太陽能是由太陽內部氫聚變成氦的原子核反應,不停地釋放出巨大的能量并向宇宙空間輻射。它一般指太陽光的輻射能量。狹義的太陽能則限于太陽輻射能的光熱、光電和光化學的直接轉換。太陽能熱水系統是將太陽輻射能轉變為熱能,并將熱量傳遞給工作介質,從而獲得熱水的供熱水系統。太陽能熱水系統通常包括太陽能集熱器、貯水箱、泵、連接管道、支架、控制系統和必要時配合使用的輔助能源等。
太陽能在綠色發展中顯威力
就河北省而言,太陽能與地熱能等可再生能源一起,構成當今可再生能源建筑應用的主體,在全省綠色崛起、綠色發展中頗顯威力。2013年,河北省可再生能源建筑應用面積累計達1.4億平方米,可再生能源建筑應用比率達40%以上,其中太陽能建筑應用占總量的70%左右。研究資料顯示,太陽能節能量為3.5公斤/平方米,地源熱泵節能量為8公斤/平方米。2013年河北省可再生能源建筑應用1500萬平方米,其中太陽能應用1050萬平方米 按70%計算 ,太陽能節能量約為3.68萬噸標準煤,減排二氧化碳9.64萬噸,減排二氧化硫312.8噸。
邯鄲、邢臺兩市位于河北省南部,太陽能資源較為豐富,兩市均為全國三類地區。兩市的太陽能建筑應用發展較好、較快,不但在全省起到了示范引領作用,而且在全國也產生了一定的影響。其主要標志是:有發展謀劃、有產業基礎、有應用規模、有優化技術、有管理措施、有支持政策等。在發展太陽能建筑應用中,國家政策的鼓勵、省級工作的指導、城市自身的努力,這三者是相輔相成、缺一不可的。其中,探索適合本市發展的路子最為重要。
截止到2014年3月底,邯鄲市的太陽能熱水系統建筑應用率達72.3%,其中市中心城區達96%,累計應用面積已達1030.14萬平方米,其中市中心城區達794.32萬平方米。每年可節約3.82萬噸標準煤,減少二氧化碳排放10.01萬噸,減少二氧化硫排放324.48噸,減少氮氧化物排放282.49噸。經過幾年的努力,太陽能光熱技術在市區所有新建居住建筑中得到全面應用。市區大部分小區的廣場燈、路燈、公共綠地等也已安裝太陽能電池供電系統。
截止到2013年底,邢臺市區累計推廣太陽能建筑一體化小區186個,單體建筑1290項,建筑面積1053萬平方米。市區累計應用太陽能熱水器居住建筑面積1600萬平方米,占既有居住建筑的70%以上。邢臺市2008年被中國資源綜合利用協會可再生能源專業委員會等聯合授予“太陽能建筑城”,太陽能建筑應用成為一張新的城市名片。該市計劃到“十二五”末,全市民用建筑中全面應用太陽能建筑一體化技術,應用率達到全省領先、全國較高水平,使城市形象顯著提升,城市品牌深入人心。
發展謀劃壯大產業優化技術
發展謀劃。2007年1月,邢臺市政府出臺1號文件,決定利用綠色能源打造“太陽能建筑城。”為此,該市成立了太陽能建筑一體化領導小組及辦公室,編制了《邢臺市可再生能源建筑應用規劃》,并納入國民經濟和社會發展規劃及科技發展規劃,從而為太陽能熱水器應用由民間自發、無序安裝,到政府主導、統一管理的重大突破提供了保障。2013年10月,邢臺市政府印發的《關于全面提升太陽能建筑一體化水平繼續實施“太陽能建筑城”的意見》提出:堅持以科學發展觀為指導,以壯大太陽能產業為基礎,以科技創新為支撐,搶抓新機遇,打造新優勢,按照“解放思想、改革開放、創新驅動、科學發展”的總體要求,堅持“政府引導、市場運作、示范帶動、規模應用”的工作機制和模式,深入推進太陽能在建筑中的應用,加快發展陽光經濟,努力把邢臺建成全國知名的“太陽能建筑城”。
壯大產業。該市太陽能產業始于上世紀70年代,是全國起步最早的城市之一。如今,太陽能熱水器產業已經形成規模。全市擁有太陽能生產企業10余家,從業人數近2萬人,年生產太陽能熱水器達50余萬平方米,年產銷量占全省總產量的70%左右。該市的高新技術研發在全國領先,太陽能行業有多家高新技術企業:河北晶龍集團被科技部認定為國家火炬計劃寧晉太陽能硅材料產業基地;河北光源太陽能公司是高新技術企業,擁有13項國家專利,具有獨立知識產權的多流道真空管集熱太陽能開水器系統,達到國內先進水平;河北三環太陽能有限公司被列為河北省太陽能利用科研生產基地,首批獲得國家CGC產品質量認證企業。全市太陽能熱水產品安裝到國內的10余個省,以及越南、泰國、丹麥等國家和地區。到“十二五”末,太陽能及相關產業產值力爭突破15億元,成為全國范圍內太陽能普及率最高、科研水平最強、生產能力最大、市場份額最高的地區之一。
優化技術。隨著城鎮高層建筑的持續增加,傳統的太陽能建筑應用技術必須革新,以解決高層建筑太陽能應用在日照、安全等技術方面以及在運營管理方面存在的問題。筆者在邯鄲、邢臺兩市調研時了解到,兩市主要采取了“屋頂架空構架式”、“陽臺構架式”和“屋頂和陽臺混合構架式”三種形式。它們各具特色,抑或成為今后中、高層住宅建筑太陽能一體化應用技術的發展趨勢。“屋頂架空構架式”包括:集中集熱 集中貯熱水箱,即由貯熱水箱向各戶直供熱水;集中集熱 分戶貯熱水箱,即由太陽能集熱器的導熱介質向各戶的貯水箱供熱。“陽臺構架式”即分戶獨立安裝壁掛式太陽能熱水器,這種形式的系統采用分戶集熱供熱、自然循環式、頂水式的管路,水箱放置于室內或結合陽臺布置。“屋頂和陽臺混合構架式”即上述兩種方案混合使用,也即由于房頂面積有限,集熱面積不足部分由壁掛式家用太陽能做補充。