“太陽能”是港口建筑節(jié)能發(fā)展的途徑

張惠玲（天津中燃船舶燃料有限公司，天津300450）

“太陽能”是港口建筑節(jié)能發(fā)展的途徑

張惠玲（天津中燃船舶燃料有限公司，天津300450）

港口太陽能建筑將在調(diào)整建筑能耗結(jié)構(gòu)、保障建筑能源安全，降低溫室氣體排放、保護(hù)大氣環(huán)境，創(chuàng)建節(jié)約型港口企業(yè)，提高職工生活質(zhì)量，以及推進(jìn)和實(shí)施我國(guó)住宅產(chǎn)業(yè)化政策等諸多方面產(chǎn)生積極的影響。

1、太陽能建筑的定義

隨著天津港的持續(xù)快速發(fā)展，能源問題與環(huán)境問題一樣，已經(jīng)成為影響港口經(jīng)濟(jì)和諧發(fā)展的關(guān)鍵因素。解決港口地區(qū)用能、提高工作質(zhì)量，以及推進(jìn)和實(shí)施天津港節(jié)約型企業(yè)建設(shè)將會(huì)產(chǎn)生積極的影響。

傳統(tǒng)意義上的太陽能建筑指經(jīng)設(shè)計(jì)能直接利用太陽能進(jìn)行采暖或空調(diào)的建筑。比較成熟的是通過太陽能的光熱利用，在冬季對(duì)室內(nèi)空氣進(jìn)行加熱的太陽能采暖建筑，一般分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩大類。

隨著太陽能利用科技水平的不斷提高，太陽能建筑已經(jīng)從太陽能采暖建筑發(fā)展到可以集成太陽能光電、太陽能熱水、太陽能吸收式制冷、太陽能通風(fēng)降溫、可控自然采光等新技術(shù)的建筑，其技術(shù)含量更高，內(nèi)涵更豐富，適用范圍更廣。生態(tài)建筑、綠色建筑、節(jié)能建筑、低能耗建筑、健康建筑以及我國(guó)的康居示范工程等等，都重視太陽能的利用。準(zhǔn)確定義太陽能建筑很困難，但從國(guó)際和國(guó)內(nèi)的研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，太陽能建筑至少應(yīng)該包含以下幾個(gè)層面的內(nèi)涵：太陽能建筑的目標(biāo)是盡可能的充分利用太陽能來滿足建筑能耗和健康環(huán)境的需求，降低常規(guī)能源在建筑能耗中的比例；太陽能建筑的實(shí)施應(yīng)體現(xiàn)在建筑物策劃、設(shè)計(jì)、建造、使用、維護(hù)以及改造等活動(dòng)中；太陽能建筑的推廣應(yīng)因地制宜，針對(duì)區(qū)域氣候特征以及建筑使用特征等因素，采用適宜的建筑技術(shù)和太陽能技術(shù)；太陽能建筑的發(fā)展應(yīng)基于綜合的、多角度的比較，包括生態(tài)設(shè)計(jì)、建筑節(jié)能、投資平衡、復(fù)合其它可再生能源、選擇配套的常規(guī)能源等；太陽能建筑的研究是不斷發(fā)展的，不僅包括應(yīng)用理論和計(jì)算方法，還應(yīng)向能效評(píng)價(jià)、工程實(shí)測(cè)等多方面深入。

顯然，以太陽能提供的能源在建筑使用能耗中所占比例來定義太陽能建筑是符合社會(huì)和技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的。

2、太陽能建筑的理念

高效利用太陽能提供住宅建筑的復(fù)合能量系統(tǒng)，以滿足住宅的使用功能需求以及安全、便利、舒適、健康的環(huán)境需求，是發(fā)展太陽能建筑的目標(biāo)。因此，太陽能建筑不僅關(guān)注光熱、光伏等現(xiàn)代科技與住宅建筑的和諧應(yīng)用，而且更加關(guān)注生態(tài)設(shè)計(jì)理念的傳播和傳統(tǒng)被動(dòng)太陽能建筑理念的提升。全方位的被動(dòng)設(shè)計(jì)理念指不采用特殊的機(jī)械設(shè)備，而是利用輻射、對(duì)流和傳導(dǎo)使熱能自然流經(jīng)建筑物，并通過建筑物本身的性能控制熱能流向，從而得到采暖或制冷的效果。其顯著的特征是，建筑物本身作為系統(tǒng)的組成部件，不但反映了當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)，而且在適應(yīng)自然環(huán)境的同時(shí)充分利用了自然環(huán)境的潛能，目的是全面解決建筑設(shè)計(jì)固有的問題。包括：最大限度地利用自然采光，降低人工照明的能耗，改善住宅室內(nèi)光環(huán)境，滿足生理和心理上的健康需求。充分利用并控制建筑的日照環(huán)境，保證房間衛(wèi)生、改善房間小氣候、提高舒適度。例如，采用建筑遮陽設(shè)計(jì)，以減少炎熱夏季的陽光直射；按照被動(dòng)采暖設(shè)計(jì)，能夠充分利用寒冷冬季的太陽直射和輻射能量；創(chuàng)造宜人的建筑光影環(huán)境，以暗合和尊重人體的生物節(jié)奏；等等。應(yīng)用最多的活動(dòng)外遮陽設(shè)施不但可以達(dá)到上述目標(biāo)，而且還能夠創(chuàng)造豐富的建筑肌理形象。提高綠化率，夏季環(huán)境溫度升高一度，建筑制冷能耗增加10%因此，合理的規(guī)劃不僅要保證住宅的合理朝向和間距，還要保證港區(qū)的綠化率和綠化均勻度，從而達(dá)到建筑遮陽、降低環(huán)境溫度的目的。另外，落葉喬木的合理設(shè)計(jì)，同樣改變著建筑的外部熱環(huán)境。因此，加強(qiáng)建筑的保溫隔熱，這是現(xiàn)代住宅建筑充分利用太陽能的前提條件，同時(shí)也有利于創(chuàng)造舒適健康的室內(nèi)熱環(huán)境。優(yōu)化建筑布局，提高港區(qū)的風(fēng)環(huán)境質(zhì)量，充分利用自然通風(fēng)排除室內(nèi)污濁空氣，改善室內(nèi)環(huán)境，保證人與自然交往的心理需求。

太陽能建筑全方位的被動(dòng)設(shè)計(jì)還包括，住宅屋頂形狀和材料選擇、屋頂和地下室的換氣構(gòu)造、墻體材料和性能的控制、屋頂冷卻等等。利用太陽能光熱技術(shù)除了提供穩(wěn)定的生活熱水供應(yīng)、制冷與采暖以及電力供應(yīng)外，還應(yīng)為住宅提供“值班環(huán)境”用能。如采用全自動(dòng)運(yùn)行的太陽能通風(fēng)采暖技術(shù)，可以保證無人時(shí)的室內(nèi)基本環(huán)境質(zhì)量。當(dāng)然包括風(fēng)力發(fā)電、地源熱泵等可再生能源的應(yīng)用從更大范疇而言，也可以歸納到太陽能的應(yīng)用。

3、太陽能建筑在節(jié)能型建筑建設(shè)中的重要作用

3.1 是調(diào)整港口建筑能耗結(jié)構(gòu)、保障能源安全的現(xiàn)實(shí)需求

在我國(guó)《可再生能源法》的編制報(bào)告中指出，到2010年可再生能源利用量不低于全國(guó)能源消費(fèi)總量5%，2020年可再生能源利用量不低于全國(guó)能源消費(fèi)總量10%。我國(guó)具有豐富的太陽能資源，年日照時(shí)數(shù)在2200h以上地區(qū)約占國(guó)土面積的2／3以上。對(duì)太陽能應(yīng)用的預(yù)測(cè)結(jié)果為，在正常發(fā)展和生態(tài)驅(qū)動(dòng)發(fā)展兩種模式下，2050年我國(guó)太陽能利用在總能源供給中分別達(dá)到4.7%和10%顯然，太陽能建筑將在調(diào)整建筑能耗結(jié)構(gòu)、保障能源安全的現(xiàn)實(shí)需求和心理需求等方面發(fā)揮積極作用。

3.2 港口太陽能建筑設(shè)計(jì)是節(jié)能的有效手段之一

目前，天津港建筑有相當(dāng)一部分是傳統(tǒng)的老式建筑，而且隨著港口的不斷擴(kuò)建，新的港口配套建筑快速發(fā)展，因此，將現(xiàn)代太陽能理念和技術(shù)與傳統(tǒng)的建造技術(shù)相結(jié)合，解決港口基本能源供應(yīng)，對(duì)發(fā)展節(jié)約型港口企業(yè)，保護(hù)港口環(huán)境具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。根據(jù)天津港快速持續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)和衛(wèi)生綜合治理需要等實(shí)際情況，制定天津港節(jié)約型港口企業(yè)可發(fā)展規(guī)劃，因地制宜地推廣太陽能等技術(shù)，天津港集團(tuán)應(yīng)當(dāng)對(duì)各公司建筑的改造和新建配套建筑節(jié)能項(xiàng)目提供資金支持。據(jù)了解如果建筑建設(shè)中，利用太陽能提供采暖及生活熱水用能。實(shí)測(cè)表明，15m2的太陽熱水集熱器與12 m2太陽熱風(fēng)集熱器，平均一個(gè)冬季可以提供約18900MJ的熱量，對(duì)降低建筑耗能貢獻(xiàn)的情況下，平均可保證70 m2主要采暖空間的供暖，可節(jié)約1054kg標(biāo)煤，。太陽能的利用，可顯著地提高職工的生活質(zhì)量。采用太陽能采暖系統(tǒng)，改善了室內(nèi)的熱舒適度，如果港口建筑進(jìn)一步按被動(dòng)太陽能建筑設(shè)計(jì)(如改變陽臺(tái)形式，形成可控制通風(fēng)的陽光室；減小北立面窗戶面積；合理劃分室內(nèi)采暖空間；提高節(jié)能節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，減小冷橋；等等)，太陽能的保證率將會(huì)更高。

3.3 將對(duì)港口節(jié)能建筑的推進(jìn)和實(shí)施產(chǎn)生積極的影響

盡管國(guó)家和行業(yè)主管部門已經(jīng)出臺(tái)了一系列法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)，如節(jié)能中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃、民用建筑節(jié)能管理規(guī)定、不同地區(qū)的節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等，除成本、技術(shù)、市場(chǎng)等制約因素外，管理體制過于分散、激勵(lì)政策體系不健全、全民教育與理念傳播不夠等都是制約太陽能建筑發(fā)展的相關(guān)因素。

當(dāng)前，太陽能建筑的理念推廣比具體某項(xiàng)技術(shù)或產(chǎn)品的推廣更加迫切。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，到2020年，在全國(guó)既有131.8億m2的房屋建筑中，只有3.2億m2的節(jié)能建筑。可以看出，太陽能建筑在生態(tài)和節(jié)能的教育、生活方式的改變和理念的傳播等方面的重要性。發(fā)達(dá)國(guó)家和部分發(fā)展中國(guó)家已把發(fā)展可再生能源作為占領(lǐng)未來能源領(lǐng)域制高點(diǎn)的重要戰(zhàn)略措施。我國(guó)太陽能熱水器年增長(zhǎng)速度到達(dá)了20%以上。太陽能建筑已經(jīng)成為開拓經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)、創(chuàng)造更多就業(yè)機(jī)會(huì)的有效途徑。但在建筑教育課程、建筑施工環(huán)節(jié)、建筑驗(yàn)收規(guī)程以及住宅產(chǎn)業(yè)化政策中并沒有體現(xiàn)出其作為一個(gè)“專業(yè)或領(lǐng)域”應(yīng)有的地位。

在《可再生能源法》第十七條“國(guó)家鼓勵(lì)單位和個(gè)人安裝和使用太陽能熱水系統(tǒng)、太陽能供熱采暖和制冷系統(tǒng)、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)等太陽能利用系統(tǒng)。國(guó)務(wù)院建設(shè)行政主管部門會(huì)同國(guó)務(wù)院有關(guān)部門制定太陽能利用系統(tǒng)與建筑結(jié)合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策和技術(shù)規(guī)范。港口建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)根據(jù)前款規(guī)定的技術(shù)規(guī)范，在建筑物的設(shè)計(jì)和施工中，為太陽能利用提供必備條件。對(duì)已建成的建筑物，可以在不影響其質(zhì)量與安全的前提下安裝符合技術(shù)規(guī)范和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的太陽能利用系統(tǒng)。”可以相信，不久，隨著港口節(jié)能建筑的推進(jìn)，太陽能產(chǎn)品將像電視、電話那樣成為設(shè)計(jì)師、開發(fā)商、業(yè)主的自然選擇，國(guó)家責(zé)任和全民義務(wù)相結(jié)合將成為必然趨勢(shì)。

4、發(fā)展太陽能建筑、推進(jìn)節(jié)能型建筑建設(shè)

節(jié)能型建筑的核心依然是節(jié)能、省地、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)境保護(hù)，充分體現(xiàn)資源的節(jié)約和可持續(xù)發(fā)展。現(xiàn)實(shí)是，天津港土地的使用面積越來越小；需要的貨場(chǎng)越來越大；新增配套建筑越來越多。“充分利用屋頂資源，向屋頂要能源”，將不再是一句口號(hào)。

在太陽能建筑的研究推廣中，轉(zhuǎn)變觀念特別重要，包括：

(1)提升常規(guī)建筑設(shè)計(jì)理念，并向生態(tài)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)理念轉(zhuǎn)化;(2)研究傳統(tǒng)的建筑構(gòu)造理念，開發(fā)先進(jìn)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)，適應(yīng)現(xiàn)代太陽能技術(shù)的發(fā)展；(3)關(guān)注住宅全生命周期內(nèi)的投資平衡和權(quán)益分配；(4)復(fù)合利用其它可再生能源，優(yōu)化建筑能耗結(jié)構(gòu)，滿足建筑的能源供應(yīng)和健康環(huán)境的需求。

在太陽能建筑的研究推廣中，應(yīng)綜合考慮下列因素：(1)充分考慮沿海氣候特征和各公司建筑使用功能的差異：沿海太陽能資源豐富的地區(qū)，應(yīng)以被動(dòng)利用太陽能建筑為主，加強(qiáng)集熱、蓄熱、導(dǎo)熱等材料和技術(shù)的研發(fā)與推廣；而對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的沿海地區(qū)，夏季炎熱、冬季陰冷，又具有冬季采暖、夏季空調(diào)的生活需求和經(jīng)濟(jì)能力，應(yīng)積極擴(kuò)大綜合利用太陽能建筑新技術(shù)的投資環(huán)境、理念基礎(chǔ)和政策優(yōu)勢(shì)，并作為實(shí)施太陽能采暖制冷、防潮隔熱技術(shù)示范推廣的首選地區(qū)。(2)關(guān)注職工的生活需求和可支付能力：目前港口環(huán)境較差，職工生活必需穩(wěn)定的熱水供應(yīng)已逐步成為職工追求的生活需求之一，人們也因此建立了基本的生態(tài)與節(jié)能意識(shí)。這是太陽能熱水設(shè)備(系統(tǒng))與建筑結(jié)合發(fā)展最快的主要原因之一。(3)針對(duì)不同的建筑功能，實(shí)施不同的激勵(lì)政策：尤其對(duì)于量大面廣的辦公商務(wù)建筑則實(shí)行稅收及貸款優(yōu)惠政策、能源投資機(jī)制及業(yè)主有償使用相結(jié)合的政策。當(dāng)然這些政策應(yīng)同樣適用于既有住宅建筑的改造。(4)建立和完善太陽能建筑技術(shù)和體系：編制設(shè)計(jì)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)及其相關(guān)圖集，建立產(chǎn)品(系統(tǒng))檢測(cè)中心和認(rèn)證機(jī)構(gòu)，完善施工驗(yàn)收及維護(hù)技術(shù)規(guī)程等，是太陽能利用(如熱水供應(yīng))列入建筑工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，并作為一個(gè)“專業(yè)”納入建筑體系的前提。(5)強(qiáng)化理念推廣和意識(shí)培養(yǎng)：引導(dǎo)人們了解建筑能耗、建筑環(huán)境、生態(tài)保護(hù)等一般知識(shí)，擴(kuò)大和延伸已經(jīng)成熟的太陽能熱水和太陽能采暖應(yīng)用理念。倡導(dǎo)“理念先行、示范突破、政策跟進(jìn)”的原則，推行“標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、檢測(cè)認(rèn)證、建筑準(zhǔn)入”的機(jī)制，逐步推進(jìn)太陽能建筑在我國(guó)的發(fā)展，最終達(dá)到太陽能建筑的普及和推廣。

開源節(jié)流是港口推進(jìn)節(jié)能建筑的發(fā)展之路，太陽能建筑將成為港口節(jié)能省地住宅建設(shè)的重要發(fā)展途徑。