太阳能应用:浅论太阳能与建筑相结合

提要:目前中国的太阳能利用方面以太阳能热水系统为主,太阳能与其他能源互补利用,应用场所以养老院、医院、学校、办公楼、低层住宅小区等作为重点对象。在德国,政府宣布推行的“十万屋顶”计划,就是在建筑物顶部大规模铺设光伏发电装置,是太阳能光伏发电与建筑集成技术的实例。

  来源:太阳能联盟网

  能源也称能量资源或能源资源。是指可产生各种能量(如热能、电能、光能和机械能等)或可做功的物质的统称。

  一、能源的定义

  能源也称能量资源或能源资源。是指可产生各种能量(如热能、电能、光能和机械能等)或可做功的物质的统称。是指能够直接取得或者通过加工、转换而取得有用能的各种资源,包括煤炭、原油、天然气、煤气、水能、核能、风能、太阳能、地热能、生物质能等一次能源和电力、热力、成品油等二次能源,以及其他新能源和可再生能源。

  “能源”这一术语,过去人们谈论得很少,正是两次石油危机使它成了人们议论的热点。能源是整个世界发展和经济增长的最基本的驱动力,是人类赖以生存的基础。自工业革命以来,能源安全问题就开始出现。在全球经济高速发展的今天,国际能源安全问题已上升到了国家的高度,各国都制定了以能源供应安全为核心的能源政策。在此后的三十多年里,在稳定能源供应的支持下,世界经济规模取得了较大增长。但是,人类在享受能源带来的经济发展、科技进步等利益的同时,也遇到一系列无法避免的能源安全挑战,能源短缺、资源争夺以及过度使用能源造成的环境污染等问题威胁着人类的生存与发展。

  那么,究竟什么是“能源”呢?关于能源的定义,目前约有20种。例如:《科学技术百科全书》说:“能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源”;《大英百科全书》说:“能源是一个包括着所有燃料、流水、阳光和风的术语,人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需要的能量”;《日本大百科全书》说:“在各种生产活动中,我们利用热能、机械能、光能、电能等来作功,可利用来作为这些能量源泉的自然界中的各种载体,称为能源”;我国的《能源百科全书》说:“能源是可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源。”可见,能源是一种呈多种形式的、且可以相互转换的能量的源泉。确切而简单地说,能源是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源。

  能源是发展国民经济、改善人民生活的重要物质基础。目前我国能源形势相当严峻,能源生产严重滞后于国民经济的发展,能源消耗量逐年递增,能源总耗中有35﹪~40﹪为一次性的不可再生能源。不可再生能源的过渡开采利用,已经使人类面临着资源枯竭、环境恶化、生态平衡被破坏、气候变暖等一系列严峻的自然问题,由此引发的社会问题,甚至是政治问题更是层出不穷。如“两伊战争”和“海湾战争”就是极典型的代表。二战时的日本,为了掠夺能源,从中国东北盗采了大量的煤炭,运到日本后因没有地方可供堆放,最后不得不“填海造矿”,目的是为了满足其日益增长的能源需求,这批盗采的煤炭为战后日本经济的恢复作出了重要贡献。我国是一个建筑高能耗的国家,目前每平米的建筑能耗是发达国家的2~3倍,我国城镇建筑能耗占全部建筑能耗30%以上,现有约500亿平方米的建筑物中90%仍属高能耗建筑。为使我国经济持续、稳定、协调发展,提高环境质量,必须从提高建筑中能源利用率和开发利用可再生能源入手,扭转能源紧张浪费严重的恶劣状况。

  二、太阳能在建筑中的应用现状

  我国南至北纬40的曾母暗沙,北至北纬53.50的漠河北极村,地域十分辽阔,有着极其丰富的太阳能资源。以北京市为例,全年总辐射量5036~5868MJ/(m2.a),相当于每平方米每年180~220kg标准煤燃烧所发出的热量;年日照时数2900~3100小时,日照百分率65%~73%,属于太阳能资源中等地区。由太阳辐射及气候的特点知,北京市利用太阳能资源具有极为有利的自然条件。

  目前中国的太阳能利用方面以太阳能热水系统为主,太阳能与其他能源互补利用,应用场所以养老院、医院、学校、办公楼、低层住宅小区等作为重点对象。至2010年,全国新增太阳能热水器中居民用户占到86%以上。由于太阳能热水器的使用大多是老百姓自发行为,并且大型的太阳能热水工程不是很多,多数地区没有对太阳能热水器的使用情况进行过统计。

  被动式太阳房也是我国利用太阳能较多的形式,在实际使用中主要有三种形式:直接受益式、集热蓄热墙式以及附加阳光房式。目前,在全国推广使用的多为组合式,即直接受益式与集热蓄热墙式相结合的太阳房。被动式太阳房主要分布在农村的民用住宅和中、小学校舍。全国对于被动式太阳能的应用,现无相关的扶持政策,已经大约有15年没有资金投入。除辽宁省营口市大石桥强制推广执行太阳能的使用政策,对于农村的建筑,如果不建造太阳房,土地部门就不予审批外,其余地区的被动式太阳房的兴建都属于农户自发行为。在东北被动式太阳能发展较好的地区有大连、鞍山等地。在山东有德州、临沂等地。在江苏有连云港、淮安、扬州等地。农村地区,每年可竣工被动式太阳房11万平方米左右。目前共有1300所中小学建造了被动式太阳房校舍。截止到2010年底,“三北地区”共有被动式太阳房320万平方米,占全国被动式太阳能建筑的四分之一左右。

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