碳中和目标描繪了人類與自然共生的美好圖景，也意味着人類從自然獲取和利用能源的方式，未來30年内要發生革命性轉變。太陽能熱利用是人類利用太陽能曆史最為悠久、應用最為普及的方式，如何在此發揮自己的作用呢？

清華大學建築節能研究中心發布的《中國建築節能年度發展研究報告2020》顯示，2018年我國建築運行的總商品能耗為10億tce，約占全國能源消費總量的22%，建築運行的化石能源消耗相關的碳排放為21億tCO₂，其中直接碳排放占50%，電力相關的間接碳排放占42%，熱電聯産熱力相關的間接碳排放占8%。折合人均建築運行碳排放指标為1.5t/cap，折合單位面積平均建築運行碳排放指标為35kg/㎡。四個用能分項的碳排放占比分别為：農村住宅23%，公共建築30%，北方采暖26%，城鎮住宅21%。

“建築領域的節能減碳是實現我國碳達峰、碳中和目标的‘關鍵一環’。”中國建築科學研究院建築環境與節能研究院院長徐偉近日這樣表示。

圖：建築全過程能耗（左）和碳排放（右）數據分析

來源：中國建築節能協會《中國建築能耗研究報告（2020）》

徐偉指出，我國建築面積規模位居世界第一，現有城鎮總建築存量約650億㎡，從建設到運營，我國建築行業碳排放約占總碳排放量的40%，是名副其實的碳排放“大戶”。這些建築每年僅在使用過程中的‘運營碳排放’就達到21億噸，約占我國碳排放總量的20%。伴随着建築需求的不斷攀升，加之南方供暖市場逐漸擴大，我國建築領域的碳排放量在未來10年内仍會持續攀升。建築領域的節能減碳對于推動我國實現碳達峰、碳中和的目标至關重要。

數據顯示，采暖和制冷能耗約占建築能耗的22%。2018年，北方地區采暖碳排放強度平均為37.3kg CO₂/㎡。《國家能源局關于因地制宜做好可再生能源供暖相關工作的通知》中表示：利用可再生能源供暖是我國調整能源結構、實現節能減排、合理控制能源消費總量的迫切需要，是完成非化石能源利用目标、建設清潔低碳社會、實現能源可持續發展的必然選擇。而太陽能供熱采暖是可再生能源利用的重要領域，技術成熟，經濟性較好，已在建築供熱供暖、節能減排中發揮了積極作用。

丹麥是全球最早推動太陽能區域供熱的國家，也是當今世界上最大的太陽能區域供熱市場。據統計，目前全球超過80%的大型（超過500㎡）太陽能區域供熱項目都在丹麥。丹麥目前安裝的太陽能供熱集熱器面積近140萬㎡。據丹麥能源署發布的官方報告《太陽能供熱發展策略》到2030年，太陽能供熱将承擔丹麥15%的供熱負荷。

而在國内，太陽能光熱供熱供暖也正在公共和民用建築中大量推廣應用，為北方地區清潔供暖、改善大氣環境質量做出了重要貢獻。

北京大興國際機場是國内使用可再生能源比例較高的機場，綜合能源服務系統由太陽能、淺層地熱、污水源熱量、煙氣餘熱、儲能等形式組成。機場空管核心工作區及氣象綜合探測場設計并安裝了“清華陽光”56組橫排聯集管式太陽能集熱器配置恒溫調節水箱采暖系統，滿足近600名機場員工日常生活熱水需求。綜合能源系統每年節約1900噸标煤，減排966噸二氧化碳，減少14.5噸二氧化硫排放，并同步減少了其他大氣污染物的排放。

在内蒙古，内蒙古旭宸能源有限公司在空曠及廠房屋頂區域共建設了9.3萬m²槽式聚光集熱鏡場，為奧特萊斯商業、住宅區、青山區裝備制造産業園區内50萬m²建築供暖，在非供暖季為市内移動輸送熱水。每年節約标準煤約6萬噸，減少二氧化碳排放16.1萬噸、二氧化硫排放508.3噸。

在甘肅，2017年，蘭州大成科技股份有限公司徹底拆除了廠區的燃煤鍋爐，采用線性菲涅耳聚光集熱技術進行供暖。在2017年天然氣嚴重缺乏導緻全國供氣不足，蘭州更是在最冷的天氣緊急啟動錯峰用氣、降溫供暖的措施時，蘭州大成因供暖熱源全部來自太陽能 谷電，不需要使用任何燃料，因此供暖效果未受影響，平穩、可靠地渡過了最冷的時段，有效保證了園區全部生産和生活設施的供暖需要。經過運行驗證和測算，采用太陽能作為主要供熱能源，低谷電作為輔助能源的供暖系統共承擔了2萬㎡廠房供暖和7000㎡辦公/生活設施供暖需求，不僅大大減少了二氧化碳排放，同時極大節省了公司的供暖成本（運營費用比燃煤供暖降低75%，較天然氣供暖降低80%）。由甘肅省建材科研設計院、中國科學院電工研究所等五家單位合作建設的國内首個“地熱 太陽能”互補供暖示範工程集成了中深層地岩熱利用、太陽能熱利用及跨季節儲熱等技術。經運行測評，工程投資折算為每平方米供暖面積230元-250元；每月運行成本約為1.9元/（月•㎡），還可根據需要形成3萬、5萬、10萬㎡的供熱（制冷）工程化模塊。

在甯夏，中昊銀晨能源技術服務有限公司為平羅縣無集中供暖區域煤改電（清潔取暖）進行了太陽能光熱 技術示範，總示範面積105698.7㎡，其中：公共建築太陽能采暖面積為86097㎡，涉及學校12所；居住建築太陽能采暖面積為20301.7㎡，涉及農宅200戶。從12所學校兩個月的運行情況來看，無論節能建築還是非節能建築，利用太陽能采暖系統為公共建築采暖（末端為暖氣片或地暖），均能夠保證建築室内采暖溫度達到18℃以上；另外，節能建築比非節能建築運行費用低達40%。

在西藏，2017年，日出東方旗下的太陽雨集團成功中标并承建了浪卡子縣大型太陽能集中供熱工程項目，成功走出了一條高原地區清潔采暖的全新路徑。該項目共安裝太陽能集熱器24300㎡，儲熱水池容積15000立方米，以電鍋爐為輔助熱源。經過兩個采暖季的檢驗，項目清潔、經濟、高效的優勢突出。當地農戶表示，“屋裡溫度一般在16度以上，門窗密閉好的情況下能達到20多度！”此外，世界海拔最高的大型太陽能集中供暖項目——仲巴縣大型太陽能集中供暖工程、拉薩市第一職業中學太陽能集中供暖工程等大型項目，拉薩市曲水縣才納淨土産業園溫室大棚項目、尼瑪縣國家電網可再生區域采暖項目、西藏魚躍高原制氧産業園等中小型項目也都在驗證着太陽能供熱的“溫暖”和熱量。

每年的12月份到次年2月份是海拔4600米的高寒薩嘎縣一年裡最寒冷的季節，随着太陽能供暖工程的實施，極大改善了當地幹部群衆的生産生活條件。項目共安裝德州金亨新能源有限公司的1800塊大型太陽能平闆集熱器，集熱面積1.8萬㎡，配套供熱管網建設總長10km，同時設立兩個共計4500立方米的儲熱水箱，儲存熱量在極寒氣候無熱源補充時，仍能确保至少3天供熱。項目供熱服務覆蓋薩嘎縣城26個黨政機關單位，為縣城8.1萬㎡的建築提供供熱保障。薩嘎縣城太陽能集中供熱項目現今已經運行了第二個供暖季，效果良好。

廣東五星太陽能股份有限公司完成的拉薩某部隊營區太陽能供暖項目，通過3200平方米大尺寸高效平闆太陽能集熱器，在-20℃的環境溫度下仍然能高效生産90℃熱水，滿足8600平方米營房的采暖。在西藏阿裡地區劄達縣，成都博昱新能源有限公司采用3400㎡槽式太陽能集熱器，為某水電站10000餘㎡辦公樓供暖，日均供能量12800kWh。

在現代的城市建築中，超高層和高層建築已經成為主流。按照公安部消防局的界定，高層建築即為8層以上、超過24米的建築。在中國，目前這樣的高層建築有34.7萬幢、百米以上超高層6000多幢，數量均居世界第一。由于建築物的供熱采暖的方式不盡相同，而不同的供熱采暖方式又會極大影響人們的生活質量以及碳排放目标的達成，因此高層建築的供熱取暖方式采取清潔能源也成成為實現“碳中和”目标的關鍵之一。

在天津，日出東方·四季沐歌在綜合考慮熱水的恒溫性、便捷性、節能效果以及成本控制等因素的基礎上，為融創臻園高層建築中544戶業主提供了清潔能源解決方案中的核心産品——采用了航天鍍膜技術的全屏平闆太陽能集熱器，為每戶業主提供每天約80L熱水需求。

針對農村戶用采暖，河北道榮新能源科技有限公司提出了太陽能“光熱 ”清潔能源技術方案，在直接利用太陽能作為熱源的同時，與電、生物質能、醇基燃料、燃氣、熱泵、光伏等其他技術進行系統集成，有效降低單戶農村清潔供暖常規能源的能耗以及系統運行費用。同時，通過“光熱 ”雲平台實現所有“光熱 ”清潔能源系統實時上傳控制數據，可在省、市、縣政府部門實時監控所有已實施煤改電、煤改氣的每家每戶的“光熱 ”戶用供暖系統運行情況，并通過大數據分析實現進一步的節能、降耗、減排、降費。

……

面對嚴峻的碳排放攀升形勢，為進一步加強建築領域節能減碳力度，住建部、國家發改委等多部門發布《綠色建築創建行動方案》，明确到2022年，當年城鎮新建建築中綠色建築面積占比需達到70%，進一步提高既有建築能效水平和推廣綠色建材應用。

實踐證明，利用太陽能直接供熱供暖是在科學、技術和經濟上都可行的一種可再生能源采暖供熱方式，是真正清潔的能源，與國家提出的“要盡可能利用清潔能源，加快提高清潔供暖比重”高度契合，将為建築行業節能減碳做出重要貢獻，對“3060”目标實現起到重要的技術支撐作用。2021年2月8日，國家能源局在《關于因地制宜做好可再生能源供暖相關工作的通知》中表示：繼續推進太陽能供暖。鼓勵大中型城市有供暖需求的民用建築優先使用太陽能供暖系統；鼓勵在小城鎮和農村地區使用戶用太陽能供暖系統；在農業大棚、養殖等用熱需求大且與太陽能特性相匹配的行業充分利用太陽能供暖；在集中供暖網未覆蓋、有冷熱雙供需求的地區試點使用太陽能熱水、供暖和制冷三聯供系統；鼓勵采用太陽能供暖與其他供暖方式相結合的互補供暖系統。

然而，太陽能具有間歇性和不穩定性，面對冬季剛性連續的供熱需求，太陽能用于建築供熱必将面臨一些挑戰，比如，集熱、儲熱、供熱系統優化和匹配控制，因地制宜與其他能源的耦合，供熱系統的經濟性和可靠性也是關鍵。需要對大容量跨季節儲熱、新型太陽能光熱轉化等高效利用太陽能供暖的重要技術進行科研支持。中國科學技術大學季傑教授表示，傳統的太陽能熱利用技術和産業相對成熟，産品單一，需要尋求更寬廣的發展之路。未來的研發應更加注重打破行業界限、學科交叉，從材料-工藝-系統環節提升太陽能綜合利用效率、降低成本、提高可靠性與壽命，因地制宜的實現太陽能大規模應用。同時，也需要國家相關部門進一步在财政貼息、稅費減免、融資優先及建設用地等方面研究出台可操作性強的可再生能源供暖支持政策；推進完善可再生能源供熱市場化機制，探索建立符合市場化原則的可再生能源供熱項目開發運營模式，助力我國能源結構調整和節能減排。（太陽能光熱聯盟 董清風 杜鳳麗）

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