試談可再生能源的建筑應(yīng)用

1、 淺談可再生能源的建筑應(yīng)用 摘要：本文主要討論 可再生能源（太陽能、淺層地?zé)崮埽┰诮ㄖ械膽?yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展策略。通過對(duì) 太陽總輻射資料、 地區(qū)前期勘測(cè)的地質(zhì)水文資料等大量資料的查閱，對(duì) 現(xiàn)有的太陽能和淺層地能資源狀況進(jìn)行了簡單分析；在問卷調(diào)查和實(shí)地調(diào)研的基礎(chǔ)上，對(duì) 可再生能源建筑應(yīng)用相關(guān)產(chǎn)業(yè)及現(xiàn)有的工程項(xiàng)目進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并對(duì) 可再生能源建筑應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行深入剖析，發(fā)現(xiàn)目前存在的問題并為今后的發(fā)展指明了方向；結(jié)合 的實(shí)際情況提出了一些具有針對(duì)性和可操作性的建議，找到適合 可再生能源建筑應(yīng)用的思路，為建筑中節(jié)約常規(guī)能源提供參考。關(guān)鍵詞：可再生能源、建筑節(jié)能、太陽能、地源熱泵、建筑應(yīng)用引言能源是人類社會(huì)生存

2、與發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，開發(fā)利用可再生能源是確保能源供需平衡、減少環(huán)境污染的先決條件。 是典型的能源匱乏城市，能源供需缺口大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，電力、石油、天然氣等能源的市外凈調(diào)入量占全市消費(fèi)總量的90%左右。目前 正處于城市化和新型工業(yè)化快速發(fā)展時(shí)期，建筑能耗呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢(shì)。尤其是國家“兩型社會(huì)”建設(shè)綜合配套改革試驗(yàn)區(qū)的設(shè)立，為 帶來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)也為 的能源供應(yīng)帶來巨大壓力。因此，利用太陽能、淺層地能等可再生能源解決建筑的采暖空調(diào)、熱水供應(yīng)、照明等，對(duì)替代常規(guī)能源，促進(jìn)建筑節(jié)能具有重要意義，在 “兩型社會(huì)”的建設(shè)中尤為重要與迫切。本文主要討論中華人民共和國可再生能源法中界定的可再生能源種類中

3、（包括風(fēng)能、太陽能、水能、生物質(zhì)能、地?zé)崮?、海洋能）與建筑較為相關(guān)的太陽能及淺層地?zé)崮堋? 太陽能建筑應(yīng)用現(xiàn)狀I(lǐng)太陽能資源概況 是湖南省省會(huì)，位于湖南省東部偏北，其地域范圍為東經(jīng)111°53114°15，北緯27°5128°411。 屬于亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，溫和濕潤，季節(jié)變化明顯，冬寒夏熱，四季分明。 地區(qū)年平均氣溫為17.1，1月最冷，平均4.8，7月最熱，平均氣溫28.82。對(duì) 19892008年太陽總輻射資料進(jìn)行分析計(jì)算， 多年平均太陽年總輻射量為3866MJ/（m2·a），屬于太陽能資源四類地區(qū)，資源貧乏區(qū)；年平均日照時(shí)數(shù)為1490h

4、，日照時(shí)數(shù)大于6小時(shí)的天數(shù)為163天，在這些天數(shù)中，具有較好的可利用價(jià)值； 的太陽能資源不太穩(wěn)定，長期統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示 太陽能資源不僅在季節(jié)方面存在明顯的輻射量差異，而且應(yīng)考慮太陽能在少數(shù)年份的不穩(wěn)定性； 正午太陽時(shí)1113時(shí)的太陽能平均輻射強(qiáng)度與年平均輻射時(shí)間在一天之中都是最強(qiáng)、最長的，因此 太陽能資源日最佳利用時(shí)間是中午1113時(shí)。II太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析 太陽能現(xiàn)代技術(shù)設(shè)備的應(yīng)用起步較晚，與全國先進(jìn)地區(qū)相比差距較大。太陽能熱水器的普及率還不算高，每千人太陽能熱水器保有量僅為22。目前， 在太陽能利用方面較為成熟的兩大產(chǎn)品是太陽能熱水系統(tǒng)和太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)；太陽能供熱采暖系統(tǒng)和太陽能空調(diào)系統(tǒng)，

5、在 還屬空白。太陽能建筑一體化工程還處于試驗(yàn)階段，未全面推廣。太陽能光伏利用基本以太陽能路燈、小區(qū)燈等為主。1太陽能熱水器產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 太陽能熱水器企業(yè)眾多，但本土企業(yè)均沒有掌握太陽能熱水器的核心技術(shù)和生產(chǎn)集熱管的能力，大部分商家是手工作坊式運(yùn)作。通過對(duì) 太陽能市場(chǎng)上市場(chǎng)占有率達(dá)到80%以上，規(guī)模相對(duì)較大的四家企業(yè)的調(diào)研統(tǒng)計(jì)，主要經(jīng)營的產(chǎn)品為家用太陽能熱水器、集中太陽能熱水系統(tǒng)和太陽能路燈、信號(hào)燈等。調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見圖1和圖2。圖1 太陽能熱水器近三年產(chǎn)量分析圖 圖2 太陽能熱水器近三年產(chǎn)值分析圖由圖1、2可知，近三年 太陽能熱水器市場(chǎng)呈總體遞增的趨勢(shì)。隨著國家節(jié)能政策、節(jié)能法規(guī)的頒布與實(shí)施和 “兩

6、型社會(huì)”建設(shè)的不斷推進(jìn)，2008年 的太陽能熱水器的銷量與產(chǎn)值突飛猛進(jìn)，產(chǎn)量與產(chǎn)值是前兩年的近10倍。圖3為 4家企業(yè)2008年太陽能利用市場(chǎng)銷售情況分析圖，從圖中可以看出 太陽能利用主要為光熱利用，占太陽能總利用的99%，具有主導(dǎo)地位，光伏利用較少僅為1%。其中家庭式太陽能熱水器占總太陽利用市場(chǎng)的62%，是 太陽能熱利用的主要形式。圖3 2008年太陽能利用市場(chǎng)銷售情況分析圖2 光伏產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀目前 共有在建、簽約、在談光伏產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目7個(gè)，全部項(xiàng)目總投資130億元以上，預(yù)計(jì)產(chǎn)值可達(dá)400億元以上。為進(jìn)一步推進(jìn) 光伏產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，市政府決定在 高新區(qū)麓谷建立 光伏產(chǎn)業(yè)基地，并將出臺(tái)一系列支持光伏產(chǎn)業(yè)

7、發(fā)展的優(yōu)惠政策，吸引一大批國內(nèi)外光伏產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)向麓谷聚集，成為 新型工業(yè)化的增長極。中國電子科技集團(tuán)公司第四十八研究所作為湖南光伏產(chǎn)業(yè)的龍頭企業(yè)，光伏產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目總投資18億元，將形成200MW光伏產(chǎn)業(yè)鏈，預(yù)計(jì)產(chǎn)值將超過100億元。未來3年，電四十八所晶體硅太陽能光伏電池產(chǎn)能預(yù)計(jì)將達(dá)到500MW以上加。 中建大廈玻璃幕墻是國際首創(chuàng)百頁式太陽能發(fā)電幕墻，發(fā)電面積2000平方左右，裝機(jī)功率100千瓦，是目前世界最大的非晶硅太陽能幕墻，發(fā)電量約10萬度/年，被評(píng)為“2008年度國家可再生能源建筑應(yīng)用示范工程”。III 太陽能建筑應(yīng)用工程現(xiàn)狀對(duì) 近三年15個(gè)已經(jīng)建設(shè)竣工的太陽能建筑應(yīng)用（太陽能熱水系

8、統(tǒng)）工程項(xiàng)目進(jìn)行了調(diào)研。 太陽能集中熱水系統(tǒng)主要為醫(yī)院和賓館使用，工程數(shù)量逐年增加，2006-2008年工程數(shù)量分布分別為1、6、8。太陽能集中熱水竣工項(xiàng)目集熱器面積如圖4所示，2008年太陽能熱水工程項(xiàng)目集熱器總面積為3590m2，是2006年的4倍多。圖4 06-08年太陽能熱水工程 圖5 抽樣調(diào)查太陽能熱水系統(tǒng)抽樣集熱器面積分布圖 集熱器類型圖5為調(diào)研工程項(xiàng)目中太陽集熱器不同種類使用情況，在調(diào)研工程項(xiàng)目中，太陽能熱水器主要有平板型和真空管型。平板型和真空型太陽能熱水器占有的比例分布為81%和19%，平板型太陽能熱水器是目前 太陽能集中熱水系統(tǒng)工程項(xiàng)目中主要使用形式。2 淺層地?zé)崮芙ㄖ?yīng)用

9、現(xiàn)狀I(lǐng) 淺層地?zé)崮苜Y源概況在大地構(gòu)造位置上， 位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)的東南隅，次級(jí)構(gòu)造單元 平江斷陷盆地的西南部，緊鄰華南褶皺系。地層主要發(fā)育第四系、白堊系、泥盆系、石炭系、二疊系地層，第三系在區(qū)內(nèi)局部有分布，而侏羅系在區(qū)內(nèi)僅有零星分布，志留系在區(qū)內(nèi)缺失。區(qū)內(nèi)分布最廣的地層是中生界白堊系、中元古界板溪群，其次為新生界第四系3。區(qū)域大部分地區(qū)平均土壤綜合導(dǎo)熱系數(shù)在1.52.5 W/(m)之間，淺層土壤平均溫度在1825之間。 水資源以地表水為主，全市水能蘊(yùn)藏量24.53萬千瓦，為 提供了豐富的水資源，但現(xiàn)僅利用16.72%。 水文特征：水系完整，河網(wǎng)密布；水量較多，水能資源豐富；冬不結(jié)冰，含沙量少。 支

10、流河長5公里以上的有302條，地下水資源儲(chǔ)量大，2008年地下水總儲(chǔ)量12.94億m3/年，富水區(qū)域占市區(qū)總面積的80%以上。II 地源熱泵產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 淺層地?zé)崮芾脮r(shí)間相對(duì)較晚，2004年才開始有第一個(gè)水源熱泵項(xiàng)目。最近幾年發(fā)展比較快，根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截止到2009年7月，已經(jīng)竣工的項(xiàng)目共計(jì)19個(gè)，總面積達(dá)18.6萬m2。圖6、圖7分別為 近5年地源熱泵項(xiàng)目工程數(shù)量和地源熱泵系統(tǒng)空調(diào)面積分布圖。圖6 近5年地源熱泵工程數(shù)量分布圖 圖7 近5年地源熱泵空調(diào)面積分布圖 到目前為止， 淺層地?zé)峤ㄖ?yīng)用項(xiàng)目已經(jīng)涵蓋了三大基本利用方式：地表水水源熱泵、地下水水源熱泵、土壤源熱泵。圖8為本次調(diào)研的地源

11、熱泵項(xiàng)目中水源與土壤源熱泵空調(diào)面積分布圖， 地源熱泵主要使用形式為水源熱泵，空調(diào)面積為12.7萬m2，占地源熱泵總空調(diào)面積的68%。圖8 近5年水源熱泵與土壤源熱泵 圖9 從事地源熱泵相關(guān)機(jī)構(gòu)比例圖地源熱泵項(xiàng)目帶動(dòng)本地和外地從事淺層地?zé)峥辈?、地源熱泵設(shè)計(jì)、施工及設(shè)備制造企業(yè)的快速發(fā)展，企業(yè)數(shù)量也從原來的幾家發(fā)展到現(xiàn)在的近30家，產(chǎn)品、技術(shù)也日臻趨于成熟。目前 地區(qū)從事淺層地?zé)崮芙ㄖ?yīng)用的科研院校有6家，勘察設(shè)計(jì)單位5家，設(shè)備廠家及集成商18家。由圖9可以看出，設(shè)備廠家及集成商所占比例較大為62%，科研院校和勘察設(shè)計(jì)單位所占比例分別為21%和17%。3 可再生能源建筑應(yīng)用發(fā)展中存在的問題I 太陽

12、能建筑應(yīng)用（1）缺乏相應(yīng)的激勵(lì)機(jī)制和政策，并且行動(dòng)較為滯后。在國家于2006年頒發(fā)了可再生能源法后，其它省市相繼出臺(tái)了各種激勵(lì)辦法和強(qiáng)制措施但湖南仍處于觀望和等待階段。（2）真空管質(zhì)量問題。 場(chǎng)上真空管長度為1.21.8m，其質(zhì)量出現(xiàn)良莠不齊現(xiàn)象，主要表現(xiàn)在集熱效果和鍍膜技術(shù)兩個(gè)方面，有待加強(qiáng)太陽能產(chǎn)品質(zhì)量的監(jiān)督、檢測(cè)、檢查和管理，淘汰質(zhì)量低劣的產(chǎn)品。（3） 尚無從事太陽能應(yīng)用研究的專業(yè)機(jī)構(gòu)，專業(yè)人才缺乏。由于對(duì)太陽能應(yīng)用技術(shù)研究的嚴(yán)重不足，從而制約了我省太陽能應(yīng)用的開發(fā)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。（4）太陽能熱水器制造廠家停留在仿制省外產(chǎn)品，規(guī)模小，技術(shù)含量低，無法與省外的太陽能熱水器競爭。目前市場(chǎng)上9

13、0%左右的太陽能熱水器產(chǎn)品是在非承壓的狀態(tài)下運(yùn)行，有些非承壓產(chǎn)品質(zhì)量性能不夠穩(wěn)定，返修率高，售后服務(wù)跟不上，在一定程度上影響其推廣使用。II 淺層地?zé)崮芙ㄖ?yīng)用地源熱泵作為一種新型的制冷供暖方式，在 雖然發(fā)展勢(shì)頭較好，但作為一個(gè)整體的系統(tǒng)來推廣應(yīng)用時(shí)，還是存在很多的問題。（1）缺乏詳細(xì)的勘察調(diào)研。地水源熱泵市場(chǎng)的開發(fā)需要對(duì)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件進(jìn)行詳細(xì)的勘察，但目前大部分項(xiàng)目并沒有進(jìn)行前期的勘察和土壤的熱物性測(cè)試，造成部分項(xiàng)目的設(shè)計(jì)不能滿足實(shí)際的負(fù)荷需求，運(yùn)行效果上出現(xiàn)問題，在一定程度上制約了地源熱泵機(jī)組的推廣使用。（2） 地區(qū)地質(zhì)條件相對(duì)較為復(fù)雜，地源熱泵對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)要求相對(duì)要高，地質(zhì)結(jié)構(gòu)如出現(xiàn)卵石層、

14、巖石層會(huì)增加投資成本和工期，因此很多建設(shè)單位擔(dān)心會(huì)增加建設(shè)成本，并對(duì)節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益和運(yùn)行效果表示憂慮而最終選擇放棄，為地源熱泵的大面積推廣增加了障礙。（3）政府相關(guān)職能部門之間缺乏溝通機(jī)制，地源熱泵和水源熱泵項(xiàng)目的審批手續(xù)過于復(fù)雜，目前 還沒有出臺(tái)具體的管理辦法，來引導(dǎo)項(xiàng)目進(jìn)行辦理相關(guān)的審批手續(xù)。例如湘江沿岸一些建筑項(xiàng)目，設(shè)計(jì)時(shí)考慮采用水源熱泵，但在審批中過程牽涉到的部門太多、周期太長而放棄。（4）大部分的建筑設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)使用地源熱泵時(shí)，需要依賴生產(chǎn)單位或技術(shù)咨詢公司，而二者的溝通渠道通常因?yàn)槔鎲栴}不是非常順暢，設(shè)計(jì)單位怕增加工作難度和承擔(dān)相關(guān)責(zé)任，而勸說建設(shè)單位放棄地源熱泵的設(shè)計(jì)方案，從而

15、也增大了地源熱泵的推廣難度。4 可再生能源建筑應(yīng)用發(fā)展的策略自2007年12月14日國家發(fā)改委批準(zhǔn) 為全國資源節(jié)約型、環(huán)境友好型建設(shè)綜合配套改革試驗(yàn)區(qū)以來，在推進(jìn)“兩型”城市建設(shè)綜合配套改革中，一直以可再生能源建筑應(yīng)用視為工作重點(diǎn)。通過大規(guī)模在建筑用能系統(tǒng)推廣應(yīng)用可再生資源，實(shí)現(xiàn)調(diào)整 建筑用能結(jié)構(gòu)、節(jié)約建筑耗能，大力推進(jìn)城市建筑節(jié)能發(fā)展。I 建立專職組織機(jī)構(gòu)可再生能源建筑應(yīng)用的推廣涉及水文、水利、電力等諸多部門，是一個(gè)跨多行業(yè)、多專業(yè)綜合應(yīng)用技術(shù)，各級(jí)部門的領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)高度重視可再生能源的綜合利用，成立專門的可再生能源建筑應(yīng)用領(lǐng)導(dǎo)小組。加強(qiáng)組織領(lǐng)導(dǎo)，各部門協(xié)調(diào)配合，解決推廣工作中遇到的問題，督促各項(xiàng)

16、工作的落實(shí)，總結(jié)工作中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)等，積極而穩(wěn)妥地推進(jìn)可再生能源在建筑中應(yīng)用的工作。II 完善可再生能源建筑應(yīng)用政策法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)合 可再生資源狀況的特點(diǎn)，建立和完善具有 特色的可再生能源建筑應(yīng)用政策法規(guī)，研究制定適宜 可再生能源建筑應(yīng)用特點(diǎn)的相關(guān)經(jīng)濟(jì)激勵(lì)政策措施。以政府引導(dǎo)的方式推進(jìn) 可再生能源建筑應(yīng)用工作，規(guī)范可再生能源建筑應(yīng)用市場(chǎng)，使 建筑節(jié)能工作持續(xù)、穩(wěn)定、科學(xué)發(fā)展。III 完善經(jīng)濟(jì)激勵(lì)制度，擴(kuò)寬籌資渠道充分借助政策激勵(lì)措施推動(dòng)可再生能源建筑應(yīng)用市場(chǎng)的發(fā)展，貫徹落實(shí)國家法律法規(guī)，制定強(qiáng)制性推廣政策，發(fā)揮財(cái)政、稅收等經(jīng)濟(jì)政策的引導(dǎo)和調(diào)控作用，促進(jìn)可再生能源在建筑中應(yīng)用和相應(yīng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

17、政策。爭取中央財(cái)政的專項(xiàng)補(bǔ)助，充分利用 財(cái)政收入來激勵(lì)和推進(jìn)可再生能源在 建筑中應(yīng)用；充分發(fā)揮市場(chǎng)機(jī)制，引導(dǎo)社會(huì)資金投入。IV 制定財(cái)政資金使用計(jì)劃，保障可再生能源建筑領(lǐng)域應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)助資金使用管理的好壞是地方能否成功推廣可再生能源建筑應(yīng)用的關(guān)鍵。應(yīng)組織相關(guān)制定 可再生能源建筑應(yīng)用城市示范應(yīng)用專項(xiàng)資金暫行管理辦法，力求做到公平合理，撥款程序嚴(yán)格按制度透明操作，對(duì)符合規(guī)定要求的可再生能源建筑應(yīng)用項(xiàng)目，及時(shí)支付補(bǔ)助款項(xiàng)。通過無障礙實(shí)施財(cái)政補(bǔ)助，以資金激勵(lì)方式推動(dòng) 可再生能源建筑應(yīng)用規(guī)?； 培育和促進(jìn)可再生能源建筑應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展借助 兩型社會(huì)建設(shè)的有利政策，以發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)為指導(dǎo)，示范引路，以點(diǎn)帶面，

18、建立有效的項(xiàng)目管理體系,“十一五”期間完成太陽能光熱建筑一體化、地表水地源熱泵、地下水地源熱泵、地埋管地源熱泵等可再生能源建筑規(guī)模化應(yīng)用示范項(xiàng)目，培育和促進(jìn)可再生能源建筑應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展。VI 應(yīng)大力宣傳和推廣可再生能源在建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用不斷提高人們對(duì)能源狀況的憂患意識(shí)和應(yīng)用可再生能源重要意義的認(rèn)識(shí)，使可再生能源建筑應(yīng)用的知識(shí)進(jìn)入到千家萬戶。報(bào)社、電臺(tái)、電視臺(tái)、文化教育及有關(guān)社會(huì)團(tuán)體，應(yīng)充分發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，通過形式多樣的宣傳教育活動(dòng)，營造社會(huì)各界廣泛參與，人人支持的良好輿論氛圍。5 結(jié)論及建議I 年平均太陽總輻射量雖然不是很豐富，但平均日照時(shí)間較長，特別是夏季日照較為充足，具有較好的可利用價(jià)值。 太陽能企業(yè)均以代銷外地品牌熱水器為主； 太陽能產(chǎn)業(yè)總體呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢(shì)，主要以光熱利用為主，隨著政府對(duì)太陽能光伏發(fā)電的重視和推廣， 光伏發(fā)電也得到進(jìn)一步發(fā)展。 太陽能集中熱水系統(tǒng)主要為醫(yī)院和賓館使用，工程數(shù)量及竣工項(xiàng)目集熱器面積逐年增加，平板型太陽能熱水器是目前 太陽能集中熱水系統(tǒng)工程項(xiàng)目中主要使用形式。II 具有豐富的地表水資源，大部分地區(qū)適合土壤源熱泵系統(tǒng)，淺層地?zé)崮芾脻摿^大。 地源熱泵產(chǎn)業(yè)近幾年得到較