湖南省太阳能建筑应用发展浅析

熊皓

摘 要：本文通过调研、数据整理分析，探索出湖南太阳能建筑应用的资源条件，应用重点发展领域，适宜太阳能应用的技术以及太阳能光热建筑应用效益。为给我省太阳能建筑应用的发展决策提供参考，

关键词：太阳能；资源；应用；发展；效益

中图分类号：TK511文献标识码： A

Abstract: Aimed at providing reference for decisions in application of solar building. This article is trying to conclude the building application of solar resources , key development areas, appropriate application and the efficiency of the application in Hunan by Research and data analysis,

Key words: Solar energy; resources; application; development; benefit

太阳能是优质的可再生资源，湖南省太阳能年辐射总量平均值在4200MJ/m2左右，属于低品位能源，热值不高，但能满足建筑用能的需要。湖南省在太阳能建筑应用方面有了一定的基础，近几年均以20%～30%的速度增长，太阳能热水系统在全省范围内已逐步开始推广。

1.湖南省太阳能建筑资源条件

1.1太阳能空间分布

利用1993年～2010年的太阳辐射观测资料，使用目前公认最有效的气候学方法对我省年太阳总辐射进行推算，并绘制出湖南年太阳总辐射分布图。

图1 湖南年太阳总辐射分布图(单位：MJ/m2)

如图1所示，湖南省年太阳总辐射在3200 MJ/m2～4600MJ/m2之间，以湘东北洞庭湖区年总辐射较多，湘西山区较少；大部分地区的年太阳总辐射在3600MJ/m2～4200MJ/m2之间；4000MJ/m2分界线大致位于东经111°～112°之间，呈南北走向，将湖南一分为二，东半部多于西半部。

1.2平均年变化

全省平均各月总辐射在170MJ/m2～580MJ/m2之间，呈现明显的季节变化，2月最少，7月最多，4～10月份各地太阳总辐射月总量基本上能维持在300MJ/m2以上，5月～9月基本上能维持在400MJ/m2以上，7、8两月则是辐射最集中的时段，月辐射总量基本上能维持在500MJ/m2以上，12月～次年2月太阳辐射月总量基本上都在200MJ/m2以下。说明湖南太阳能利用的最好季节为夏季，其次为春季和秋季，冬季利用价值不大。

图3湖南全省月平均总辐射变化曲线(单位：MJ/m2)

1.3日照时数

1981年～2010年 湖南30年年平均日照时数为1457小时，各县市日照时数在1062 (保靖)～1818小时(安乡)之间。全省30年年平均日照时数呈东多西少的分布格局，以洞庭湖区域为我省日照资源最丰富的地区。

图41981年～2010年湖南各月平均日照时数柱状图(h)

2.湖南省太阳能建筑应用重点发展领域

湖南省太阳能资源分布不均衡，整体上日照资源东部较西部丰富，洞庭湖区为最丰富。四季中，夏季日照资源最丰富，秋季次之；各月中，以7月日照资源最丰富，8月次之，1月、2月最少。各地经济发展水平也存在较大差异，经济发达的城市主要集中在湘东地区，而湘西地区的经济相对较为落后。因此，我省开展太阳能建筑应用工作不能采用一刀切的推进方式，而是应该结合我省的太阳能资源情况、气候特点以及各地经济条件综合进行规划和布局。

2.1 优先发展“两点一线”地区

“两点一线”地区是指： “两点”即指长沙、株洲、湘潭经济一体化地区(简称“长株潭”地区)与常德地区，“一线”是京广铁路和京珠高速公路沿线的岳阳、衡阳、郴州地区。该地区是我省经济最为发达的地区，太阳能资源也比较丰富，年太阳能辐射总量在4200MJ/m2～4400MJ/m2以上，其中岳阳市和郴州市是我省太阳能资源最为丰富的地区。而且该地集中了我省三个可再生能源示范市中的长沙市和株洲市以及全部四个示范县，在发展太阳能建筑应用上具有无可比拟的优势。因此应优先发展 “两点一线”地区的太阳能建筑应用。

2.2促进湘中地区及湘北、湘南其他地区的发展

该地区年太阳能辐射总量在4200MJ/m2左右，太阳能资源虽不及湘东地区但明显要比湘西地区丰富。当地应结合自身特点，借鉴先进省市以及本省优先发展地区的太阳能建筑应用示范项目的成功经验，加强太阳能建筑应用技术的引进与吸收，以公共建筑为突破口，逐步发展一批太阳能建筑应用示范项目。

2.3湘西地区以小规模试点为主

湘西地区主要是指怀化市、吉首市及张家界市西部等地。该地区太阳能资源贫乏，该地区年太阳能辐射总量小于4000 MJ/m2，属于太阳能资源第五类地区，再加上受地理位置等因素制约，经济发展水平不高，太阳能建筑应用的推进工作难度相对较大。太阳能利用应该以选择有条件的地区开展小规模太阳能建筑应用试点工程为宜，在试点过程中探索符合当地特色的太阳能建筑应用发展道路。

2.4加快农村地区太阳能资源利用

我省农村地区地域广阔、人口众多，四季均有热水需求，根据我省农村用能特点，太阳能在农村建筑上的应用当以推广家用太阳能热水器为主，尤其是在太阳能资源较好的农村地区应加大推广力度。当地政府应该以太阳能热水器“家电下乡”为契机，加强政策的宣贯，重视理念的推广，加大太阳能建筑应用在农村地区的宣传力度，提高各级政府的节能环保意识，鼓励农村用户使用太阳能热水器，加速太阳能热水器在农村的普及。

3.适合湖南省的太阳能应用技术

湖南夏季温度高，太阳辐射强度较大，而冬季温度低，太阳辐射强度较小，适合湖南省的太阳能应用技术主要有以下几种。

3.1太阳能热水系统

太阳能热水系统利用太阳能产生热水，是太阳能利用领域最为成熟的技术。对太阳能热水器的理解和认识正在逐步加深，太阳能热水器的使用率越来越高。但对于热水使用量较大的城市住宅、医院、寄宿制学校、宾馆等建筑，由于屋顶面积有限，太阳能热水器安装受限，应考虑采用太阳能集中热水系统，进行集中供应热水。根据湖南省平均太阳辐射强度计算，太阳能热水系统每平方米每天可产45℃以上的热水50kg～80kg。因此，太阳能热水技术是我省发展太阳能建筑应用的首选。

3.2太阳能空调系统

由于我省夏季最热时间较短，太阳能热值不高，且太阳能空调系统目前设备费较贵，太阳能空调技术的应用暂只能在有条件的地方先进行试验或示范。

3.3太阳能光伏发电系统

由于我省太阳能光照时间较短，太阳能辐射量较小，太阳能光伏发电系统发电的利用小时数较低，采用晶硅电池板的等效满负荷利用小时数在700～1000小时之间，太阳能光伏发电系统以金太阳和太阳能光电建筑应用示范工程建设为主。

3.4其他应用技术

至于太阳能干燥、太阳能房、太阳能照明等太阳能应用技术，由于受气候和资源条件的限制，暂不适合在我省的建筑上应用。

综上所述，适宜湖南的太阳能建筑应用包括太阳能光热利用和太阳能光伏利用两种基本形式。从技术经济发展情况以及我省的太阳能资源条件来看，太阳能光热利用，尤其是太阳能热水系统技术最为成熟，利于商业化、规模化推广和普及，应成为我省太阳能建筑应用发展的重点领域。

4.太阳能光热建筑应用效益

太阳能热水器在全省范围内推广始于1996年，受诸多因素的影响，一段时间以来太阳能热水器在我省市场上的推广难度较大，普及率不高。但进入2005年以来，太阳能热水器的销售量有了明显的增长，年增长率在20%左右。

4.1节能效益

根据湖南省的气候情况，太阳能热水器每平方米每天可产45℃以上的热水50kg～80kg。如果太阳能建筑应用发展目标全部完成，到2015年将实现太阳能集热面积436.37万m2，可实现的节能量折算成标煤约48万t。根据湖南省的日照情况，太阳能光电建筑发电的年平均利用小时数在800小时左右，到2015年末，总发电量可达6.2亿度电，可实现的节能量折算成标煤21万t。

4.2环境效益

在全国提倡建筑节能的大背景下，大力开发太阳能将为我省带来显著的环境效益。与常规能源相比，采用太阳能集热系统提供生活热水、发电和照明，可以减少多种污染气体的排放。预计至2015年末，减排CO2量219万t/年，减排SO2量1.8万t/年，减排NOx量1万t/年，减排粉尘27万t/年。

4.3社会效益

“十二五”期间，推广太阳能建筑应用技术，不仅实现了部分建筑用能的替代，而且形成了一个新的太阳能产业链，其包含了太阳能建筑应用的产品研发、设计、生产、销售、服务等环节，势必将给我省提供大量的工作岗位，为日益过剩的劳动力提供就业机会。

参考文献：

1.清华大学建筑节能研究中心．中国建筑节能年度发展研究报告2009[M]．北京：中国建筑工业出版社，2009

2.中国太阳能建筑应用发展研究报告课题组．中国太阳能建筑应用发展研究报告[M]．北京：中国建筑工业出版社，2009

3.中国可再生能源发展战略研究项目组．中国可再生能源发展战略研究丛书～太阳能卷[M]．北京：中国电力出版社，2008

4.中国宏观数据挖掘分析系统．中国年鉴全文数据库，2009

5.湖南省统计局．湖南统计年鉴(2008)[M]．北京：中国统计出版社，2008

6.湖南省统计局．湖南统计年鉴(2009)[M]．北京：中国统计出版社，2009

7.中国气象局．中国地面气候示意图图集(1971～2000)网络版