為告別建筑高能耗的時代,將太陽能熱利用這一可再生能源系統與建筑融為一體,利用太陽能集熱器替代屋頂覆蓋層或保溫層,被業界公認為建筑節能的最佳選擇。
實際上,太陽能與建筑“聯姻”在我國已倡導多年,但迄今為止卻仍“叫好難叫座”。
在中國可再生能源學會熱利用專業委員會主任鄭瑞澄看來,太陽能建筑一體化并非只是太陽能和建筑的簡單“相加”,而是要更加重視系統內在的功能和節能效益。
建筑能耗堪憂
建筑業一直是高耗能、高排放的大戶。有統計數據稱,我國每年的建筑能耗總量約占全國能源消費總量的27.45%,每平方米的采暖能耗就約為發達國家的3倍。
在我國,總量龐大的高耗能建筑潛伏著巨大的能源危機。
截至目前,我國城鄉既有建筑面積達430多億平方米,而能夠達到節能建筑標準的僅占5%左右,即使是新建筑,也有90%以上屬于高能耗。
國家新能源工程技術研究中心研究員何梓年表示,建筑最大的耗能點就是熱水、采暖和空調。
2010年,我國建筑總能耗共計8.16億噸標煤。據國家發展改革委能源研究所預測,到2020年,建筑能耗至少還要增加到10億~13億噸標煤,預計占全球能源消耗的8%。
除耗能以外,建筑用能對全國溫室氣體排放的貢獻率也已經達到了25%。
4月2日,在第九屆國際綠色建筑與建筑節能大會上,太陽能與建筑一體化被業界普遍看好。“一體化”的概念是指將既清潔又取之不盡的太陽能納入環境的總體設計,把建筑、技術和美學融為一體,真正使太陽能設施成為建筑不可或缺的一部分。
“太陽能的利用轉化率約為10%~12%,采用太陽能的建筑可節約采暖能源近70%。”何梓年表示,太陽能熱利用將是建筑節能的最佳手段。
重在節能效益
太陽能在建筑領域的應用主要有光熱利用、光電利用兩種形式。具體包括太陽能熱水制備技術、太陽能供暖/供冷技術、太陽能綠色照明技術等。
目前,我國太陽能光熱企業已有3000多家。2011年,全國太陽能集熱器產量約5760萬平方米;太陽能光熱建筑應用面積達21.5億平方米,比2010年增加近50%。
問題是,盡管企業投入的熱情高漲,但在全國大中型城市的房地產項目,特別是新建高層建筑中,卻難覓太陽能建筑一體化的成功案例,太陽能似乎只成為建筑的“美麗點綴”。
華中科技大學建筑與城市規劃學院副教授徐燊通過調研發現,城市形態與可利用的太陽能資源狀況有重要關聯。對比西方國家,我國的城市形態多為中高密度建筑,這就存在因輻射遮擋而導致的太陽能收集不徹底的問題。
如此看來,隨著城市住宅容積率的不斷增高,太陽能光熱的大面積應用還將面臨挑戰。
鄭瑞澄對此表示,太陽能熱利用系統在安裝設計之初,首先就要進行日照分析,在保證日照充分的同時,提升屋頂太陽能集熱器的安裝數量。然而,開發商卻并未重視這一環節,導致太陽能熱利用率甚至僅為20%,造成資源的極大浪費。
作為綠色能源和新建筑理念兩大革命的交匯點,太陽能建筑熱利用系統貫穿了工程建設的全過程,包括規劃、設計、施工、驗收、效益評估等各個環節,也涵蓋了結構、設備、排水、暖通、電氣等建筑學的所有專業。
“這并不僅僅只是如何把集熱器安裝在建筑上的簡單問題。”鄭瑞澄直言,“現在12層以下建筑必須強制安裝太陽能系統,開發商大多只是為了應付才安裝,不重視節能效果,各地的建筑設計部門也只是配合,影響了工作效率和系統質量。”
不僅如此,鄭瑞澄表示,國內的太陽能產品還應該在“熱損系數”指標上進行改善,提高系統的熱性能,使得安裝的太陽能集熱器能夠真正達到節能效益。
“太陽能熱利用系統外在的安全、美觀和內在的功能、節能效益應該同時兼顧,這才能達到真正意義上的建筑一體化。”鄭瑞澄說。
標準亟待修訂
在鄭瑞澄看來,今后太陽能熱水系統在城市所有的新建建筑以及繼有建筑中,應該全部安裝,至少替代40%以上的常規能耗;太陽能供熱采暖系統將應用于5%的城市建筑及20%的鄉鎮、農村建筑,替代常規能耗30%以上。
然而,上述目標就現有的太陽能建筑相關標準來看,實現的難度依然較大。
“雖然建筑太陽能利用的多部國家標準、設計手冊、標準圖集已經發布實施,但是在建筑、結構、設備專業的設計人員中沒有產生應有的影響和作用。”鄭瑞澄指出,“特別是在熱計量以及效益檢測與評估方面,過去標準的關注度還遠遠不夠。”
利好消息是,據中國建筑標準設計研究院顧問總建筑師張樹君透露,為了淘汰落后的技術產品,提升整個太陽能行業的整體水平,建設部已經在對2005年頒布的《民用建筑太陽能熱水系統應用技術規范》(以下簡稱《規范》)進行修訂。
張樹君稱,節能效益分析是評價太陽能熱水系統的一個重要方面