【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 現(xiàn)狀 （1）能源結(jié)構(gòu)及儲(chǔ)量 在當(dāng)今的世界能源結(jié)構(gòu)中，人類所利用的能源主要是石油、天然氣和煤炭等化石能源。1998 年世界一次能源（包括生物質(zhì)能）消耗總量為 億 tce（標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量/噸） ，其消費(fèi)構(gòu)成為：石油占 %，天然氣 %，煤炭占 %，核電占 %，大中型水電占%，新可再生能源占 %，傳統(tǒng)生物質(zhì)能占 %。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口的增加、社會(huì)生活水平的提高，預(yù)計(jì)未來世界能源消耗量將以每年 3%的速度增長(zhǎng)，到 2020 年世界一次能源消耗總量將達(dá)到 200 億～250 億 tce 以上 [4]。 根據(jù) 2022 年 6 月下旬，BPAmoco 公司公布的“BP 世界能源統(tǒng)計(jì)評(píng)述 2022”關(guān)于世界能源證實(shí)儲(chǔ)量的數(shù)據(jù)，到 2022 年底，石油為 1421 億 t，可采 年；天然氣為 萬億立方米，可采 61 年；煤炭為 億 tce，可采 227 年 [4]。我國(guó)的能源資源儲(chǔ)量不容樂觀。根據(jù)最新資料報(bào)道，現(xiàn)有探明技術(shù)可開發(fā)能源總資源量超過 8230 億 tce，探明經(jīng)濟(jì)可開發(fā)剩余可采總儲(chǔ)量為 1392 億 tce，約占世界總量的 %。我國(guó)能源剩余可采總儲(chǔ)量的結(jié)構(gòu)為：原煤占 %，原油占 %，天然氣占 %，水能占 %。我國(guó)能源經(jīng)濟(jì)可開發(fā)剩余可采儲(chǔ)量的資源保證程度為 年，其中：原煤僅為 年，原油僅為 年，天然氣僅為 年 [4]。我國(guó)人口眾多，人均能源資源占有量非常低。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，我國(guó)人均能源資源探明儲(chǔ)量只有 135tce，僅相當(dāng)于世界人均擁有量 264tce 的 51%。其中：煤炭人均探明儲(chǔ)量為147t，是世界人均值 208t 的 70%；石油為 ，為世界人均值的 11%；天然氣為世界人均值的 4%；即使是水能資源，其人均值也低于世界平均水平。而我國(guó)所面臨的確實(shí)能源需求量成倍增長(zhǎng)的嚴(yán)重挑戰(zhàn)。如果 2050 年我國(guó)的人口總數(shù)為 15 億的話，屆時(shí)一次能源的需求北京建筑工程學(xué)院碩士論文10量將為 30～ 億 tce，約為目前美國(guó)能源消耗總量的 ～2 倍，為屆時(shí)全世界一次能源消耗總量的 16%～22% [4]。（2）伴隨能源消耗產(chǎn)生的環(huán)境污染問題傳統(tǒng)石油能源的大量開發(fā)和利用，是造成大氣和其他類型環(huán)境污染和生態(tài)破壞的主要原因之一。如何在開發(fā)和使用能源的同時(shí)，保護(hù)好人類賴以生存的地球環(huán)境與生態(tài)，已經(jīng)成為一個(gè)全球性的大問題。全球氣候變化是當(dāng)前國(guó)際社會(huì)普遍關(guān)注的重大環(huán)境問題，它主要是發(fā)達(dá)國(guó)家在其工業(yè)化過程中燃燒大量化石燃料產(chǎn)生的 CO2等溫室氣體的排放，已經(jīng)成為國(guó)際社會(huì)減緩全球氣候變化的重要組成部分。自從工業(yè)革命以來，約 80%的溫室氣體造成的附加氣體強(qiáng)迫是人類活動(dòng)引起的，其中CO2的作用約占 60%。可見，CO 2是大氣中的主要溫室氣體類型，而化石燃料的燃燒是能源活動(dòng)中 CO2的主要排放源。1990 年全世界一次能源消費(fèi)量 億 tce，其中煤炭、石油、天然氣分別占到 %、%和 %。據(jù)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）第一工作組 1992 年度工作報(bào)告報(bào)道，1990 年全球化石燃料向大氣排放了約 61 億噸 CO2 [4]。觀測(cè)資料表明，在過去的 100 年中，全球平均氣溫上升了 ～℃，全球海平面平均上升了 10～25cm。如果不對(duì)溫室氣體采取減排措施，在未來幾十年內(nèi)，全球平均氣溫每10 年將可能升高 ℃，到 2100 年全球平均氣溫將升高 1～℃ [4]。 我國(guó)的能源開發(fā)利用對(duì)于環(huán)境造成的污染非常嚴(yán)重。我國(guó)是世界上少數(shù)幾個(gè)能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主的國(guó)家，也是世界上最大的煤炭消耗國(guó)。2022 年全國(guó)能源生產(chǎn)總量為 億 tce，其中煤炭占%；能源消耗總量 億 tce，其中煤炭占 %。若不包括我國(guó)，1999 年全球一次能源結(jié)構(gòu)中煤炭的比例已降到 %，遠(yuǎn)低于石油所占比例，也低于天然氣所占 %的比例。煤炭燃燒產(chǎn)生的溫室氣體的排放量比燃燒同熱值的天然氣高 61%，比燃油高 36%。1999年我國(guó)排放 億噸 CO2，居世界的第 2 位，其中 85%是由燃煤排放的。2022 年我國(guó)排放SO21995 萬噸，居世界第 1 位，其中 91%是由燃煤排放的；排放煙塵 1165 萬噸，其中 70%是由能源開發(fā)利用排放的。由于能源利用和其他污染源大量排放環(huán)境污染物，造成全國(guó)有57%的城市顆粒物超過國(guó)家限制值；有 48 個(gè)城市的 SO2濃度超過國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)；有 82%的城市出現(xiàn)酸雨，面積已達(dá)國(guó)土面積的 30%；許多城市的 NO2有增無減，其中北京、廣州、烏魯木齊和鞍山超過國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。SO 2和酸雨造成的經(jīng)濟(jì)損失已約占全國(guó) GDP 的 2% [4]。 國(guó)內(nèi)外建筑能耗現(xiàn)狀（1）建筑能耗含義建筑物所用建筑材料的生產(chǎn)制造要消耗能源，建筑物的建設(shè)施工要消耗能源，建筑的使用過程中更要消耗能源，總的來說，建筑物從建設(shè)到使用都離不開能源，能源是建筑物建設(shè)和使用全過程不可缺少的、最為重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。建筑能耗有兩種定義方法：一種是廣義建筑能耗，是指建筑材料生產(chǎn)制造、建筑物建設(shè)施工、一直到建筑物使用的全部過程所消耗的能源；一種是狹義建筑能耗或稱建筑使用能耗，是指建筑物在使用過程中所消耗北京建筑工程學(xué)院碩士論文11的能源，包括照明、采暖、空調(diào)、降溫、電梯、熱水供應(yīng)、炊事、家用電器以及辦公設(shè)備等消耗的能源。廣義建筑能耗，既包括建筑材料生產(chǎn)和建筑施工的能耗，又包括建筑使用過程的能耗，范圍過寬，跨越了工業(yè)生產(chǎn)和民用生產(chǎn)等不同的領(lǐng)域，故國(guó)際上通常所謂的建筑能耗指的是狹義建筑能耗，即建筑使用能耗，包括照明、采暖、空調(diào)、降溫、電梯、熱水供應(yīng)、炊事、家用電器以及辦公設(shè)備等消耗與工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸?shù)确矫娴哪芎牟⒘校瑢儆诿裆芎?。我?guó)現(xiàn)在一般所謂的建筑能耗，已與發(fā)達(dá)國(guó)家的認(rèn)識(shí)和統(tǒng)計(jì)口徑相一致，即建筑使用能耗，屬狹義建筑能耗 [58]。2022 年，它在全社會(huì)能源消耗量的比重為[9]，并且隨著人們對(duì)熱舒適性要求的不斷提高以及各類家用電器的普及，這個(gè)比例成持續(xù)上升的趨勢(shì)。 （2）發(fā)達(dá)國(guó)家建筑能耗圖 1－1 2022 年發(fā)達(dá)國(guó)家建筑能耗占全社會(huì)終端總能源消耗的比例歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家的建筑能耗，即居民和商業(yè)所構(gòu)成的民生能耗之和占全社會(huì)終端總能源消耗的比例，各個(gè)國(guó)家不盡相同，一般占到 30%～45%，如圖 11。在有空調(diào)的建筑物中，空調(diào)消耗約占建筑物總能耗的 50%～60%左右，居第一位。以美國(guó)為例，1995 年有房屋9870 萬棟，住宅用能 億 tce，商業(yè)建筑用能 億 tce，兩項(xiàng)合計(jì)的建筑用能共達(dá) 億 tce，占全美能源消耗總量的 36%，并且所用能源基本上都是化石能源。這些建筑用能污染物的排放量占全美總排放量的比例如下：CO 2為 35%，SO 2為 47%，NO x為 22%。在1987～1996 年間，CO 2的排放量增長(zhǎng)了 %。建筑用能及其服務(wù)，每年約消耗達(dá) 2200 億美元。住宅終端能耗主要用于空調(diào)、采暖、熱水和冰箱等，占住宅終端總能耗的 67%；商業(yè)建筑終端能耗主要用于照明、采暖與空調(diào)，占商業(yè)建筑終端總能耗的 60%[10]。（3）我國(guó)的建筑能耗目前我國(guó)建筑能耗已約占全國(guó)能源消耗總量的 25%以上，成為能耗大戶。1996 年全國(guó)能源消費(fèi)總量為 億 tce，建筑能耗為 億 tce，占全國(guó)商品能源消耗總量的%。如果將全國(guó)建筑能耗加上農(nóng)村用生物質(zhì)能消耗 億 tce，則我國(guó)生活用能消耗北京建筑工程學(xué)院碩士論文12總量為 億 tce，占全國(guó)商品能源和生物質(zhì)能源消耗總量的 %。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2022 年我國(guó)建筑能耗共計(jì) ，占當(dāng)年全社會(huì)終端能源消耗量的 %，已接近發(fā)達(dá)國(guó)家建筑用能占全社會(huì)能源消耗量的 1/3 左右水平。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，近年來，空調(diào)裝置迅速普及，空調(diào)能耗在我國(guó)建筑能耗中的比重大幅度提高，逐步發(fā)展成為建筑能耗中的一個(gè)主要部分。調(diào)查顯示，我國(guó)居民家庭空調(diào)的使用時(shí)間一般為 4 個(gè)月左右，其中大部分在 7～9月間使用，按每天使用 3～4h 統(tǒng)計(jì)，全年空調(diào)使用時(shí)間約為 360～480h 之間。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)城鎮(zhèn)百戶居民家庭的空調(diào)擁有量，從 1991 年的 臺(tái)增加到 2022 年的 30 多臺(tái)。在北京市、上海市、重慶市和廣東省等地，百戶空調(diào)安裝率已高達(dá) 80%左右。由于空調(diào)的迅速普及，我國(guó)已成目前世界上空調(diào)銷售量最多的國(guó)家。據(jù)建設(shè)部調(diào)查，1998 年全國(guó)空調(diào)（包括中央空調(diào)）用電量已占全社會(huì)用電量的 6%～7%，約為 600～700 億 kWh。空調(diào)住宅消耗約為一般住宅能耗的 6～7 倍。在我國(guó)采暖能耗也占很大比例。目前我國(guó)單位建筑面積的采暖能耗約比發(fā)達(dá)國(guó)家高 2倍以上。我國(guó)的嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)為采暖區(qū)，包括東北、華北和西北地區(qū)的 14 個(gè)省、市、區(qū)和 4 個(gè)省的部分地區(qū)，這一地區(qū)累計(jì)年平均溫度低于或等于 5℃的天數(shù)都在 90 天以上，最長(zhǎng)的滿洲里達(dá) 211 天。這一地區(qū)的面積達(dá) 680 萬㎡，占國(guó)土面積的 72%；人口達(dá) 億，占全國(guó)人口的 45%。到 1995 年底，這一地區(qū)城鎮(zhèn)共有房屋建筑面積 億㎡，采暖能耗約為 億 tce，其中，集中采暖建筑 億㎡，采暖能耗 6230 萬 tce；分散采暖建筑面積 億㎡，采暖能耗 5200 萬 tce。此外，估算北方農(nóng)村采暖用商品能源約為 400 萬tce[10][11]。 近年來，我國(guó)建筑規(guī)模迅速擴(kuò)大，本世紀(jì)的頭 20 年，是我國(guó)建筑業(yè)的鼎盛時(shí)期。2020年全國(guó)房屋建筑面積將接近 2022 年建筑面積的 2 倍，目前我國(guó)每年建成的房屋面積高達(dá)16～20 億㎡，超過發(fā)達(dá)國(guó)家建成建筑面積的總和，但基本上都是高能耗建筑 [12]。預(yù)計(jì)到2020 年底，全國(guó)房屋建筑面積將達(dá)到 686 億㎡，其中城市 261 億㎡。但是從總量上來看，到目前為止，不僅既有的 400 多億㎡城鄉(xiāng)建筑中的 99%為高能耗建筑，新建的數(shù)量巨大的房屋建筑中，95%以上還是高能耗建筑，單位建筑面積采暖能耗高達(dá)氣候條件相近的發(fā)達(dá)國(guó)家新建建筑的 3 倍左右 [13]。 我國(guó)的節(jié)能措施和政策法規(guī)建國(guó) 50 年來，我國(guó)的能源建設(shè)取得了巨大的成就。1949～1999 年的 50 年里，一次能源產(chǎn)量增長(zhǎng) 45 倍，發(fā)電量增長(zhǎng) 287 倍，居世界的位次由第 13 位和第 25 位上升到第 3 位和第 2 位，成為世界能源大國(guó)。取得這一巨大成就的重要因素之一，是我國(guó)能源建設(shè)中實(shí)行了一條“開發(fā)與節(jié)約并舉，把節(jié)能放在首位”的正確能源發(fā)展戰(zhàn)略方針。為貫徹這一方針，在節(jié)約能源方面，我國(guó)政府和有關(guān)部門、地方政府制定了一系列法律、方針政策和規(guī)章辦法。1986 年國(guó)務(wù)院頒發(fā)了《節(jié)約能源管理?xiàng)l理》 ；1996 年國(guó)家計(jì)委、國(guó)家經(jīng)貿(mào)委、國(guó)家科委印發(fā)了《中國(guó)節(jié)能技術(shù)政策大綱》 ；特別是 1997 年 11 月 1 日國(guó)家頒布了自 1998 年 1 月1 日實(shí)行的《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》 ，使我國(guó)的節(jié)約能源工作有法可依，走上法制軌北京建筑工程學(xué)院碩士論文13道。建筑領(lǐng)域是能源消耗大戶，是節(jié)約能源工作的重要方面。為在建筑領(lǐng)域貫徹節(jié)約能源的方針，1986 年建筑部制訂了《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》 （采暖居住建筑部分） ；1995 年建設(shè)部制訂了《建筑節(jié)能“九五”計(jì)劃和 2022 年規(guī)劃》 ；1996 年建設(shè)部印發(fā)了《建筑節(jié)能技術(shù)政策》 ；1997 年建設(shè)部印發(fā)了《1996～2022 年建筑技術(shù)政策》 ；2022 年建設(shè)部印發(fā)了《民用建筑節(jié)能管理規(guī)定》 ；2022 年建設(shè)部以建科（2022）175 號(hào)文件印發(fā)了《建設(shè)部建筑節(jié)能“十五”計(jì)劃綱要》 ；建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)定額研究所承擔(dān)的“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃重大項(xiàng)目“建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)體系研究”啟動(dòng)會(huì)于 2022 年 6 月 11 日在北京召開，會(huì)議提出，完善工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系，是“十一五”期間工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化的一項(xiàng)重要任務(wù)，也是國(guó)家“十一五規(guī)劃綱要”提出的明確要求。建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)體系是整個(gè)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系的重要組成部分，完善建筑節(jié)能相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系也是很重要的一項(xiàng)工作。加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)的制定、大力推進(jìn)建筑節(jié)能，發(fā)展節(jié)能省地環(huán)保型建筑，是建設(shè)領(lǐng)域貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，促進(jìn)能源資源節(jié)約和合理利用，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)重要工作。 課題研究意義 我國(guó)熱水能耗現(xiàn)狀能耗高，費(fèi)用高根據(jù) 2022 年商業(yè)建筑的能耗調(diào)查統(tǒng)計(jì)，商業(yè)建筑每年的能耗總費(fèi)用已經(jīng)高達(dá) 225 億人民幣 [14]。能耗費(fèi)用已經(jīng)成為主要經(jīng)營(yíng)成本之一，其中熱水能耗是其最重要部分。各類商業(yè)建筑能耗中，熱水消耗比例為：寫字樓 %，商場(chǎng) %，飯店 31%，醫(yī)院 %[15]。城市民用建筑僅洗澡熱水用能就接近 20%[16]，而各類商業(yè)建筑熱水能耗為其總能耗10%～40% [15]，目前我國(guó)商業(yè)建筑熱水供應(yīng)主要是燃煤、燃油、燃?xì)?、電鍋爐等形式。城鎮(zhèn)居民建筑熱水供應(yīng)主要采取電熱水器、燃?xì)鉄崴鞯刃问剑柲軣崴魅找嫫占?，但目前城?zhèn)使用率尚不足 5%[14]。我國(guó)電力生產(chǎn)仍然以火電為主，火電廠平均電熱轉(zhuǎn)換效率為 33%，經(jīng)過輸配損失，終端效率大約為 30%[14]。雖然電熱水器、燃?xì)鉄崴骷夹g(shù)已趨于完善，并朝著方安全、小型、綜合、中央化的方向發(fā)展，但是從能源消耗角度來講，高能耗是無法克服的缺憾。 熱泵裝置在我國(guó)日益普及 眾所周知，熱泵是一種利用高位能使熱量從低位熱源流向高位熱源的裝置，熱泵雖然消耗了一定的高位能，但它所提供的熱量卻是所消耗的高位能和低位能之和，故采用熱泵裝置可以節(jié)約高位能，特別是在夏季供冷冬季供暖的場(chǎng)所，尤其顯得經(jīng)濟(jì)。當(dāng)前環(huán)境污染和能源緊張問題正成為世界各國(guó)共同面臨的兩大難題，而熱泵工業(yè)相對(duì)于世界發(fā)達(dá)國(guó)家起步較晚，但發(fā)展速度還是很快的。60 年代末，我國(guó)就有熱泵產(chǎn)品在暖通空調(diào)中應(yīng)用。80 年代初到 90 年代末，我國(guó)暖通空調(diào)領(lǐng)域掀起了一股“熱泵”熱。熱泵空調(diào)在我國(guó)的應(yīng)用也日漸廣泛，發(fā)展