太陽能供暖節能環保產業密云蔡家洼工業園區籌建可行性研究報告(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 得到的熱源溫度低，這類技術主要面向民用生活熱水或工業用低溫熱水領域。太陽能低溫熱利用技術基本只考慮系統能量收益總量，不考慮熱源要達到某個工作溫度，因此基本不設反射聚焦組件。基本只是低溫太陽能集熱元件的組裝。但正是因為系統減少了反射聚焦環節，系統也減少了一個熱損環節，同時因為系統工作溫度低，集熱效率較高，所以低溫熱利用技術單位集熱面積的能量收益是最大的。我國太陽能光熱產業主要以低溫應用技術為主，目標市場只能集中在生活熱水和工業用低溫熱水。太陽能熱水產品市場正處于購銷兩旺的時期，這方面在全世界范圍內也是占主導地位的。目前比較成熟的太陽能集熱產品有平板型太陽能集熱器、真空管太陽能集熱器及熱管式太陽能集熱器。因為它們的結構不同，其保溫性能有一定差異，因此它們的集熱效率也明顯不同。平板集熱器的特點是采光面積大，壽命長。最早的桑普平板集熱器的用戶已經使用超過15年了，而且仍然效果不錯。目前在歐美和我國的南方地區，大都使用平板集熱器。平板集熱器在氣溫比較高的條件下，集熱效率好一些，但隨著環境溫度的下降，其集熱效率衰減的最大。因此這類集熱器在南方還有一定市場，在北方的冬季時分，它的熱效率明顯不如真空管集熱器和熱管集熱器。全玻璃真空管就類似于一個拉長的暖水瓶，是雙層玻璃結構。外管是透明的玻璃管；內管內部走水，外壁是吸收涂層，將光能轉換為熱能；內外層之間真空。全玻璃真空管結構簡單，制造工藝非常成熟，所以國內廠家很多，產品質量差別不大。由于玻璃本身抗擊冷熱沖擊的能力較差，所以用戶在使用時應當特別注意上水時間，以防炸裂。另外，由于全玻璃真空管和水箱之間是靠橡膠圈密封的，所以只能做成普通的落差式熱水器，無法制造高級的承壓型熱水器。金屬真空管區別于全玻璃真空管的是：單層玻璃、金屬吸熱體。金屬真空管是靠金屬吸熱片直接接受太陽輻射并轉化為熱能，桑普的熱管式真空管、直流式真空管、儲熱式真空管都是金屬真空管。目前國內使用最多的是熱管式真空管，主要是做高級的承壓式熱水器。直流式和儲熱式以出口為主，但國內已經有越來越多的別墅用戶采用直流式真空管做分體承壓系統了。太陽能光熱產業發展到現在，其技術的核心環節有三點。其一是如何提高產品的太陽能吸收率，增大集熱組件的熱能收益，這方面的技術開發主要是圍繞著集熱器吸熱體表面的選擇性吸收涂層的結構和組成來展開的，平板型集熱器的吸熱翅片上常用的選擇性吸收涂層是鍍黑鉻，全玻璃真空管內管的集熱面上的常用選擇性吸收涂層是鋁氮鋁磁控濺射涂層；其二是保證集熱產品很好的絕熱保溫性能，減小集熱過程中的熱損失，這方面的技術開發主要是圍繞著提高產品保溫性能及構造產品中的真空絕熱腔來展開的，從實際使用情況看真空管的保溫絕熱效果要明顯好于平板集熱器的保溫背板的效果；其三是增設反射聚焦組件，保持集熱組件可以獲得充足的太陽輻照度，如前所述，對于中溫和高溫太陽能集熱技術，反光聚焦組件都是必不可少的，低溫集熱產品與反射聚焦組件的結合仍是個待開發的問題。在過去的二十年甚至更長的時間里，國內太陽能光熱產業面向主流市場的低溫集熱產品技術開發都是針對前兩點或其中之一進行的。太陽能真空集熱管之所以在國內得到了市場的廣泛認可并逐漸替代平板型集熱器，就是因為真空管的真空結構大大降低了集熱元件的熱損失，這一點是平板型集熱器無法比擬的。而近些年來真空管集熱產品性能的逐步提高則是其內管吸熱表面的選擇性吸收涂層的進一步研究開發的明證。新一代的熱管式真空集熱管在原有真空管優良的保溫性能的基礎上提高了內部集熱組件的傳熱效率，整體集熱管的集熱效率有進一步的明顯提高。正是在諸多技術進步的推動下，太陽能光熱產業在國際國內市場上均取得了飛速的發展。可見如果要進行太陽能光熱產品的開發，上述前兩個重要環節將是最有價值的著眼點。盡管當前的太陽能光熱產品市場正在飛速成長，但是以上談到的太陽能低溫集熱產品都是針對生活熱水而設計的。其特點是盡量保證系統熱能收益的總量，而最終的熱能溫度并沒有太高要求，畢竟對于常用常新的熱水系統，每天的起始工作溫度（即補水的溫度）只有10℃左右。能獲得多少太陽能都是收益，如果熱水達不到使用溫度可以啟動輔助熱源來補足。但是，當我們談到太陽能光熱產業未來的發展方向，針對下一個更大的目標市場——建筑節能的時候。現有產品的性能就無法滿足使用要求了。因為無論對于建筑供暖還是夏季的吸收式制冷，太陽能熱源總要保持一定的工作溫度，散熱器供暖系統的供回水溫度為80℃/60℃，即使是低溫輻射供暖也要求供暖溫度在50℃左右，對于吸收式制冷系統，發生器的熱源工作溫度就更高了，至少要到90℃。顯然針對上述溫度要求，太陽能低溫集熱產品本身是不具備能力的。要想進一步提高太陽能系統的集熱溫度，就必須考慮上述第三個技術環節，增設反光聚焦組件，向中溫集熱技術發展。談到太陽能中溫集熱產品，設計人員將更多的精力放在了如何升高太陽能集熱系統的工作溫度上，第一思路就是增加反射聚焦裝置，還要安裝自動跟蹤系統。當然這自然要耗費更多的成本，但是這樣的集熱系統在提高熱源溫度的同時，也降低了系統整體的采光集熱面積，這會造成能量收益總量的流失。可見太陽能集熱在集熱總量和保證熱源溫度方面存在一定的矛盾。尤其是針對未來的建筑節能產業，無論是建筑供暖還是空調，沒有熱能總量收益的保證，節能效果根本無從體現。因此在談到具體的應用環節，也并不能一味的追求提高太陽能的集熱溫度，而忽視了收益總量。對于當前具有廣闊市場的低密度建筑供暖問題，太陽能集熱系統的可靠性就取決于，系統產品是否能夠依靠有限的集熱采光面，在保證建筑供暖工作溫度的同時盡可能多的吸收利用太陽能，以體現其節能減排的效果。3）建筑節能產業現狀隨著人類社會的進步，建筑以越來越豐富多變的形態與社會經濟活動相結合。它逐漸成為人類文明的最重要組成部分。在資源方面，全球50%的土地、礦石、木材資源被用于建筑；45%的能源被用于建筑的供暖、照明、通風，5%的能源用于其設備的制造；40%的水資源被用于建筑的維護，16%的水資源用于建筑的建造；60%的良田被用于建筑開發；70%的木制品被用于建筑。建筑作為人類文明最重要的產物，耗費了地球約50%的資源，建筑業已成為最不可持續發展的產業。而在今后50年的建筑設計和建造中，還將有大量的建筑維系著過去5000年的模式，因此，探索建筑的可持續發展模式已成為建筑業可持續發展的迫切需要。結合二十一世紀，全球共同面臨的能源危機和日趨嚴重的污染問題，建筑能耗的過渡膨脹和由此造成的巨大浪費已經成為我們不能再回避的重大問題。在我國從建筑能耗在社會綜合能耗比例來看，1992年為15%，%，2020年將會增加到40%，再加上原材料運輸和損耗等，建筑能耗可能高達50%；我國現有超過400億平方米的高耗能建筑，不但對常規能源依賴性巨大，而且隱含著難以估計的能源浪費。推動建筑向節能、綠色、智能化方向發展，將是國際建筑界實現可持續發展理念的大趨勢，也是中國經濟社會面臨的重要任務。廣義上的建筑能耗包括建筑運行使用能耗和建材生產與建筑建造過程的能耗，但由于兩者屬于不同領域的問題，節能的重點和技術措施也有不同，下面僅討論建筑運行使用能耗。我國建筑可分為工業建筑、農村居住建筑和城鎮民用建筑三大類。我只討論城鄉民用建筑（包括居住建筑和公共建筑）使用過程中的能源消耗及相關節能問題。當前，％。其中，／年，％；建筑用電和其它類型的建筑用能（炊事、照明、家電、生活熱水等）折合為電力，總計約為5500億度／年，占全國社會終端電耗的27％～29％。因此，降低建筑能耗是節能工作中最重要的任務之一。我國城鄉民用建筑總面積約為400億平方米，能源消耗狀況可分4類進行分析。a、北方城鎮供暖能耗我國北方城鎮供暖能耗占全國建筑總能耗的36%，為建筑能源消耗的最大組成部分。我國建筑節能水平遠落后于發達國家，以與北京氣候條件相近的德國為例，1984年前建筑采暖能耗標準和北京目前水平差不多，但到了2001年，其建筑能耗降低至原有的1/3左右。供暖能耗高的原因主要有3個。一是圍護結構保溫不良，國內絕大多數采暖地區維護結構的熱功能都比氣候相近的發達國家差許多。，外窗為2至3倍，屋面為3至6倍，門窗的空氣滲透為3至6倍。這使得冬季采暖需要熱量較之高出2～3倍。二是供熱系統效率不高，各輸配環節熱量損失嚴重。我國70%以上的采暖建筑采用集中供熱方式，由于系統本身的問題導致末端冷熱不均和熱源難以隨氣溫的變化及時調節，從而使系統損失的熱量高達30%。三是熱源效率不高。由于大量小型燃煤鍋爐效率低下，部分大型燃煤鍋爐和各種燃氣鍋爐有的效率也較低，熱源目前的節能潛力在15%～20%。在我國北方供暖能耗形勢嚴峻的同時，隨居民生活質量的改善，供暖區域還有擴大是趨勢。我國長江流域按建筑氣候特征屬于夏熱冬冷地區，不屬于我國上世紀50年代劃定的建筑采暖區域。以往的建筑設計都沒有考慮采暖，大多數建筑冬、夏期間的室內熱環境很差。隨著經濟發展和長江流域人民生活水平提高，對室內熱濕環境的要求也越來越高。目前夏季空調已廣泛普及，而建設采暖系統、改善冬季室內熱環境的要求也日趨增長。預計到2020年，長江地區將有50億m2左右的建筑面積需要采暖。如果該地區采用北方熱電聯產集中供熱的采暖模式，預計每年除用電外還將新增采暖煤1億噸標煤左右，接近目前我國北方建筑每年的采暖能耗總和。這將帶來嚴重的能源負擔，不僅會影響長江流域城市建設和能源供應，還會加劇我國能源供應緊缺的狀況。b、大型公用建筑能耗大型公共建筑指單體面積超過2萬m2并采用中央空調的公共建筑。目前我國有5億m2左右這樣的建筑。其用能設備包括空調、照明、電梯、辦公設備等多個系統。我國大型公共建筑的耗電量為70～300kWh/m2年，為住宅的10～20倍，是建筑能源消耗的高密度領域。盡管該類建筑目前的用電水平與歐美發達國家相當，但調查結果表明，這類建筑能源浪費現象仍較嚴重，有很大的節能潛力。隨著我國城市建設的發展，大型公共建筑的增長速度非常快，占新建建筑總面積的比例也越來越大。在這種情況下，其高密度用電將導致民用建筑用電量的急劇增加。c、住宅與一般公共建筑的非采暖能耗我國城鎮的住宅總面積約為100億m2。除采暖外的住宅能耗包括照明、炊事、生活熱水、家電、空調等，折合用電量為10～30kWh/m2年，用電量約占我國全年共電量的8%。目前這兩類建筑的能耗水平低于發達國家，這主要是由于建筑提供的服務水平不高。由于我國能源費用相對于居民收入偏高，我國的絕大部分城鎮住宅的用電水平較低。如大部分城市居民習慣夏天很熱時才開空調，生活熱水用量遠小于發達國家水平，南方地區冬天室內溫度即使低于16℃業務采暖措施。如大部分學校、軍隊營房、一般辦公建筑中主要用電設備還僅為燈具，用電密度低。隨著生活水平的提高，住宅和一般公共建筑內用戶提出了更高的建筑服務水平要求。如住宅內生活熱水、家用電器的需求增長，一般公共建筑中電器數量增多等，都將造成這兩類建筑能耗的增長。此外，近年來在一些大城市出現了一批高檔豪華住宅，戶均用電水平幾倍甚至幾十倍于普通住宅。隨著我國經濟發展和高收入人群的增加，此類高能耗住宅將有大幅增長的趨勢。對于能耗原本較低的一般辦公建筑進行二次裝修和加裝中央空調系統，盲目提高建筑內部的“豪華性”，也會造成此類建筑能耗的成倍增長。d、農村生活能耗我國農村建筑面積約為240億ｍ2，總耗電約900億度／年，／年。需要指出的是，由于薪柴、秸稈、干糞等非商品能源在農村建筑能耗中占很大份額，目前我國農村的煤炭、電力等商品能源消耗量很低。根據調查，目前農村建筑使用初級生物質能源的能源利用效率很低，并在陸續被燃煤等常規商品能源所替代。如果這類非商品能源完全被常規商品能源所替代，則我國建筑能耗將增加一倍。綜上所述，我國建筑能耗狀況可以概括為：北方建筑采暖能耗高、占能耗總量大，應為建筑節能的重點；住宅與一般公共建筑與發達國家相比能耗尚處在較低水平，但目前呈增長趨勢；大型公共建筑能耗浪費嚴重，節能潛力大，并且新建建筑中此類建筑的比例呈增長趨勢；農村建筑能耗低，且非商品能源仍占主要部分，但目前有被商品能源替代的趨勢，需引起足夠重視；長江流域采暖需求增長旺盛，必須找到有效的解決方案，否則將帶來沉重的能源負擔。建筑在耗能的同時，還是造成大氣污染的巨大推手。聯合國氣候變化政府間小組委員會(IPCC，Intergovernmental Panel on Climate Change)的研究報告表明，全球約有30％的CO2是從建筑物中排放出來的，其中19％來自民用建筑，11％來自公共建筑。對部分OECD國家的調查顯示，從19731990年，％的速度增長，而民用建筑中采暖能耗仍是C02排放的主要來源OECD國家建筑物中排放量對照表（1973年和1990年）從全壽命周期角度來看，建筑產品的全壽命周期涵蓋原材料開采、建材加工、構配件制造、規劃設計、建筑施工、運行使用、維護保養、拆除報廢和回收利用的整個過程。在建筑產品的全壽命周期內，始終伴隨著大量的能源消耗和環境污染。當前，以“可持續發展”為主題的保護生態環境、合理利用資源和能源等一系列活動已在全球范圍內展開。由于建筑產品具備促進人類發展和影響生態環境的正負雙重身份，因此，建筑節能工作既是社會經濟發展的需要，又是改善人類生存環境的需要。在如此嚴峻的能源利用形勢面前，社會的可持續發展令人擔憂。但是巨大的危機背后，對于新能源經濟來說卻意味著無限光明的發展前景。在此我們只針對問題的主要部分，我國建筑能耗最重大部分的北方地區居民供暖問題展開論述。4）建筑供暖系統簡述a、建筑供暖系統的熱源談到建筑供暖系統，系統熱源是最主要的組件。比較常規的產品就是燃煤或者燃油燃氣鍋爐供暖，鍋爐可以提供充足穩定的供暖負荷，并根據建筑用戶的要求，就有一定的調節功能。一般大中型的集中或區域建筑供暖都是采用集中供暖鍋爐作為系統熱源。但是隨著煤碳、石油和天然氣等化石燃料的消耗，燃料價格正快速上漲，這不可避免的增大了鍋爐供暖的成本。同時鍋爐燃燒所造成的污染也越來越多的為世人關注。近些年來，我國許多大城市都在針對鍋爐污染進行改革治理。北京市早在2001年就開始實行《中華人民共和國大氣污染防治法》辦法，并特別對燃煤鍋爐的運行管理進行嚴格的審查。為了減小供暖燃料所造成的污染，目前比較常規的替代型產品就