第一章　基础知识

第一节　能源形势

一、能源形势

人类社会的可持续发展面临着能源的挑战。我国是世界上能耗第二大国，且已有“富煤、贫油、少气”之称，所以，开发可再生能源与新能源、调整工业用能结构、提高能源利用率、节约用能等是我国长期的战略方针。在已制定的《中华人民共和国可再生能源法》及其修订版，以及《节能中长期专项规划》中已确立了上述方针的思想原则和行动目标，将太阳能热利用和热发电技术明确列入发展纲要，并提出到2020年实现非化石能源占一次能源消费比重达到15％。

二、建筑用能

随着我国国民经济的发展，人民生活水平的提高，人群活动空间的扩展，建筑业对能源需求数量越来越多，标准越来越高。例如，2001年，我国出台了《冬冷夏热地区采暖、空调设计标准》，对原本不采暖的长江流域地区也规定了采暖标准；此外，北方农村采暖、炊事也多由原来自产的生物质简易用能方式改为煤炭、电等，使商品能耗（年）达几亿吨标煤之多。

统计表明，我国的建筑用能已占社会总能耗的20％左右，其中，仅北方城镇集中供暖能耗就占去了四分之一以上，可见北方采暖节能的重要性。

为此，我国于1995年至2013年以来，已陆续颁布民用住宅节能设计标准，即在20世纪80年代建筑能耗的基础上逐步节约50％、65％、75％。

三、环境保护对能源利用提出的挑战

全球气候变化对现存能源利用提出了挑战。20世纪前，我国大部分地区采用的燃煤采暖，造成了严重的大气污染，在大城市好于二级以上的天气不足60％，引起我国政府高度重视。为应对气候变化与环境保护问题，在2009年的哥本哈根会议上我国的庄严承诺是，到2020年，单位GDP碳排放要在2005年的基础上减少40％～50％，并且在2010年停止一批破坏大气臭氧层的空调用制冷工质，如R12、R502和R114等。全面建成小康社会要求实现能源翻一番，保证GDP翻两番的目标，以及在治理空气中细微颗粒物方面，从工业、运输、建筑三个主要方面入手，加强治理力度，都涉及国民经济结构调整和能源结构调整的战略大局。

四、加快推动绿色建筑发展

2012年，为贯彻国务院关于“十二五”节能减排综合性工作方案，有关部、委下发了加快发展绿色建筑、促进城乡建设模式转型升级的具体部署，目标是到2020年，绿色建筑比重超过30％。

绿色建筑是指在建筑的全寿命期内达到节能、节地、节水、节材、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的、使人与自然和谐共生的建筑。目标涉及建筑的全过程，即从建造过程到使用过程都要达到能源、资源利用的最大化和环境影响的最低化，不仅包括建造用能、建筑围护结构耗能，而且包括能源系统与设备耗能、生活方式对耗能的影响、行为节能、运行能耗等诸方面。

目标的达到要求全面集成建筑节能、节地、节水、保护环境的多种技术，而实现技术革新推动。

总之，绿色建筑的快速发展，提出了能源合理利用、综合利用的方针。

五、能源的品位

能源的价值不仅有数量的多少之分，更有品位高低的区别。所谓品位的高低，通俗地说，就是“能”从一种状态或形式可以转化为另一种状态或形式，而后者不能逆转为前者，则前者的品位高于后者。例如，热可以从高温变成低温，但低温不能不付代价地转变为高温，认为温度越高品位越高。但要说明的是，所谓低温，下限不能超出环境温度，低于环境温度的能量品位也是高的，关于这个问题后面有所涉及。

此外，在上述的“能”的形式转化过程中，凡损失少的，或者说“效率”高的就是品位高的，反之，则是品位低的。

例如，天然气发电效率为55％以上，而煤的发电效率在30％左右，则认为天然气的品位高于煤，从这点可以看出，区别能源的品位，按“质”用能对节约能源的重要意义。

在这里，我们要特别提出“可用能”的概念，无论何种能源，只有能转化为人类可利用的“能”，才有评论它的价值和意义。

自然界里存在着大量的与环境状态相同的或区别不大的能源，如空气、地表水、土壤等，它们是清洁的，但不能轻易地转化为人类的“可用能”，但是，如果加以高科技的手段和输入少量高品位的能，则可以转化为“可用能”，因而，是很值得重视的。

建筑技术科学指出，建筑采暖、空调、生活热水一类的用能都属于有别于自然环境，但又是与之差别不大的热能。如采暖是要求比外界环境温度高，空调是要求比外界环境温（湿）度低的状态，因而，尽可能地使用少量高品位的能，来提升自然界中存在的能，使之合乎采暖、空调、生活热水的需求，而不是直接用高品位的电、天然气、石油等可用于工业、交通运输、国防事业的能源，对于节约能源、合理用能，乃至可持续发展是十分重要的。