時的室內基本環(huán)境質量。當然包括風力發(fā)電、地源熱泵等可再生能源的應用從更大范疇而言，也可以歸納到太陽能的應用。例如，地表淺層收集了47％的太陽能量，從而成為巨大的太陽能集熱器。

 

 

　　3．1是調整住宅建筑能耗結構、保障能源安全的現(xiàn)實需求

 

　　2000年的統(tǒng)計結果表明，盡管我國民用建筑的整體舒適度低于世界各發(fā)達國家，但我國的建筑能耗已經(jīng)占到當年全社會終端能源消耗的27．8％，接近發(fā)達國家(1／3左右)的水平，采暖和空調為主的建筑能耗已占10％以上。因此，在我國《可再生能源法》的編制報告中指出，到2010年可再生能源利用量不低于全國能源消費總量5％，2020年可再生能源利用量不低于全國能源消費總量10%。

 

　　我國具有豐富的太陽能資源，年日照時數(shù)在2200小時以上地區(qū)約占國土面積的2／3以上。對太陽能應用的預測結果為，在正常發(fā)展和生態(tài)驅動發(fā)展兩種模式下，2050年我國太陽能利用在總能源供給中分別達到4．7%和10%

 

　　顯然，太陽能建筑將在調整建筑能耗結構、保障能源安全的現(xiàn)實需求和心理需求等方面發(fā)揮積極作用。

 

　　3．2將大大降低溫室氣體排放和大氣環(huán)境保護方面的壓力

 

　　有關資料顯示，世界各國建筑能耗中排放的C02約占全球排放總量的l／3。

 

其中，住宅約占2／3。

 

　　事實上，我國目前約90％的二氧化硫和氮氧化物排放來自化石能源的生產(chǎn)和消費。大氣污染物造成的酸雨、呼吸道疾病等已經(jīng)嚴重威脅經(jīng)濟發(fā)展和人體健康。對我國未來C02減排的潛力估計是，到2010年以后，太陽能利用對減排開始有較明顯作用，2020年以后開始有較顯著作用。

 

　　3．3是農村和偏遠地區(qū)全面建設小康社會的有效手段之一

 

　　目前，我國仍有4億左右農村居民，依靠直接燃燒秸稈、薪柴等生物質提供生活用能。全國還有約2萬個村，約800多萬農戶、3000萬人口沒有電力供應。同時，經(jīng)濟發(fā)展水平較高的地區(qū)，農村生產(chǎn)、生活用能中商品能源的比例不斷上升，對化石能源需求加大。因此，將現(xiàn)代太陽能理念和技術與傳統(tǒng)的建造技術相結合，解決偏遠地區(qū)農房基本能源供應，對全面建設小康社會，保護生態(tài)環(huán)境具有重要的現(xiàn)實意義。

 

　　實際上，截至2002年底的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，今國農村房屋建筑面積已達256．2億平方米。其可以利用的屋頂面積是可觀的。

 

　　因此，在《可再生能源法》第十八條“國家鼓勵和支持農村地區(qū)的可再生能源開發(fā)利用”中指出：“縣級以上地方人民政府管理能源工作的部門會同有關部門，根據(jù)當?shù)亟?jīng)濟社會發(fā)展、生態(tài)保護和衛(wèi)生綜合治理需要等實際情況，制定農村地區(qū)可再生能源發(fā)展規(guī)劃，因地制宜地推廣應用沼氣等生物質資源轉化、戶用太陽能、小型風能、小型水能等技術，縣級以上人民政府應當對農村地區(qū)的可再生能源利用項目提供財政支持”。

 

　　最近在北京市平谷區(qū)新農村新民居建設中，充分利用了太陽能提供采暖及生活熱水用能。實測表明，1 5m2的太陽熱水集熱器與12m2太陽熱風集熱器，平均一個冬季可以提供約18900MJ的熱量，對建筑耗能的貢獻率為49700的情況下，平均可保證70m2主要采暖空間的供暖，可節(jié)約1054kg標煤，每戶平均一個采暖季實際采暖耗煤量為1093kg標煤。在整個采暖季中的最不利工況下，太陽能采暖系統(tǒng)貢獻奉為19％。太陽能的利用，顯著地提高了農民的生活質量。采用目前的太陽能采暖系統(tǒng)，與居民原有住房相比，擴大了3～4倍的采暖面積現(xiàn)狀為1間，提高了采暖溫度(現(xiàn)在的室內溫度為1 5—1 6℃，原來為1 0—13℃)，改善了室內的熱舒適度，并為自助游經(jīng)濟的發(fā)展提供了物質基礎。如果將民居進一步按被動太陽能建筑設計(如改變陽臺形式，形成可控制通風的陽光室；減小北立面窗戶面積；合理劃分室內采暖空間；提高節(jié)能節(jié)點設計，減小冷橋；等等)，太陽能的保證率將會更高。

 

　　3．4將對我國能源政策和住宅產(chǎn)業(yè)化的推進和實施產(chǎn)生積極的影響。

 

　　盡管國家和行業(yè)主管部門已經(jīng)出臺了一系列法規(guī)、標準，如節(jié)能中長期發(fā)展規(guī)劃、民用建筑節(jié)能管理規(guī)定、不同地區(qū)的節(jié)能設計標準等，除成本、技術、市場等制約因素外，管理體制過于分散、激勵政策體系不健全、全民教育與理念傳播不夠等都是制約太陽能建筑發(fā)展的相關因素。

 

　　當前，太陽能建筑的理念推廣比具體某項技術或產(chǎn)品的推廣更加迫切。據(jù)不完全統(tǒng)計，到2002年，在全國既有131．8億平方米的房屋建筑中，只有3．2億平方米的節(jié)能建筑�？梢钥闯觯�太陽能建筑在生態(tài)和節(jié)能的教育、生活方式的改變和理念的傳播等方面的重要性。

 

　　發(fā)達國家和部分發(fā)展中國家已把發(fā)展可再生能源作為占領未來能源領域制高點的重要戰(zhàn)略措施。我國太陽能熱水器年增長速度到達了20％以上，光伏產(chǎn)業(yè)也在快速增長。太陽能建筑已經(jīng)成為開拓經(jīng)濟增長點、創(chuàng)造更多就業(yè)機會的有效途徑。但在建筑教育課程、建筑施工環(huán)節(jié)、建筑驗收規(guī)程以及住宅產(chǎn)業(yè)化政策中并沒有體現(xiàn)出其作為一個“專業(yè)或領域”應有的地位。

 

　　可喜的是在《可再生能源法》第十二條中，“國務院教育行政部門應當將可再生能源知識和技術納入普通教育、職業(yè)教育課程”。第十七條“國家鼓勵單位和個人安裝和使用太陽能熱水系統(tǒng)、太陽能供熱采暖和制冷系統(tǒng)、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)等太陽能利用系統(tǒng)。國務院建設行政主管部門會同國務院有關部門制定太陽能利用系統(tǒng)與建筑結合的技術經(jīng)濟政策和技術規(guī)范。房地產(chǎn)開發(fā)企業(yè)應當根據(jù)前款規(guī)定的技術規(guī)范，在建筑物的設計和施工中，為太陽能利用提供必備條件。對已建成的建筑物，住戶可以在不影響其質量與安全的前提下安裝符合技術規(guī)范和產(chǎn)品標準的太陽能利用系統(tǒng)。”

 

　　可以相信，不久，隨著住宅產(chǎn)業(yè)化進程的推進，太陽能產(chǎn)品將像電視、電話那樣成為設計師、開發(fā)商、業(yè)主的自然選擇，國家責任和全民義務相結合將成為必然趨勢。

 

 

　　現(xiàn)實是，我國人均土地占有量是世界平均水平的1／3，而960萬平方公里的國土中適宜居住的只有23％。其中耕地只占13％，人均耕地面積只有1．41畝。因此，我國不僅糧食要依賴進口，更需要大量進口能源。截至2002年底，全國既有房屋建筑面積為388億平方米。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，估計到2020年，我國還將新增建筑面積約300萬平方米(目前，我國城市平均每年新增建筑面積10億平方米，住宅建筑面積占60—70％)。“充分利用屋頂資源，向屋頂要能源”，將不再是一句口號。

 

　　在太陽能建筑的研究推廣中，轉變觀念特別重要，包括：

 

　　(1)提升常規(guī)建筑設計理念，并向生態(tài)驅動設計理念轉化；

 

　　(2)研究傳統(tǒng)的建筑構造理念，開發(fā)先進的圍護結構技術，適應現(xiàn)代太陽能技術的發(fā)展；

 

　　(3)關注住宅全生命周期內的投資平衡和權益分配；

 

　　(4)復合利用其它可再生能源，優(yōu)化住宅建筑能耗結構，滿足住宅的能源供應和健康環(huán)境的需求。

 

　　在太陽能建筑的研究推廣中，應綜合考慮下列因素：

 

　　(1)充分考慮區(qū)域氣候特征和經(jīng)濟發(fā)達程度的差異：西部經(jīng)濟欠發(fā)達而太陽能資源又豐富的地區(qū)，應以被動利用太陽能建筑為主，加強集熱、蓄熱、導熱等材料和技術的研發(fā)與推廣；而對于經(jīng)濟發(fā)達的沿海地區(qū)，夏季炎熱、冬季陰冷，又具有冬季采暖、夏季空調的生活需求和經(jīng)濟能力，應積極擴大綜合利用太陽能建筑新技術的投資環(huán)境、理念基礎和政策優(yōu)勢，并作為實施太陽能采暖制冷、防潮隔熱技術示范推廣的首選地區(qū)。

 

　　(2)關注居民的生活習慣和可支付能力：目前穩(wěn)定的熱水供應已逐步成為居民的基本生活需求之一，人們也因此建立了基本的生態(tài)與節(jié)能意識。這是太陽能熱水設備(系統(tǒng))與建筑結合發(fā)展最快的主要原因之一。

 

　　(3)針對不同的建筑功能，實施不同的激勵政策：尤其對于量大面廣的居住建筑則實行稅收及貸款優(yōu)惠政策、能源投資機制及業(yè)主有償使用相結合的政策。當然這些政策應同樣適用于既有住宅建筑的改造。

 

　　(4)建立和完善太陽能建筑技術和體系：編制設計規(guī)范、標準及其相關圖集，建立產(chǎn)品(系統(tǒng))檢測中心和認證機構，完善施工驗收及維護技術規(guī)程等，是太陽能利用(如熱水供應)列入建筑工程設計環(huán)節(jié)，并作為一個“專業(yè)”納入建筑體系的前提。

 

　　(5)強化理念推廣和意識培養(yǎng)：引導人們了解建筑能耗、建筑環(huán)境、生態(tài)保護等一般知識，擴大和延伸已經(jīng)成熟的太陽能熱水和太陽能采暖應用理念。倡導“理念先行、示范突破、政策跟進”的原則，推行“標準設計、檢測認證、建筑準入”的機制，逐步推進太陽能建筑在我國的發(fā)展，最終達到太陽能建筑的普及和推廣。

 

　　開源節(jié)流是我國推進節(jié)能建筑的發(fā)展之路，太陽能建筑將成為節(jié)能省地住宅建設的重要途徑。

 

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