1 建筑能耗简述
1.1 建筑能耗含义
建筑物所用建筑材料的生产制造要消耗能源,建筑物的建设施工要消耗能源,建筑物在使用过程中要消耗能源,一句话,建筑物从建设到使用都离不开能源消耗,能源是建筑物建设和使用全过程不可缺少的、最为重要的物质基础。
建筑能耗有两种定义方法:一种是广义建筑能耗,是指从建筑材料生产制造、建筑物建设施工、一直到建筑物使用的全过程所消耗的能源;一种是狭义建筑能耗或称建筑使用能耗,是指建筑物在使用过程中所消耗的能源,包括照明、采暖、空调、降温、电梯、热水供应、炊事、家用电器以及办公设备等所消耗的能源。广义建筑能耗,既包括建筑材料生产和建筑施工的能耗,又包括建筑使用的能耗,范围很宽,跨越了工业生产和民用生活等不同的领域,故国际上通常所谓的建筑能耗,指的是狭义建筑能耗,即建筑使用能耗,包括照明、采暖、空调、电梯、热水供应、炊事、家用电器以及办公设备等方面的能耗,与工业、农业、交通运输等能耗并列,属于民生能耗。我国现在一般所谓的建筑能耗,已与发达国家的认识和统计口径相一致,指建筑使用能耗,即狭义建筑能耗。
1.2 发达国家建筑能耗
欧美等发达国家的建筑能耗,即居民和商业所构成的民生能耗之和,占全社会终端总能耗的比例,各国有高有低,一般占到30%~45%。在有空调的建筑物中,空调能耗约占建筑物总能耗的50%~60%左右,居第1位。
1.3 我国建筑能耗
1)目前我国建筑能耗已约占全国能源消费总量的25%以上,成为耗能大户。1996年全国能源消费总量为13.89亿tce,建筑能耗为3.54亿tce,占全国商品能源消费总量的25.49%。如果将全国建筑能耗加上农村生活用生物质能消耗的2.03亿tce,则我国生活用能消费总量为5.57亿tce,占全国商品能源和生物质能源消费总量的34.99%。据最新统计,2000年我国建筑能耗共计3.56亿tce,占当年全社会终端能源消耗量的27.8%,已接近发达国家建筑用能占全社会能源消费量1/3左右的水平。
2)到1999年末,我国共有人口125 909万人,其中城镇人口38 892万,占30.89%;农村人口87 017万,占69.11%。到2000年底,我国城市人口已达4.58亿,城市化水平达到36.2%。预计到2005年,城镇人口将超过5亿人,占全国总人口的比例将达到40%;到2010年,城市化水平将达到45%左右。到2002年底,我国居民人均居住建筑面积,城镇已近22m2,农村为26.5m2左右。
近年来,住宅的商品化大大促进了住宅产业的发展,每年仅城镇住宅的投资即约占GDP的5.4%,占全社会固定资产投资总额的15.2%;全国每年建成的各类房屋的总建筑面积约达16亿~19亿m2,绝大部分为住宅,其中,城镇住宅为4亿~5亿m2,公共建筑和工业建筑为4亿~5亿m2,农村住宅为7亿~8亿m2。到2000年底,全国现有房屋的总建筑面积为376亿m2,其中,城市为76.6亿m2(住宅约占44.1亿m2),农村为299.4 亿m2(农民住宅约占80%)。估算,到2001年底,全国各类房屋的总建筑面积已达400亿m2以上。总之,近年住宅面积增长飞速,年增长量达10亿m2,“九五”期间共计增加55亿m2。预计“十五”期间,全国城乡住宅累计竣工面积将达57亿m2,其中城市27亿m2,农村30亿m2。预计到2020年全国住宅累计面积将达到500亿m2左右。由此可见,我国建筑能耗必将大幅度增长。
3)在我国建筑能耗中,采暖能耗占很大比例。目前我国单位建筑面积的采暖能耗约比发达国家高2倍以上。
4)随着经济的发展,人民生活水平的提高,空调能耗在我国建筑能耗中的比重将会大幅度地提高,逐步发展成为建筑能耗中的一个主要部分。据统计,全国城镇百户居民家庭空调的拥有量,从1991年的0.71台增加到2000年的30多台。在北京市、上海市、重庆市和广东省等地,百户空调安装率已高达80%左右。由于空调的迅速普及,我国已或为目前世界上空调销售量最多的国家。
5)电力在建筑能耗中居重要地位,特别是在发达国家电力是建筑能耗的主角。2000年我国电力消费总量为13 466亿kWh,其消费构成如下:工业占71.59%,农业占4%,交通通信占1.94%,市政商业占10.05%,居民生活占12.42%。照明用电在我国总用电量占很大比重,约为11%。近年来照明用电的年增长率约在1.5%以上。而在照明用电中,民用和商业占到60%左右。
6)在我国的建筑能耗中,煤炭消费量占很大比重。近年来中国煤炭消费总量为12亿~13亿t,其部门消费构成大致为:物质生产部门占88%,非物质生产部门占2%,生活消费占10%。
7)在我国的12.59亿人口中,有8亿多人生活在农村,秸秆和薪柴等生物质能是主要生活燃料。2000年我国农村生活用能总量为3.7亿tce ,其中秸秆和薪柴为2.03亿tce,占54.86%。
2 新能源和可再生能源在建筑中应用的意义
新能源和可再生能源在建筑中的应用具有重要意义,可概括为如下4点:
1)可代替和少用资源有限、不可再生的化石能源。
2)可减少耗用化石能源所产生的污染物的排放量,减轻大气污染,保护生态环境。人类生存与发展离不开能源。
3)是边远偏僻无电、缺能农村解决基本生活用电用能需要的重要能源资源。
4)可提高城乡居民的生活质量和住宅的舒适度,并可使建筑物造型新颖别致,增强“卖点”,体现“以人为本”的建筑理念。
3 新能源和可再生能源在建筑中应用的前景
3.1 国家对新能源和可再生能源建筑中的应用十分重视、大力提倡
建国50年来,我国的能源建设取得了巨大成就。1949~1999年的50年里,一次能源产量增长45倍,发电量增长287倍,居世界的位次分别由第13位和第25位上升到第3位和第2位,成为世界能源大国。取得这一巨大成就的重要因素之一,是我国能源建设中实行了一条“开发与节约并举,把节能放在首位”的正确的能源发展战略方针。为贯彻这一方针,在节约能源方面,我国政府和有关部门、地方政府制定了一系列法律法规、方针政策和规章办法。例如:1986年国务院颁发了《节约能源管理条例》;1996年国家计委、国家经贸委、国家科委印发了《中国节能技术政策大纲》;特别是1997年11月1日国家颁布了自1998年1月1日起施行的《中华人民共和国节约能源法》,使我国的节约能源工作有法可依,走上法治的轨道。
建筑领域是能源消费的大户,是节约能源工作的重要方面。为在建筑领域贯彻节约能源的方针,1986年建设部制订了《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》;1995年建设部制订了《建筑节能“九五”计划和2010年规划》;1996年建设部印发了《建设节能技术政策》;1997年建设部印发了《1996~2000年建筑技术政策》;2000年建设部印发了《民用建筑节能管理规定》;2002年建设部建科(2002)175号文印发了《建设部建筑节能“十五”计划纲要》。
在上述法律法规和规章办法中,均对在建筑中应用新能源和可再生能源大力提倡,并提出了具体要求和措施。“国务院和省、自治区、直辖市人民政府应当在基本建设、技术改造资金中安排节能资金,用于支持能源的合理利用以及新能源和可再生能源的开发。市、县人民政府根据实际情况安排节能资金,用于支持能源的合理利用以及新能源和可再生能源的开发”。“建筑物的设计和建造应当依照有关法律、行政法规的规定,采用节能型的建筑结构、材料、器具和产品,提高保温隔热性能,减少采暖、制冷、照明的能耗”。“各级人民政府应当按照因地制宜、多能互补、综合利用,讲求效益的方针,加强农村能源建设,开发利用沼气、太阳能、风能、水能、地热等可再生能源和新能源。
3.2 在建筑中应用新能源和可再生能源市场广阔,前景诱人
1)在广大城镇和农村大力推广应用太阳热水系统,为居民提供洗澡热水和其他生活热水,是我国在建筑中应用新能源和可再生能源最为成功的项目。
2)在建筑中应用低温地热采暖,可以节约常规能源,减轻大气污染,提高生活质量,降低采暖费用。我国在这方面的应用技术成熟,所用设备已投入产业化生产,到2000年底全国已拥有地热采暖面积达1 000万m2。这个项目,在有地热资源的采暖区,市场前景广阔,应积极加以推广。
3)被动式太阳房技术成熟、增加投资少、节约能源、有利环保,是解决广大农民和农村中小学校冬季采暖的好办法,在我国采暖区的广大农村应用市场广大。建设部提出的到2005年累计建成5 000万m2的目标是完全可以实现的。
4)地源热泵系统是一种先进的新型环保空调设备,既可节电,又可降低费用,在城市商业建筑和民用住宅中的市场潜力很大。应进一步提高设备技术性能和质量,努力降低设备成本和工程造价,切实搞好示范工程,积极推广应用。
5)独立型太阳能光伏发电技术是解决西部地区广大无电农村生活用电的有效办法,市场潜力巨大。原国家计委制定的“中国光明工程”提出:利用光伏发电和风力发电,到2010年实现为600多万户、计2 300多万无电人口供电。工程首期目标,是在5年的时间内,使800万无电人口用上电。初步计算,实现整个工程目标,共需光伏电池100MW以上。为使到2001年底尚未通电的1 061个乡通电,2002年国家投入约26亿资金安排了699个乡进行“送电到乡”工程,其中用光伏发电和风光混合发电为585个乡供电,用小水力发电为114个乡供电。2003年又投资约20亿元,用光伏发电、风光混合发电和小水力发电等方式为其余的362个乡解决供电问题,使全国所有的乡实现通电。与建筑相结合的并网光伏屋顶发电系统,是光伏发电进入公共电网的重要方式,已成为发达国家光伏发电技术应用的大热点、大趋势。我国光伏发电的更广泛应用,也应朝着这一方向前进。我国的现状是国家安排的示范项目已投入使用,并取得了初步成果;北京、深圳等地与建筑相结合的光伏发电建设工程也将陆续开始启动;国家科技部均在筹措资金、安排计划、制定措施、积极发展并网光伏发电工程。