小议太阳能建筑

0新能源技术与应用论文：小议太阳能建筑论文摘要：人类进入21世纪，世界经济飞速发展，对能源的需求与日俱增。与此同时，传统化石能源的加速枯竭以及获得这些能源造成的日趋严重的环境污染，使得人类面临着越来越严重的能源危机，人类自身的生存环境受到相当严重的破坏，人类的可持续发展面临着严重的挑战。本文通过对国内外太阳能建筑的应用现状、发展现状、太阳能建筑发展的国内外对比研究及国内外相关证词，提出我国的太阳能建筑的发展趋势。关键词：太阳能建筑能源危机发展现状未来趋势小议太阳能建筑[键入文字][键入文字]1一、能源危机人类进入21世纪，世界经济飞速发展，社会高度发达，现代化程度突飞猛进，对能源的需求与日俱增。与此同时，传统化石能源的加速枯竭以及获得这些能源造成的日趋严重的环境污染，使得人类面临着越来越严重的能源危机，人类自身的生存环境受到相当严重的破坏，人类的可持续发展面临着严重的挑战。1.全球能源消耗形式不仅是中国，整个世界的发展都面临着能源瓶颈的制约和环境污染的威胁。一百年来，全球能源消耗平均每年呈3%的指数增加。20世纪末，尽管许多发达国家能源消耗基本趋于稳定，但大多数发展中国家由于工业化进程加快，能耗仍在不断增加。据预测，全球未来能源消耗态势仍将以3%的速度增长，世界化石燃料生产和消耗将在2020年~2030年间达到高峰。全球能耗平均呈指数增长趋势所带来的后果十分严重：一方面会越来越快的消耗掉常规化石能源储量；另一方面，伴随着化石燃料消耗的增加，大气中CO2的含量相应增加，地球不断变暖，生态环境恶化，自然灾害及其造成的损失会逐年增加。有数据表明，世界化石燃料耗尽时间从现在开始只有几十年的时间。能源的潜在危机和生态环境的恶化迫使世界各国积极开发可再生能源。在今后的20~30年里，全球的能源结构必然发生根本性的变化。专家预测，在21世纪50年代，新能源与可再生能源在整个能源构成中会占据半壁江山。2.中国能源消耗状况我国人口众多，人均能源占有量低于世界人均值，而且已经探明的常规能源剩余储小议太阳能建筑[键入文字][键入文字]2量（煤炭、石油、天然气等）及可开采年限十分有限，不到30年。2004年，我国一次性能源生产量达到18.46亿吨标准煤，一次性能源消耗总量达到19.7亿吨标准煤，一次能源自给率达到90%，我国能源生产和消耗总量约占世界能源生产和消耗总量的11%，成为世界第二大能源生产、消耗国。同时，我国能源消费结构以煤炭为主，是世界上最大的煤炭生产和消费国，煤炭占商品能源的消费达67.7%。已成为我国大气污染的主要来源。我国以煤炭为主的能源消费结构消费的主要能源煤炭石油天然气、水电等所占比例（%）67.722.79.6到2020年，我国一年的能源需求在25亿~23亿吨标准煤之间。我国能源的潜在危机比世界总的形势更为严峻，我国的发展面临着能源瓶颈的制约和环境污染、生态破坏的威胁，中国要满足急速增长的能源需求，唯一现实的可能就是选择可再生能源作为能源供应的基础。二、建筑能耗简述1.建筑能耗含义建筑物所用建筑材料的生产制造要消耗能量，建筑物的建设施工要消耗能源，建筑我国能源剩余资源探明储量和可开发年限资源种类煤炭（亿t）石油（亿t）天然气（亿m3）水利（GW装机）探明可开采储量11453311704353可开采年限54~8115~2028~5838~104小议太阳能建筑[键入文字][键入文字]3物在使用过程中更要消耗能源，一句话，建筑物从建设到使用都离不开能源，能源是建筑物建设和使用全过程不可缺少的、最为重要的物质基础。建筑能耗有两种定义方法：广义建筑能耗，是指从建筑材料生产制造、建筑物建设施工、一直到建筑物使用的全过程所消耗的能源；一种是狭义建筑能耗或称建筑使用能耗，是指建筑物在使用过程中所消耗的能源，包括照明、采暖、空调、降温、电梯、热水供应、炊事、家用电器及办公设备等所消耗的能源。我国现在一般所谓的建筑能耗，已与发达国家的认识和统计口径相一致，之建筑使用能耗，即狭义建筑能耗。2.发达国家建筑能耗欧美等发达国家的建筑能耗，即居民和商业所构成的民生能耗之和，占全球终端总能耗的比例，各国有高有低，一般占到30%~45%。在有空调的建筑物中，空调能耗约占建筑物总能耗的50%~60%左右，居第一位。以美国为例，1995年有房屋9870万栋，住宅用能6.64亿tce，商业建筑用能5.19亿tce，两项合计的建筑用能共达11.83亿tce，占全美能源消耗总量的36%，并且所用能源基本上都是化石能源。这些建筑用能污染物的排放量占全美总排放量的比例如下：CO2为35%，SO2为47%，NOx为22%。在1987~1996年间，CO2的排放量增长了13.82%。建筑用能及其服务，每年约消费达2200多亿美元。最新统计，2000年全美国一次性能源消费量26.55亿tce，其中建筑物能耗占33.7%，工业能耗占35.9%，交通能耗占24.8%。法国的建筑能耗在世界上最高，达社会总能耗的45%。3.我国建筑能耗1)目前我国建筑能耗已约占全国能源消费总量的25%以上，成为耗能大户。据最新统计，2000年我国建筑能耗总计3.56亿tce，占当年全社会终端能源消耗量的27.8%，已接近发达国家建筑用能占全社会能源消费量1/3左右的水小议太阳能建筑[键入文字][键入文字]4平。2)2000年底，我国城市人口已达4.58亿，城市化水平达到36.2%，2005年，城镇人口超过5亿人，占全国总人口比例40%多，到2011年，城市化水平将达到45%左右。预计“十五”期间，全国城乡住宅累计竣工面积将达57亿m2，其中城市27亿m2，农村30亿m2。预计到2020年全国住宅累计面积将达到500亿m2左右。由此可见，我国建筑能耗必将大幅增长。3)在我国建筑能耗中，采暖能耗占很大比例。目前我国单位建筑面积的采暖能耗约比发达国家高2倍以上。我国的严寒和寒冷地区为采暖区，包括东北、华北和西北地区的14个省、市、区和4个省部分地区，这一地区累计年平均温度低于或等于5oC的天数都在90天以上，最长的满洲里竟达211天。这一地区的面积达680万km2，占国土面积的72%。此外，估算北方农村采暖用商品能源约为1500万tce，长江流域动机采暖用商品能源约为400万tce。4)随着经济发展，人民生活水平的提高，空调能耗在我国建筑能耗中的比重将会大幅的提高，逐步发展成为建筑能耗中的一个主要部分。由于空调的迅速普及，我国已成为目前世界上空调销售量最多的国家。5)电力在建筑能耗中居重要地位，特别是在发达国家电力是建筑能耗的主角。2000年我国电力消费总量为13466亿kWh，其消费构成如下：工业占71.59%，农业占4%，交通通信占1.94%，市政商业占10.05%，居民生活占13.42%。照明用电在我国总用电量中占很大比例，约为11%。近年来照明用电的年增长率约在1.5%以上，而在照明用电中，民用和商业占到60%左右。6)在我国的建筑能耗中，煤炭消费量占很大比重。近年来中国煤炭消费总量为12~13亿吨，其部门消费构成大致为：物质生产部门占88%，非物质生产部小议太阳能建筑[键入文字][键入文字]5门占2%，生活消费占10%。7)在我国人口中，有8亿多生活在农村，秸秆和薪柴等生物质能是主要生活染料。2000年我国农村生活用能总量为3.7亿tce，其中秸秆和薪柴为2.03亿tce，占54.86%。我国各类建筑能耗状况耗能建筑类别农村居住建筑城镇民用建筑（非采暖）小计建筑采暖住宅用电一般公建大型公建建筑面积（亿m2）24010055540065年耗电（亿度/电）90020001600100055003700单位面积能耗[（度电/m2·年）]7.510~3020~6070~3002557能耗比例（%）9.821.717.410.940.2三、住宅建筑太阳能应用现状1.国外除了主动式太阳能房的发展，国外的住宅建筑其他方面的太阳能利用也相当充分。在国外不仅太阳能热水器技术是一项广泛应用的成熟技术，光伏发电技术也有一定程度的推广和利用。目前太阳能热水器技术及推广应用较好的国家有奥地利、希腊、以色列、小议太阳能建筑[键入文字][键入文字]6丹麦、德国、荷兰、澳大利亚、日本、美国等国家。为进一步推广太阳能热水器在建筑住宅中的应用市场，一些国家还制定了相关法律和政策。如以色列1982年出台了太阳能热水器法规，规定凡是新建建筑必须安装太阳能热水器，否则政府不予批准建设。1999年西班牙巴塞罗纳市议会一致通过太阳能条理，2000年开始实施，要求改造或新建建筑必须强制安装太阳能设备。德国和荷兰政府鼓励在建筑中应用可再生能源，其投资成本可由政府返还15%~30%。有些国家在建筑法规中引入太阳能规范，如希腊、西班牙的建筑规范中规定了利用太阳能的测试程序和发放标志证书。而澳大利亚则制定了购买使用太阳能热水器的优惠政策。国外先进的技术及政策、法规对推动太阳能热水器在建筑住宅中的应用起到了重要作用。2.国内近些年来我国太阳能利用取得显著成绩。太阳能广电保有量达到15MW，用于通信、铁路、公路信号电源、农村户用电源及无线电地区光伏电站，解决无电乡镇、县城的用电问题。光电池年生产量2.5~3MW，有几个生产规模较大的光电池生产厂正在建设中。发展最快的是太阳能热水器，太阳能热水器是以太阳照射为能源把冷水加热的一种转换装置，在家庭、宾馆等淋浴方面用途广泛。据悉，到2001年我国累计拥有太阳能热水器已达3100万m2,居世界第一位。预计2015年全国家庭住宅太阳能热水器普及率可达20%~30%，累计将拥有2.32亿m2。那么到2005年、2010年、2015年，可形成年节煤能力分别为125万吨、270万吨、445万吨，同时可形成年减排CO2,、SO2,和粉尘能力分别为90万吨、2.5万吨、25万吨、和198万吨、5万吨、50万吨以及320万吨、9万吨、90万吨以上，极大地改善环境，减低空气污染。多层建筑物太阳能热水系统，是当今住宅小区充分利用楼层的集热面积，可集中供热、全天供热水、耐冷热冲击、抗雹、防垢以及可实现自动控制并使楼宇美观，布局合理，极具节能环保小议太阳能建筑[键入文字][键入文字]7潜力。我国光伏发电产业的大发展是在2000年以后，主要是受到国际大环境的影响、国际项目和政府项目的启动以及市场的拉动。目前，我国光伏产业的发展已初具规模，但在总体水平上我国同国外相比还有很大差距，表现为以下几个方面：a)生产规模小。我国太阳能电池制造厂的生产能力约为0.5~1MW/年，比国外生产规模低一个多数量级。b)技术水平低。电池效率、封装水平同国外存在一定差距。c)专用原材料国产化取得一定成绩，但性能有待进一步改进，部分材料人采用进口品。d)成本高。目前我国电池组件成本约为30元/W，平均售价42元/W，成本和售价都高于国外产品。e)市场培育和发展迟缓，缺乏市场培育和开拓的支持政策、措施。四、太阳能建筑发展动态1.我国发展现状我国太阳能建筑的研究和应用还停留在第一阶段。“九五”期间，“太阳能空调”列入科技攻关计划，成功的建成了两座有一定规模的适应性太阳能空调系统。太阳能空调及供热系统的成功应用，为第二阶段的主动式太阳房创造了条件。随着太阳电池不断提高效率、降低成本，利用光伏技术解决建筑用电问题是切实可行的。我国发展第三阶段的太阳能建筑时机已经成熟。中科院广州能源所依靠其本身技术，正在其实验大楼建一座全部依靠太阳能供电、供热和供冷的示范性太阳能建筑。目前，我国被动式太阳能房屋的技术已日臻成熟，我国被动式太阳房已经进入规模小议太阳能建筑[键入文字][键入文字]8普及阶段，主要表现在以提高室内舒适度为目标，由群体太阳能建筑向太阳能住宅小区、太阳村、太阳城发展。特别是常规能源相对缺乏，经济相对落后，环境污染比较严重的西部地区，发展速度更为迅速。2.国外发展现状国外太阳能建筑的趋势首先是“主动式太阳房”成为太阳能建筑的主导产品并大规模开发，其次是“零能建筑”投入商业运营。但是由于太阳能电池价格较高，普遍推广“零能建筑”还有困难，尚处于试验阶段