我国的能源结构

论我国住宅中的能源结构及

自然能源在住宅中的应用

华南理工大学陈滨杨波丁颖慧

摘要本文通过大量的数据说明了我国住宅建筑中能源消耗情况，指出住宅建筑中能源消

耗结构不合理以及带来的环境污染与CO2气体排放的严重的负面影响。通过对国内外住宅

中以太阳能为主的自然能源利用技术的发展和实际应用情况的比较性分析，指出住宅中自

然能源与可再生能源代替传统能源的优越性和发展的必然趋势，以及国内住宅在自然能源

利用方面的不足，同时对我国住宅中自然能源利用技术发展提出了对策与展望。

关键词低能耗住宅能源结构自然能源可持续建筑CO2排放

1引言

住宅建设是建筑工业永恒的主题，近年来由于人口的高速增长和人民生活水平的提高，据不完全统计，我国住宅建筑已超过200亿m2，其中1979年至1995年城乡共建住宅129亿m2，并且据世界银行预测，今后我国住宅建筑仍会以每年建成16~19亿m2的速度增长，住宅建筑的快速增长使得人民居住条件有了一定的改善，城镇人均居住面积已由1979年的3.6m2提高到1990年的6.7m2和1995年的7.9m2；农村1995年的人均居住面积更达到21m2以上，据预测到2010年，城镇人均居住面积将达到26m2，农村人均居住面积将达到30m2[1]。住宅建筑作为人类的基本居住空间，对人类的生活环境有着直接、重要的影响，居住空间环境的优劣直接影响着人们的生活质量，而要维持良好的生活环境，就必须人为地创造出舒适的环境，这就势必会导致建筑中空调、采暖等设施的大量使用以及能源的大量消耗，随着住宅建筑的快速增长，住宅用能已经成为一个严峻的不可忽视的问题。因此，必须对我国住宅中的用能基本情况有一个清楚的认识，认真地思考今后的发展方向，未雨绸缪，促进建筑、能源、环境协调发展。

2我国的能源问题

中国是世界上人口最多的国家，也是世界上能源生产和消费大国之一。从1980年起，中国开始进入经济起飞阶段，GDP总量迅速成倍增长，2020年将成为世界上最大的经济实体和出口国，总人口由1980年的10亿人增加到1995年的12亿人，到2020年将上升为14亿人，这对能源消费特别是对石油和天燃气的消费形成持久的巨大需求。如图1、2所示，到目前为止，中国的能源消耗已经达到世界总能源消耗的11.5%，中国已成为世界上仅次于美国、

俄罗斯的第三大能源生产国和仅次于美国的第二大能源消费国。从1997年开始，中国已经由能源出口国转变为能源进口国，随着中国经济的进一步增长，中国对能源的需求将会进一步增加。按目前的水平预测，到2020年中国的能源消耗会达到1500Mtoe(百万吨油当量)，是1995年的2倍多，中国已经面临很严峻的能源危机。与此同时，中国占世界1/5的人口仅消费世界能源的1/9，人均耗能大约为世界平均水平的1/3；而且发电效率较高的日本和美国的能源结构中石油占的比例相对较大，而中国的能源消费结构中，煤炭占有近2/3，而且发电效率远低于世界平均水平。总的看来，我国能源系统的特点是[2]：

(1)能源资源总量多，人均少，人均耗能及人均电力都大大低于世界平均水平。

(2)能源资源、能源生产与经济布局不协调，80%的能源资源分布在西部和北部地区，而

60%的能源消费在经济比较发达的东部和南部地区。

(3)消费结构不合理，能源结构仍以煤为主，煤炭消耗占能源总消耗的60%以上；第二产

业仍然是能源消费的主要部分，这导致了能耗高、能源利用率低(只有大约32%，美国50%以上)、能源浪费和严重的环境污染。

(4)能源消耗中几乎全部依靠常规能源。

耗能的迅速增长与能源结构的不合理使我国面临严峻的环境压力，其中与暖通空调业关系最直接的、影响最大的就是温室气体排放和臭氧层破坏。据估计，到2020年中国将成为世界上最大的温室气体排放国[5]，在这一问题上中国将会面临越来越大的压力。因此，能源问题已经成为阻碍中国经济、社会发展的瓶颈。

3我国住宅中的能源问题

建筑能耗有两种定义方法[10]：广义建筑能耗是指从建筑材料制造、建筑施工，一直到建筑使用的全过程能耗。本文所指的建筑能耗是狭义的建筑能耗，即建筑的运行能耗，就是人们日常生活用能，如采暖、空调、照明、烹饪、洗衣等能耗，它是建筑能耗中的主导部分。随着居民经济收入的增长和生活质量的提高，住宅消费的重点将从

“硬件(装修和耐用的消费品)”

转向“软件(功能和环境品质)”

耗(

将会迅速上升。

计数字，如图3

占总能耗的比例大约为27%，同时可以看出，能源消费总量总体来说是呈现下降的趋势，但是建筑能耗却呈现出明显的上升趋势。并且，建筑能耗占总能耗的百分比比世界发达国家要低，日本的建筑能耗占总能耗的三分之一左右，而美国的建筑能耗更多，占总能耗的

35%以上。近年来我国经济形势喜人，2003年GDP增长率达到了历史性的9.1%，人均收入首次超过了1000美元，按目前的经济发展速度，据预测，不久的将来中国的经济实力将会超过欧洲等一些发达国家，达到中等发达国家水平。国家富强，人民生活水平的提高，必然会对住宅建筑的舒适度提出更高的要求，建筑能耗必将大幅度增加，在经济腾飞的同时，我国的建筑能耗占总能耗的比重也会越来越大。

图3 我国的建筑能耗及占总能耗的比例[6]

由于消费观念的改变，人们将越来越多的精力花费到如何创造良好的室内环境上，住宅智能化、电气化将是一股不可逆转的潮流，随之而来的问题就是暖通空调能耗在建筑能耗中所占的比例将会越来越多。据笔者的调查，在我国不同的地区，虽然由于气候、经济水平以及人们的生活方式的影响，冬季采暖、夏季降温所采取的方式各不相同，但是用于暖通空调的能耗已占建筑总能耗的55%以上[6]。

以我国首都北京为例，北京地区主要的建筑能耗是冬季的采暖耗能和夏季的空调用电量，住宅中的用能情况比较复杂。据统计[7]，北京市住宅每年每人的平均耗能量为12.4GJ，用于采暖的平均能耗为7.1GJ，占住宅总能耗的57%。燃煤的大量采用与北京的大气环境质量要求是很不相称的，北京市已对燃煤作为供暖、供热方式的做法作了相应的限制，并鼓励用天然气、电等能源替代煤炭燃料。但是，能源形式改变仅仅是减少了环境污染，总的用能量不会变化，而且会消耗大量的电能这种高品位的能源。夏季，住宅中使用空调的比例也相当高，在调查的北京市某地区410户居民的用电情况中显示，每百户居民拥有空调器的数量为44台，北京市夏季的空调用电负荷已经达到总负荷的38%，住宅中空调用能占总用能的12%左右。而在我国采暖重地三北地区，采暖能耗占总能耗的比例更大，同时，由于我国北方地区普遍采用燃煤式的集中供热方式，对大气的污染相当严重，就笔者所在的沿海开放城市大连而言，集中供暖方式占供暖总面积的95%以上，每年仅住宅建筑