太阳能建筑理念分析和产业发展

1998年5月中国签署加入《京都协定书》。

2006年批准施行《可再生能源法》。

2007年《中国可再生能源中长期发展规划》

2007年烟台市政府以烟政办发[2007]7号文转发市建设局《关于在住宅建设中推广使用太阳能热水器及成套技术的意见的通知》。以政府文件推广使用太阳能建筑那时在全国还不多见。

2010年烟台市政府《关于加快太阳能成套技术推广应用的实施意见》提出，到2012年，山东省烟台市新建住宅全部用上太阳能。基于以上原因，烟台市政府在文件中规定，要将太阳能成套系统作为建筑的组成部分，在规划、设计、建设、验收等各个环节，都有了监管的“硬杠杠”。

从国家到地方，这些都显示，我国的房屋建设及其能源问题已经成为中国社会的全局问题，太阳能建筑在中国的发展已经普遍推广开来。

一、现代太阳能建筑的定义与内涵

中国可再生能源学会太阳能建筑专委会将太阳能等可再生能源利用在建筑使用能耗中的所占比例大于30%或基于现状建筑二氧化碳排放平均水平上的减排贡献率大于30%的建筑，称为太阳能建筑。我们可按住宅建筑为例进行定义指标的分解：现阶段成熟的太阳能热利用技术已经完全能够解决生活热水问题，约占使用能耗的10%，采用被动太阳能采暖、制冷技术，可至少节约建筑使用能耗10%；充分利用自然采光、自然通风策略可降低建筑使用能耗5%以上；另外随着可再生能源技术的发展，其技术经济性会越来越高，太阳能光伏发电技术、太阳能采暖制冷技术、小功率建筑用风力发电技术、安全可靠的地源能供热制冷技术、城市垃圾、污水源利用技术等，会极大的提高可再生能源主动利用供能技术在建筑使用能中的贡献率，按照国家可再生能源中长期发展规划，到2020年，可以达到15%。所以30%是一个可达到的目标。当然，随着技术进步和经济发展，30%的指标将会不断提高。

二、太阳能建筑理念催生产业发展机遇

标准规范促进了可再生能源在建筑中的应用我国已经或正在制定较为完整的建筑节能和太阳能利用的设计规范和验收标准，并开始推行建筑节能和绿色建筑等级标识制度。《绿色建筑设计规范》不但关注建筑体型系数、窗墙比、围护结构传热系数、设备及系统效率与围护结构相关的分解指标，对于自然采光、自然通风等热舒适性指标，生态设计策略的综合指标，以及与可再生能源利用相关的“建筑产能”指标将给予更大的关注。

既有建筑节能改造将会引发新的经济增长点我国既有建筑超过数百亿平方米，而且大部分为非节能建筑。无论是建筑节能改造、还是延长既有建筑的经济寿命，既有建筑改造将会引发新的经济增长点。在“十一五”科技支撑计划“既有建筑综合改造关键技术研究与示范”项目中，要求对建筑围护结构进行将节能综合改造研究，通过开发装配式外墙保温、外墙集热、通风、遮阳部件，提高建筑保温隔热、自然通风降温性能，充分利用太阳能等先进能源自给技术，提高节能减排水平。

新农村建设将成为太阳能利用的主战场随着社会主义新农村建设的展开，城镇化步伐加快，以及农民生活方式和能源结构的变革，对能源尤其是商品能源的需求越来越大，致使农村能源供需矛盾日益尖锐，并成为中国能源安全必须关注的重要领域，农村住房及其配套设施的建筑节能研究开始受到应有的关注。在“十一五”科技支撑计划中对农村建筑太阳能、生物质能以及低品位能源的综合利用，农村建筑节能及改善室内热环境设计研究、农村生活用能规划玉政策标准研究等投入了较大的力量。

三、太阳能建筑发展的中国之路

选择基于建筑全生命周期的能源需求解决方案正确理解“零能耗建筑”的含义，即在生命周期内，建筑使用能耗对于常规石化类能源需求为零的建筑，或该建筑没有对大气环境新增二氧化碳排放。实质是用建筑节能和可再生能源的增长替代全社会石化类能源需求的增长，即可再生能源利用的“开源”和建筑节能的“节流”。社会能源需求增长方式不应只是“加法”，还应有“减法”。

开发建筑集能系统，实现建筑能源自助 建筑物本身作为能源系统的关键部件是太阳能建筑的显著特征。

建筑能量系统由建筑被动供能系统（包括建筑物内的热源和太阳能的被动利用）和主动供能系统组成（在再生能源利用）。可以用建筑被动集能指标表征建筑的被动供能能力和建筑环境的热舒适度，而用建筑主动供能指标反映可再生能源对于建筑使用能耗的二氧化碳减排的贡献率。优化系统并解决系统之间的矛盾，尤其是冬夏两季的能量匹配和投资平衡问题是建筑集能系统的关键问题。

提倡建筑能源中心模式，推广能源梯级利用建筑能源中心是指单户或单元建筑为能源供给对象，构成包括太阳能等可再生能源在内的复合能源系统，满足建筑的使用功能和环境质量所需要的能量（包括供暖、制冷、热水、新风、照明、炊事等）。它是分布式能源系统的最小单元，是建筑物基于能量梯级综合利用（如中水回用、余热回收等）的多能源复合能量系统，其优势在于可方便的综合、高效利用各种可再生能源技术，以满足安全、经济的建筑能耗需求。

综合考虑建筑运营成本及其外部成本建筑运营体现在建筑物的策划、建设、使用及其改造、拆除等全寿命周期的各种活动中，建筑节能技术、太阳能技术以及生态建筑技术对与建筑运营具有重要影响。因此，人们不仅要关注建筑初期的一次投资，更应关注建筑的后期运营和费用支出，不但要满足中国民众的居住问题，也要关注住房使用的耗能支出。另外，还应考虑二氧化碳排放等外部环境成本的增加。中国不但要建设经济适用房，更需要建设经济运营房。

引入建筑整合设计方法，发展太阳能与建筑集成技术建筑整合设计是指将太阳能应用技术纳入建筑设计全过程，以达到建筑设计美观、实用、经济的要求。采用模数化太阳能建筑部件，既能较全面的运用主被动太阳能技术，又让这些部件构成了现代住宅的立面元素。

提升传统建筑理念，推行被动优先设计原则 这是建筑充分利用太阳能的基本原则。已经使用太阳能采暖与热水工程的住宅区的统计结果表明：在供暖运行费用不变的情况下，供热面积从60平方米增加到140平方米，室内温度由8―10度提高到15―20度。进过两个采暖期的连续测试，提高围护结构保温性能和增设太阳能供暖系统在室内热舒适度改善中的贡献率分别约占80和20%。而夏季室内测试温度也说明新的围护结构的保温性能明显好于旧的建筑。

充分利用建筑资源，向建筑要能源 满足中国人民温饱的18亿亩耕地底限、400亿平方米的既有建筑、10亿平方米的年新增建筑，成为充分利用建筑资源的压力和现实条件。简单的推算表明，目前20亿平方米的可用屋顶面积，相当于新增30万亩的土地资源，这还不包括墙面的利用。

关注气候特征和“值班环境”用能技术“值班环境”也称“职守环境”，指建筑在无人使用时的环境。建筑值班环境直接影响着达到建筑使用环境的启动时间、建筑室内的空气质量品质和闲置建筑的使用寿命。

充分利用太阳能热水等先进的成熟技术太阳能热水器是目前太阳能利用技术中最成熟的技术，应用普及率较高，到2006年底全球太阳能热水器安装量约1.68亿平方米，其中我国占9000万平方米，约占53.6%左右。目前，与建筑集成应用的太阳能集热系统研发获得了长足的发展。

引入能源互联网概念，提高可再生能源系统的经济和安全性能分布能源系统的经济性和集中能源系统的安全性一直是能源规划与能源发展的瓶颈问题。“能源互联网”理念至少包括以下方面：

1、多种可再生能源在时间和空间上能够互补，提高可再生能源系统的稳定性，经济性和系统效率。如风/光互补发电系统、太阳光谱选择性利用涂层集热系统等。

2、不同规律能源系统之间能够互联，集中能源系统（如集中热水/采暖系统、国家电网系统等）可以成为分布能源系统（如家庭能源中心）的备份系统，提高系统的安全性和投资的经济性。

3、集中能源系统作为分布能源系统的蓄能系统，而分布能源系统又能为集中能源系统提供削峰功能，从而最大限度地利用可再生能源，提高系统的综合投资效益。