夏热冬暖地区太阳能建筑可行性研究(2)

2019-03-10 15:12

全寿命期各个阶段的费用 占总费用约30% 决策与设计阶段 建造阶段 建筑的运营阶段 累计费用曲线 报销阶段 占总费用约70% 0-1年 1-2年 20-50年 0-1年

图3.1 各阶段发生的费用及其累计费用曲线 从节能住宅寿命期内各阶段费用变化图可以看出:在项目决策与设计到住宅的建造阶段费用是不断递增的,到竣工验收时年费用才逐渐下降,在住宅交付使用进入运营阶段后其每年费用基本相同(后期阶段由于住宅维修造成费用会出现些上升),在运营阶段其耗费的累计费用比初期投入总成本高得多,最后在报废阶段又需要消耗一部分费用。 3. 经济效益分析

太阳能建筑应该是集成大量太阳能实用技术、科技含量比较高的建筑,是综合性能比较好的安全耐用的住宅,较之一般普通非太阳能住宅而言,分摊到每个使用年的购房成本是要降低的,就初期住宅建造成本和运营的消耗、维护运营成本相比较,人们往往忽视了后者的利益。

据相关研究成果表明,太阳能住宅相对普通住宅而言,在建造阶段由于采用先进的节能材料和技术措施会使其单方造价增加5至7个百分点,但从其寿命周期能源利用效率进行分析将产生相当可观的经济效益。国外有关研究机构曾对公共建筑能耗的经济效益进行了分析,如美国Veterans Affairs(简称VA)机构负责全国172家医疗中心共2000幢建筑的运营和维护,VA机构采用40年为计算期和5%折现率对其费用进行分析,研究表明公共建筑的运营及维护费用是其建造费用的7.7倍。根据对上海市几个高层住宅的调查结果,后期运营费用占总费用的24%左右,但由于此调查在90年进行的,否则运营比例会更高。太阳能建筑虽然在寿命初期造价有所增加,但是在长达几十年的运营期中由于采暖和空调等能源消耗的减少,使运营费用是大幅度降低,不仅在一定年限内就可回收节能建设所增加的投资,而且节能收益与节能投资达到平衡后就进入节能纯收益期,使其寿命期内总费用大大降低。普通住宅虽然前期造价略低,但是在住宅长达50年左右的运营中由于其高能耗费用将会远远超过前期所节省的成本,甚至中途还会因为能源价格上涨导致其停止使用。除此之外,太阳能建筑还有助于改善人们的居住舒适度、大量减少因建筑系统高能耗造成的能源浪费和环境污染。

为了简单的分析下太阳能所带来的经济效益,以目前城乡既有建筑保有量为430亿m2为例,其中城乡住宅建筑面积约为120亿m2,其中95%仍为高能耗建筑,只有5%为节能建筑。设住宅在运营中节能率为10%的保守值考虑,通过计算就可以得出经济效益。

①节能住宅:全国城镇节能住宅建筑面积为120亿m2*5%=6亿m2;节能住宅的空调采暖耗能量折算成耗煤量(以北京市为例按节能50%的目标,折算成每平方米耗能12.5kg标煤)6亿m2*12.5kg/m2=75亿kg节能住宅在运营中按10%节能率就可计算节约标煤75亿kg*10%=75万t。

②非节能住宅:假设对非节能住宅在运营中做些改造,改造后按5%的住宅节能率(非节能住宅每平方米建筑面积能耗为25kg/m2标煤)计算120亿m2*95%*25kg/m2*5%=1425万t。

合计:75+1425=1500万t标煤。

③按目前每吨标煤900元的市场价计算,每年就可节省建筑能耗资金1500万t标煤*900

[9]

元/t=135亿元,因此节能住宅具有巨大的经济效益。

(3)太阳能建筑社会环境效应分析 1. 创造大量社会就业机会

建筑太阳能工作的发展必然能够推动与之相关太阳能产品、设备、材料、部品以及运输、安装、咨询等其它相关产业的发展,节能的墙体材料、门窗材料、空调设备等行业的技术和材料的研发工作也需要相应高校和企业的专业人员,同时太阳能建筑在建造和使用中,也需增加建筑节能运营维护、能源审计、能源标识、推广可再生能源的方面的工作,据估计建筑节能将会创造数百万个就业机会,这对目前世界“经济海啸”给社会带来大量人员失业和大学生就业困难,将是一个振奋人心的消息。这将为有效缓解我国巨大就业压力做出重要贡献。 例如德国政府对企业采用风力、水力、太阳能、生物能源等新能源的实行优惠政策,推动了德国节能型社会的进一步发展,其中可再生型能源在德国已形成一个拥有12万雇员的产业,风力发电业雇佣了5万职工。而建造“十万个太阳能屋顶”的计划也给就业带来升级。这些充分说明节能市场能够创造大量社会就业机会。

2.促进全社会节能的示范带头作用 随着人们节能环保的意识逐渐提高,房屋的节能慢慢地开始进入百姓家,太阳能建筑已悄然成为房地产开发商一大新的卖点,从目前住宅环保节能示范工程的总结数据来看,为达到节能50%的目标,采用节能技术和材料设计的建筑物所增加建造成本在6-10% 左右,占销售价格的比例不超过2%,而发展商以节能住宅的品牌推销则可以提高销售价格10% 以上,另外如果政府部门对低能耗建筑实行奖励和鼓励政策的话,并引入市场机制,这将会激发开发商支持和推动各种住宅建筑节能技术的研究及节能住宅产品的开发与推广,这样一方面有效的保证开发商在建造住宅时突出节能质量环节,是节能工作的先帅;同时另一方面还可以带动全社会相关产业供应链上的节能,为在住宅产业供应链上的众多行业做出示范带头作用。

3.缓解社会能源日趋紧张的局面

20世纪90年代开始,我国进入工业化经济发展的高速阶段,其中重工业占工业总产值的比重从1990年的50.6%上升到2003年的64.3%,并随着城镇化和自动化,未来对能源需求增长是不可避免,住宅在建造过程中不断消耗大量的砖、石、水泥等建筑材料,而这些材料在其生产中将会造成所需的工业能耗,而在使用过程中也消耗大量的能源,主要包括采暖、通风、空调、冷热水供应、照明、炊事、家用电器等,据建设部门统计数据显示,我国建筑能耗占全社会终端能耗的比例已达27.8%,对社会造成了沉重的能源负担和严重环境污染,制约了我国可持续发展战略的实施。

随着城镇化步伐日益加快,很多城市人口将涌入城市,这就给城市住房需求带来紧张的局面,城市进一步扩张,随之而来将会是大规模的住房建设,我国的建筑能耗也不断上升,为了有效地缓解能源日趋紧张的局面。采取建造太阳能一类节能建筑是缓解能源危机的一条

途径,在一定程度上解决我国长期以来以“碳经济”来拉动内需的局面,也使我国城市化进程向着可持续和节能的方向发展。

4.改善环境,有益于居民的身体健康

生态建筑设计时应将环境视为一个活跃的、具有一定功能的系统,系统的组成部分建造应因地制宜,兼顾周边景观和生态环境,选择有益于居民生活和休闲的人居生态环境作为出发点,美化人居环境,改善空气质量,吸附灰尘,阻隔噪音。这些指标可以通过绿地率、公共绿地人均占有面积、植物的多样性来加以评价。其次还要保证小区内清洁卫生,有完善的生活垃圾集中收集和处理系统。由此在改善环境的同时,给居民带来更多的健康成长[10]。

五、发展太阳能建筑的对策与对策 (1)太阳能建筑利用面临的问题

1.从体制方面来看,在我国目前的经济体制下,绝大多数建筑的建设者、使用者和管理者是二三者分离的,经济上没有直接的利害关系。管理者认为建筑业目前的当务之急是解决群众住房问题,如果筹集大量的资金去搞建筑节能,就会少建一些房屋,这与我国的目前现状而言是不适合;建筑的建设者认为用最少的投资建成尽可能多的建筑面积而节能会增加成本与售价进而影响销售,并且类型太阳能一类节能的建筑是政府的事情与开发商无关,因而置节能标准于不顾;使用者认为进行建筑节能会花去很多的资金况且节能最终能否带来良好的经济效益还有待验证。

2.从技术方面考虑,当前玻璃真空管的太阳能集热装置占据着主导地位,成本较低且技术成熟,但当其与建筑物进行一体化的有机结合却存在着一系列的问题,冽如承压运行问题、运行安全问题、密封可靠问题、结垢清理问题等等;采用金属制流道的集热装置并采用 强制循环系统,尽管能很好的解决这些问题但又存在成本较高等缺点;此外还存在着工作性能随天气影响较大的缺点。

3.由于建筑行业和太阳能产业界之间缺乏相互配合,建筑行业以前基本没有参与过太阳能利用与建筑一体化的设计与施工,存在对太阳能利用的原理和设计方法不够了解,缺乏必要的基础设计参数,对其节能意义认识不足等缺陷,没有按照利用太阳能的原理和方法进行设计,造成建筑的土建时就没有装置适当的预埋件,给太阳能装置的安装造成了一定的障碍,并在安装时可能损害建筑结构和增加建筑负荷;太阳能产业界只考虑太阳能设备的结构和性能,没有考虑将太阳能设备如何作为建筑物的有机组成部分与建筑结构相结合,不能与建 筑结构从整体性上相协调,外观与造型难以适应现代建筑的要求。

4.在新建建筑中实现太阳能建筑一体化,需要在设计之初就对太阳能运用加以考虑。但是实际中,由于建筑业对太阳能产品不了解。常规的建筑规范中也没有对太阳能技术运用做相关要求,所以很多建筑物在设计阶段,并没有考虑到太阳能技术的应用。而在后期安装太 阳能装置时,不但成本会加大,节能效果也同样会受到很大的影响。在老建筑安装太阳能.更是面临被改造的命运:一般的企业安装太阳能系统多属自发行为,在这个过程中设计方并没有参与安装工程。专家指出,从规划设计到施工监管以及后期的维护管理,实现“同步设 计、同步施工、同步管理”的整合设计尤为重要,太阳能推广是外部环境的重大突围,而太阳能技术自身的完善,就是一个内部的突围二目前的太阳能行业尚不规范,太阳能技术设计规范、检测标准处于缺失状态,太阳能企业也很少进行自发检测行为,所以良莠不齐的产品, 影响着整个行业的信誉度,对此需要太阳能技术开发企业苦练内功,以完善企业自身研发行[11]

为。

(2)太阳能建筑的发展方向与策略

1.太阳能建筑发展方向

目前,建筑物空气温度调节消耗着大量的能量。在我国,它要占到建筑物总

能耗的约70%。用空调机和燃煤来控制室温不仅消耗能量,带来的外界的环境污染,而且并不能给室内人员带来健康的环境。在太阳能用于采暖方面,除造价较高的被动式太阳房有一些示范建筑外,还没有大规模的采用。主动式太阳能供能由于成本更高,与我国的经济发展也是远不相适应。因此,建筑供能的主动与被动相结合的思想及太阳能与常规能源相结合单位思想,按照房间的功能,采用不同方案的配合及交叉,这样可以大大降低太阳能用于建筑功能的一次投资和运行成本,使得整个方案在商业化的意义下具有可操作性。

由此随着国家政策不断出台,环保节能提上日程。太阳能建筑的发展方向主要是太阳能供能设备的非定常性,对气象条件和辐照条件的依赖性等特点,要求我们必须对建筑用能负荷进行准确的预测,才能够在设备与建筑的匹配上做出设备投资和节能效益最佳的选择。

2.太阳能建筑的发展策略

在当代,太阳能与建筑的发展必须有一定的策略与之相适应,一是成熟的被动太阳能技术与现代的太阳能光伏光热技术的综合利用;二是保温隔热的维护结构技术与自然通风采光遮阳技术的有机结合;三是传统建筑构造与现代技术和理念的融合;四是建筑的初投资与生命周期内投资的平衡;五是生态驱动设计理念向常规建筑设计的渗透;六是综合考虑区域气候特征、经济发达程度、建筑特征和人们的生活习惯等相关因素[12]。

结束语

根据上面所讲述的,太阳能一类的节能环保方面的建筑,虽然前期造价成本趋高,但是从整个生命周期来看具有以下几点:

1.太阳能建筑的在运营阶段不但减少了资源的使用,而且给居住者带来了更多的住房舒适度和健康。

2.太阳能建筑的产业发展前景具有良好的潜力,也会带动市场的经济的发展,促进大规模的就业来缓解失业率的提升,从而在无形中拉动了国家经济的发展。

由此可知,对太阳能等一类节能能源的发展及利用对国家经济还是社会环境,或者是国民的生活水平都具有重大意义。

致谢语

毕业的日期一天天地逼近,这几年的学习生活一天天地减少,感谢这些年来给予我教诲的老师, 他们不仅让我在大学里满足对知识的渴求,还教会了我做人的道理和人际交往的技巧,至此论文完成之际,谨向所有关心和帮助我的老师和同学致意忠心的感谢。

此时此刻,我忠心的感谢我的论文指导老师陈沐浴老师。她对我在论文的写作内容上给予精心的指导,在写作过程中受到了大力的支持和帮助,毕业论文是对大学学业的一个总结概括,没有陈老师的指导,我很难做出令自己和老师都满意的论文,在此对论文指导老师表示我忠心的感谢!

参考文献

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[5] 韩梅.科学技术对现代建筑物的影响[D].中国人民大学,2005 [6] 张滨,赵建平.现阶段普及推广太阳能建筑的可行性分析[C].海峡两岸第十四届照明科技与营销研讨会专题报告暨论文集,2007 [7] 张逊宝,吴庆辉,宁传科.我国太阳能建筑应用发展现状及发展方向探讨[J].节能,2012 [8] 杨洪兴,周伟.太阳能建筑一体化技术与应用[M].中国建筑工业出版社,2009 [9] 王巨明.节能住宅综合效应分析与评价研究[D].重庆大学,2009

[10] 李申彦.节能住宅建筑综合经济效应评估体系研究[D].华中科技大学,2003 [11] 张敬亭,张琨.太阳能建筑一体化研究[J].商品与质量·建筑与发展,2013 [12] 仲继寿.太阳能建筑的技术途径和发展策略[J].太阳能,2004


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