太陽能與節(jié)能省地建筑(一)

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節(jié)能省地與太陽能建筑技術(shù)
    人類的生存、發(fā)展須臾不離能源。人類能源的形式種類從薪柴、沼氣到煤炭、石油,越來越豐富和高效,人類似乎擁有著越來越多的能源,生活生產(chǎn)越來越便利。然而,經(jīng)濟迅猛發(fā)展,人口急劇增多,使得傳統(tǒng)能源已漸枯竭,能源問題凸現(xiàn)。據(jù)測算,全球的石油資源還能用20年、天然氣資源能用60年、煤炭資源也只能用220年。而且,這些能源在使用過程中會帶來破壞生態(tài)環(huán)境和氣候變暖的問題。因此,用新的可再生能源代替常規(guī)能源具有非常重大的意義。
    我國是以煤炭為主的能源消費大國,占世界煤炭消費量的27%,我國二氧化碳的排放量也僅次于美國居世界第二位,能源形勢非常嚴峻。有鑒于此,我國政府集思廣益,不斷提出應(yīng)對舉措。
    2005年,溫家寶總理在《政府工作報告》中,從注重能源資源節(jié)約和合理利用出發(fā),明確提出鼓勵發(fā)展節(jié)能省地型住宅和公共建筑。同年,建設(shè)部汪光燾部長在《應(yīng)對能源資源環(huán)境挑戰(zhàn)·共同促進可持續(xù)發(fā)展》一文中指出:鼓勵發(fā)展節(jié)能省地型住宅與公共建筑,要求制定并強制推行更嚴格的節(jié)地、節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材(以下簡稱“四節(jié)”)標準,制定具體目標和具體措施來大力推進,促進城鎮(zhèn)發(fā)展方式的根本性轉(zhuǎn)變,城鎮(zhèn)發(fā)展質(zhì)量和效益有根本性提高。節(jié)能省地成為未來中國能源事業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵詞。
    發(fā)展節(jié)能省地型住宅和公共建筑,重要的策略之一是應(yīng)用太陽能資源,發(fā)展太陽能建筑技術(shù)。眾所周知,太陽能是一種儲量極為豐富而且清潔無污染的可再生能源,一旦太陽能成為被廣泛利用的能源,它將極大緩解人類的能源危機,改善人居環(huán)境,推動人類社會的進步。
    對于太陽能應(yīng)用而言,我國具有良好的地理條件:全國國土每年獲得的太陽能約為3.6X1022J,大約相當于1.2萬億噸標準煤的發(fā)熱量,其中2/3國土面積太陽能年平均輻射總量在5900兆J/㎡以上,而且大部分采暖地區(qū)均分布在長日照區(qū)域內(nèi)。同樣,我國的太陽能應(yīng)用設(shè)備生產(chǎn)經(jīng)過多年發(fā)展,具有相當?shù)囊?guī)模,呈現(xiàn)出良好的發(fā)展勢頭:國內(nèi)的相關(guān)研究雖然起步較晚,但是在被動式太陽房和太陽能熱水方面有突出的成績,光電研究方面則由于價格等問題,尚未達到普及的程度。其中,被動式太陽房已經(jīng)被推廣到廣大農(nóng)村,對解決中國貧困地區(qū)的采暖問題起到了良好作用。太陽能熱水技術(shù)則處于國際地位,產(chǎn)銷量均為世界第一。
    當前建筑設(shè)計規(guī)范中缺乏關(guān)于太陽能熱水器的相關(guān)指標
    目前,我國的太陽能熱水器生產(chǎn)和應(yīng)用可謂如火如荼。專家預(yù)測,太陽能熱水器在未來幾年仍將保持迅猛的發(fā)展勢頭,這是規(guī)劃和建筑等行業(yè)不能回避的現(xiàn)象。但是,在現(xiàn)有規(guī)范中還沒有關(guān)于太陽能熱水器的規(guī)定,甚至連太陽能行業(yè)本身也沒有形成統(tǒng)一的標準。如是發(fā)展,潛在的問題很多,主要體現(xiàn)在兩方面:發(fā)展不均衡。往往在非常需要太陽能的地區(qū),太陽能的應(yīng)用發(fā)展不夠理想,產(chǎn)品不規(guī)范。產(chǎn)品規(guī)格不一,標準性差,與建筑結(jié)合存在著一系列問題。
    如此巨大的一個產(chǎn)業(yè),卻幾乎處于一種自發(fā)的狀態(tài)。不予以規(guī)范的后果是供需關(guān)系的錯位和生產(chǎn)力的嚴重浪費。可以說,這是規(guī)范中新出現(xiàn)的空白點,亟需補充。
    增加太陽能應(yīng)用相關(guān)指標的設(shè)想
    太陽能產(chǎn)品在建筑上的應(yīng)用目前處在一個發(fā)展的關(guān)鍵時期,除了應(yīng)用稅收等經(jīng)濟杠桿,通過建筑規(guī)范的制定也能大大促進其發(fā)展。正如汽車在家庭中的普及帶來了停車率指標,人們對居住環(huán)境的要求帶來小區(qū)最低綠地率的硬性規(guī)定一樣,當今的能源形式和太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也要求對太陽能應(yīng)用予以肯定。
    筆者建議增加關(guān)于太陽能的兩個指標:“太陽能應(yīng)用率”,這一指標將規(guī)定新建居住區(qū)內(nèi)“太陽能應(yīng)用率”達到某一標準。建議初步制定的標準為推薦性應(yīng)用和政策性鼓勵應(yīng)用。
    “太陽能集熱面積與綠化面積換算關(guān)系”(具體換算關(guān)系的計算后文詳述),通過換算,鼓勵開發(fā)企業(yè)、居民應(yīng)用太陽能的積極性。具體來講,就是在保證居住區(qū)最低綠地率的前提下,規(guī)定每增加一平米太陽能集熱面積,可以允許減少二氧化碳排量等量的綠地面積,從而節(jié)約用地,節(jié)約投資,促進了開發(fā)商和消費者的積極性。
    太陽能應(yīng)用率的定義設(shè)想
    給太陽能應(yīng)用率定義,不妨先看一看綠地率和停車率的定義。
    綠地率:居住區(qū)用地范圍內(nèi)各類綠地面積的總和占居住區(qū)用地面積的比率(%)。
    停車率:指居住區(qū)內(nèi)居民汽車的停車位數(shù)量與居住戶數(shù)的比率(%)。
    以上兩個概念分別按照面積的比和個數(shù)與戶數(shù)的比進行定義。由于太陽能的應(yīng)用與集熱面積有直接關(guān)系,按照數(shù)量不易計數(shù),因此根據(jù)太陽能的應(yīng)用特點,宜選用按照面積的劃分對太陽能集熱面積與綠化面積換算進行定義。
    另外,太陽能的收集設(shè)備分為光熱利用和光電利用兩種,在定義中也宜分類進行定義。在目前階段,建議僅對光熱利用進行太陽能應(yīng)用率的定義。光電暫不作硬性規(guī)定。
    參照綠地率和停車率的概念,筆者得出的定義是:“太陽能應(yīng)用率”即居住區(qū)內(nèi)太陽能(光熱)集熱板面積總和占居住區(qū)總居住面積的比率(%)。
    鑒于中國幅員遼闊,地區(qū)差異巨大,故關(guān)于太陽能應(yīng)用率的說明后附帶分區(qū)圖和相應(yīng)表格,可暫以中國光氣氣候分區(qū)圖為劃分依據(jù)。像西藏等日照充足地區(qū)指標應(yīng)較高,而重慶等不宜采用太陽能熱水器的地區(qū)則可不依此建設(shè)。為避免大面積應(yīng)用帶來的配套設(shè)施供應(yīng)不足問題,建議先選擇幾個省市試行,逐步發(fā)展。在實際調(diào)研和實踐數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上制定出相對可行的標準。