太阳能利用与建筑结合技术探讨

  一、 太阳能作为新能源推广的必要性

  1、能源危机和环境压力的威胁

  人类的生存、发展不能离开能源。能源大致可以分为不可再生能源(又称常规能源)和可再生能源两类。长期以来，随着经济的迅猛发展，人口的急剧增多，人类日常生产和生活中主要依赖的能源——煤、石油、天然气等常规能源正在逐渐枯竭，能源问题已成为人类面临的重大而长远的问题，人类不仅面临着常规能源短缺带来的能源危机，同时也必须解决常规能源的开采和燃烧给生存环境带来的污染危害。

  据统计，目前在世界和中国的一次能源消费构成中，化石燃料消费分别占93%、95%左右，预测，石油资源还能用20年、天然气资源能用60年、煤炭资源也只能用220年。而且，这些能源在使用过程中会排放出大量的C02、S02、和NOx、颗粒物和其他污染物，不仅影响人体的健康，而且给生态环境和气候变暖都带来了巨大的压力。

  2、建筑能耗逐渐增大 推广节能建筑势在必行

  建筑作为人类日常生活必需的物质载体，每年消耗着大量的能源，约占一个国家总能耗的40%到50%，建筑能耗的总量还在逐年上升；在我国，建筑能耗在能源总消费量中所占的比例也已从1987年的12%上升到2010年的32.47%，建筑建造和使用中直接、间接消耗的能源占到全社会总能耗的46.7%，这些都对社会造成了沉重的能源负担和严重的环境污染。另一方面，随着城镇化步伐的不断加快，建筑发展的速度和数量并没有因为能源形势的日趋严峻而放慢脚步。相反，我国每年建成各类房屋的总建筑面积约为16—19亿m2，绝大部分为住宅，其中城镇住宅约为4~5亿m2，农村住宅约为7～8亿m2。到2000年底，全国现有房屋的总建筑面积为376亿m2，其中城镇为76.6亿m2(住宅约占58%)，农村为299.4亿m2(住宅约占80%)。预计到2020年，全国城乡住宅累计建筑面积将达到300亿m2左右。据有关数据统计，如果延续目前的建筑能耗状况，每年将消耗1.2万亿kwh电和4.1亿t标准煤，接近目前全国建筑能耗的3倍，加上建材的生产能耗16.7%，将约占全社会总能耗的46.7%。由此可见，建筑节能关乎到一个国家和社会可持续发展的重大问题，推广节能建筑势在必行。

  3、太阳能是一种可持续使用的绿色能源

  中国虽然已成为全球第二大经济体，有了诸多重大的技术创新，但离完全自主创新的“创造梦”还有很长的路。新一轮开启的全球低碳革命，却给了中国一个与世界同步竞争的机会。太阳能是世界上最清洁、储备最丰富的能源。如果中国能在初见端倪的“绿色革命——太阳能利用”中拔得头筹，那么中国既能解决日益恶化的环境与能源问题，也能为世界经济的发展作出贡献，填补中国“四大发明”之后，推动人类社会的重大进步。

  建筑节能的主要途径包括两部分：一是节流，即通过建筑技术的不断进步和建筑法规、条例的不断完善，使建筑在保温、密闭性方面得到不断改进从而达到节能；二是开源，即开发新能源。随着建筑总量的不断增加，使用的各种设备品种数量更多了，人们的舒适要求也比过去有所提高，因此，仅靠“节流”已无法满足降低建筑能耗的要求，开发新能源也成为必然的趋势，其中重要的途径之一就是利用太阳能这一古老而生生不息的能源。如今，开发利用太阳能已在各国寻求可持续发展的进程中得到了普遍的重视。

  我国幅员广阔，太阳能资源储量也极为丰富。按照接受太阳能辐射量的大小，全国大致上可以分为五类地区，一、二、三类地区，年日照辐射总量高于5.9x106Ⅺ／m2，是我国太阳能资源丰富或较丰富的地区，面积较大，约占全国总面积的2／3以上，具有利用太阳能的良好条件；四、五类地区虽然太阳能资源条件较差，但仍有一定的利用价值。据估算，我国每年获得的太阳辐射能约3.6x1022J，丰富的资源也为我国进行太阳能的开发利用提供了良好的条件。

  太阳能作为一种辐射能，利用时需要转换成其他形式的能量。其中，太阳能的热利用技术中最成熟、应用最广泛、产业化发展最快的领域——太阳能热水器行业，据有关资料显示，进入21世纪以来的10年间，我国太阳能热水器累计节约标准煤总量已达11295万吨，累计实现减排365.19万吨二氧化硫，164.16万吨二氧化氮，282.36万吨烟尘，24246.6万吨二氧化碳，节能减排效果十分明显。难怪在2009年的哥本哈根气候大会上国务院总理温家宝骄傲地向世界宣布，中国太阳能热水器集热面积居世界第一。