中國建筑科學院中技低碳建筑工程中心主任 張鳴
建筑能耗占我國社會總能耗的30%以上,而建筑采暖空調能耗又占建筑總能耗的60%。也就是說,建筑采暖空調能耗占我國社會總能耗的18%左右。因此,以太陽能采暖代替傳統采暖方式是建筑節能減排的有效途徑之一。
我國約90%的地區有供暖需求。除了四川、貴州兩省部分地區和重慶市為太陽輻射強度四級地區,我國其他地區均為太陽輻射強度三級或三級以上地區,屬于太陽能資源可利用地區。我國人口密度大的城市集中在東部和中部。我國有采暖需求地區的人口約占全國總人口的80%。我國每年新建住房20億平方米,其中14億平方米有采暖需求。
2009年,國家住宅與居住環境工程技術研究中心完成了《建筑太陽能供暖系統平衡技術研究與開發》課題報告,中國建筑科學研究院也在位于北京市通州區的研發基地進行了太陽能蓄熱試驗。
太陽能蓄熱設施分為封閉型和開放型兩種,共有四種蓄熱方式:第一種方式是人造水箱水體蓄熱。在埋于地下的混凝土水箱外部加保溫層,以水為介質蓄熱。這種方式的優點是水的蓄熱性能穩定,無環境污染;缺點是水箱保溫難度大,造價高。第二種方式是人造水箱加礫石蓄熱。第三種方式是土壤蓄熱。在地下埋管,將熱量儲存在土壤中。這種方式的優點是無需人造蓄熱設備,造價相對較低;缺點是蓄熱容積大,對周圍生態環境有影響。第四種方式是地下含水層蓄熱。將地下天然含水層作為蓄熱介質。這種方式的優點是無需人造蓄熱設備,造價低;缺點是對地質環境要求苛刻,系統運行易出現堵塞、腐蝕和霉變等現象。
近年來,我國加快了利用太陽能的步伐。2010年,我國生產集熱器總面積4900萬平方米,產量是2000年的7.6倍。統計數據顯示,我國太陽能熱水器保有量居世界首位。然而,我國的太陽能熱利用設備多為小型生活熱水供應設備,對大型建筑工程采暖系統的研究還有待進一步深入。
北京位于北緯39度54分,年日照時間2750小時,年太陽能輻射量6085兆焦/平方米,屬于太陽輻射強度三級地區。北京的建筑采暖能耗指標為每平方米每個采暖季耗能6.25千克標準煤,相當于128.91兆焦熱量。研究證明,北京6層以下的建筑適合安裝太陽能蓄熱系統。
2011年,我國對光伏工程的補貼標準為8元/瓦~9元/瓦。總體來說,我國的補貼標準比發達國家低。專家認為,通過政策鼓勵,太陽能跨季節蓄熱系統在建筑采暖領域可以迅速普及。