太阳能建筑一体化 启动供能新革命

没有暖气，冬天最冷的日子也能保证室内温度达到18℃以上。 没有空调，夏天最热的日子也能保证室内温度在26℃以下。没有锅炉，一年四季也能保证热水供应。这不是传奇，更不是天荒夜谈，，而是新技术在太阳能领域的全新应用。制冷快报记者将带您走近这场供能革命。

“太阳能建筑一体化辐射板供暖制冷系统”发动了一场建筑供能革命。

1 太阳能建筑一体化 打造恒温小学

寒流来袭，气温骤降。供暖季还没有到，室内、室外差不了几度，即使裹着厚重的衣服，屋里依然冷得让人缩手缩脚。这是整个冬天最难熬的日子。然而，南开区科技实验小学的孩子们却很幸福，教室里暖融融的，丝毫感受不到初冬的寒冷。

南开区科技实验小学是南开区西部小学中生源最多的一所国办学校。在去年全市新一轮校舍提升改造中，该校引入了一套全新的“太阳能建筑一体化辐射板供暖制冷系统”，夏天不用吊扇、空调，冬天不用暖气，所有教室的温度全年都能保持在18℃至26℃之间。教学楼靠这套系统就可以一年四季保持恒温。

为南开区科技实验小学穿上神奇外衣的是天津大学化学化工学院绿色能源实验室。学术带头人是有着“新能源教授”之称的天津大学教授王一平。他向记者详细讲述了给南开区科技实验小学穿戴“恒温外衣”的过程：在学校教学楼屋顶和墙面设置建筑一体化辐射板系统用以收集冷热媒，为建筑提供能量。在墙体加固前，于墙体上铺设低温差末端管路，冷热媒通过这一管路将能量传递给墙体，室内安装风机盘管系统，可以达到快速启动和夏季除湿的作用。在屋顶辐射板收集的能量足够建筑末端使用时，直接应用于室内，在极端天气条件下，辅以高效多源热泵提高能源效率，以满足建筑的用能需求。

不用空调、暖气，让教室四季如春，王一平教授不是异想天开。今年夏天，改造后的南开区科技实验小学室外温度达到35℃时，教学楼内始终保持着25℃的舒适温度。昨天，当室外最高气温只有14℃时，教室内的气温依然高达23℃。经科学测算，南开区科技实验小学改造后全年供暖制冷可以节煤约136吨标准煤，少排放二氧化碳约350吨，真正实现了“绿色校园”的建设理念。

“我们学校第一个沾了‘高科技’的光！以前，全校的25间教室里，每间教室都安装了两部吊扇。即使这样，每到夏天最热的时候，教室里仍像蒸笼，把吊扇开到最大也不管用。往年的冬天，学校都使用一个2吨的小锅炉为所有的教室供暖，但是教室里并不暖和，学生们在教室里上课，还得穿着羽绒服。现在，不用电和煤就实现了冬暖夏凉。”南开区科技实验小学校长李琦对自己的学校成为首个“太阳能学校”很自豪也很欣慰。

2手握自主知识产权引领一场建筑革命

王一平领衔研发的“太阳能建筑一体化辐射板供暖制冷系统”发动了一场建筑供能革命。能量来源不再是煤、水、电、气、石油等传统能源，而是通过辐射板技术综合利用太阳能、空气能和太空低温源，实现对建筑的制冷与供暖。

接受阳光照射时，太阳能和空气热能提供热量，辐射板表面温度升高，将热量传递给辐射板管路中的工质，用于室内供暖或生活用热水；不接受阳光照射时，利用太空低温源和室外的低温空气源，使辐射板和宇宙这个天然的巨大冷库间进行辐射换热，将辐射板管路中工质的热量传递给宇宙空间，用于室内制冷。实现供暖和制冷的系统末端“埋入”建筑墙体、地面和踢脚线内，通过末端管路将墙体加热或降温和强制除湿，同时厚重的围护结构将能量储存，实现建筑的供暖和制冷。

这套系统使整个建筑能根据天气变化自调“体温”，变成一个 自动的“冷暖空调”，全年保持18℃至26℃的舒适温度。而与中央空调最大的不同是，整座楼的制冷和供暖使用的完全是太阳能等自然能源。

王一平介绍说：“该技术体系的核心单元包括一体化辐射板技术、超低温差辐射末端技术和因地制宜结合水源、地源的跨季节蓄能技术或高效多源热泵技术，这个项目具有完全自主的知识产权。”

太阳能用于供暖的贡献率达到50%以上，太空低温辐射用于制冷的贡献率达到50%以上，太阳能用于一年四季提供热水的贡献率达到50%以上，“太阳能建筑一体化辐射板供暖制冷系统”这些技术指标远远地把同类技术抛在了身后。“这个项目发挥了当前国内外太阳能利用技术的优点，又克服了其不足之处，在国内外处于领先水平。”这是专家评审时对这个项目给出的结论。

在国家“十一五”科技支撑和市科委及企业的多方资助下，太阳能建筑一体化辐射板供暖制冷系统已经建立了20余处示范工程，示范建筑面积从1300平方米至140000平方米。所有示范项目均已实现对制冷供暖的要求，即冬季室温不低于18℃，夏季室温不高于26℃，常年提供不低于50℃的生活用热水。这些示范工程与使用传统能源相比，每年节约1.2万吨标准煤，减少排放二氧化碳3.14万吨、二氧化硫102吨。

3走进太阳能时代 降服耗能“老虎”

空调制冷大市场专家介绍，中国建筑能耗占社会总能耗约30%，居各行业之首。而我国已有的441亿平方米的存量建筑，真正达到节能标准的不足10%，九成以上属于高耗能建筑；平均每年约20亿平方米的新建建筑，符合节能要求的也不足五成。在建筑能耗中，有近55%是采暖和空调能耗。全国约1/4的煤被用于取暖。清华大学建筑节能研究中心发布的《中国建筑节能年度发展研究报告》称，我国北方城镇采暖能耗占全国城镇建筑总能耗的40%。

如何才能降服建筑耗能这个“老虎”，10年前天大绿色能源实验室就将研究重点锁定为太阳能。

太阳能可谓取之不尽，用之不竭，而且不会导致“温室效应”和全球性气候变化，也不会造成环境污染。“太阳能也是最容易与建筑结合的一种能源，太阳能与建筑结合也许是今后解决建筑能源的最主要途径。”王一平说，建筑节能，最可靠的就是利用太阳能。“不算夏季用吊扇的电费，单是冬季烧小锅炉的时候，每年学校要支出8万多元的取暖费用。2008年学校实现供热联网后，每年也要向供热站交纳12万元的采暖费。”南开区科技实验小学校长李琦说，“现在万一赶上阴天下雨，太阳能系统不能充分发挥作用，我们还是会使用多源热泵进行补充，但相比传统的制冷和取暖方式，仍能节省大部分能源支出费用。如果能在更多学校推广这种技术，节省下来的电费和取暖费用肯定相当可观。”

根据测算，运用这项太阳能技术的整栋建筑在生活用热水、制冷供暖上的年总耗电量低于每平方米30千瓦时，降低建筑对传统能源消耗的80%。

更让人欣喜的是这样高水平的节能表现，投资并不大。天津大学化学化工学院绿色能源课题组的韩立君介绍说，这套系统的造价在每平方米300元左右。南开区科技实验小学4080平方米，安装系统一次性投资110万余元。对于新建的建筑物而言，这套系统的初始投资与传统制冷供暖方式相差无几，而且后续运行费用很低。以天津地区10000平方米建筑面积的建筑为基准计算，初期投资每平方米320元，比传统的城市管网+中央空调系统每平方米490元的初期投资还要少。大规模应用成本可降为200元每建筑平方米，对比传统建筑制冷供暖系统，能达到初始“0”投资或“ 负”投资。

现实

我国已是世界第二大能源消耗国。能源与环境问题已成 为21世纪全球最为关注的热点问题。随着人民生活水平的提高，人们对建筑舒适性的要求逐渐增高，受居民家用电器品种和数量增加等因素的影响，建筑能耗在急剧增加，将进一步加剧资源短缺的问题。

技术

“太阳能建筑一体化辐射板供暖制冷系统”实现了太阳能利用装置与建筑围护结构完美一体化，可低成本提供供暖、制冷和供应热水。这个具有完全自主知识产权的项目，目前已申请近30项相关发明专利，其中10项已获授权。