第一節(jié) 太陽(yáng)能熱水器與建筑結(jié)合現(xiàn)狀
一、太陽(yáng)能熱水器與建筑一體化基本概念
太陽(yáng)能熱水器與建筑一體化概括起來講，就是將太陽(yáng)能熱水器與建筑充分結(jié)合并實(shí)現(xiàn)整體外觀的和諧統(tǒng)一。具體來講包括下面幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
1、建筑的使用功能與太陽(yáng)能熱水器的利用有機(jī)的結(jié)合在一起，形成多功能的建筑構(gòu)件，巧妙高效的利用空間，使建筑可利用太陽(yáng)能的部分——向陽(yáng)面或屋頂?shù)靡猿浞掷茫?/p>
2、同步 規(guī)劃 設(shè)計(jì)，同步施工安裝，節(jié)省太陽(yáng)熱水系統(tǒng)的安裝成本和建筑成本，一次安裝到位，避免后期施工對(duì)用戶生活造成的不便以及對(duì)建筑以有結(jié)構(gòu)的損害；
3、綜合使用材料，降低了總造價(jià)，減輕建筑荷載；
4、綜合考慮建筑結(jié)構(gòu)和太陽(yáng)能設(shè)備協(xié)調(diào)和諧，構(gòu)造合理，使太陽(yáng)熱水系統(tǒng)和建筑融合為一體，不影響建筑的外觀；
5、如果采用集中式系統(tǒng)，還有利于平衡負(fù)荷和提高設(shè)備的利用效率；
6、太陽(yáng)的利用與建筑相互促進(jìn)、共同發(fā)展，使其節(jié)省能源，為民眾受益。
總之，經(jīng)過一體化設(shè)計(jì)和統(tǒng)一安裝的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，在外觀上可達(dá)到和諧統(tǒng)一，特別是在集合住宅這類多用戶使用的建筑中，改變使用者各自為政的局面，易于形成良好的建筑藝術(shù)形象。
二、太陽(yáng)能熱水器與建筑一體化設(shè)計(jì)基本途徑與方法
太陽(yáng)熱水器作為一種工業(yè)化的技術(shù)產(chǎn)品，它與建筑的有機(jī)結(jié)合，有利于創(chuàng)造富有個(gè)性的建筑形體，從而加強(qiáng)住宅的可識(shí)別性?；拭魈?yáng)能集團(tuán)工程：銅陵世界花園。整齊劃一的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)工程，和整潔的建筑、美麗的自然風(fēng)光完美的結(jié)合到了一起，相得益彰，令人賞心悅目。
可是我國(guó)建筑 行業(yè) 與太陽(yáng)能熱水器的結(jié)合剛剛起步，還存在著很多的問題。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是在屋頂上安裝太陽(yáng)能熱水器。這是目前最為普及的設(shè)計(jì)方法，但是它也存在很多的缺陷。裝在屋頂上的太陽(yáng)熱水器存在著連接管道較長(zhǎng)，熱損失大等缺陷；上屋頂檢查或維護(hù)較為困難，如果沒有統(tǒng)一設(shè)計(jì)，就會(huì)造成布局混亂，與建筑不協(xié)調(diào)，不美觀，破壞建筑形象，影響市容市貌；嚴(yán)重的還會(huì)降低太陽(yáng)能產(chǎn)品在消費(fèi)者心中的地位。
太陽(yáng)能熱水器安裝在建筑物上如果不和諧，就會(huì)影響到建筑物的美觀和市容的整潔，從某種程度上其實(shí)在制約著太陽(yáng)能熱水器與建筑一體化的發(fā)展。所以說，力求做到太陽(yáng)能熱水器與建筑以及周圍環(huán)境的和諧一致，是這項(xiàng)技術(shù)的核心所在。
一談到太陽(yáng)能熱水器與住宅建筑的一體化設(shè)計(jì)首先就會(huì)考慮到外觀與風(fēng)格的問題。太陽(yáng)熱水器一體化住宅不完全是簡(jiǎn)單的形式觀念，關(guān)鍵是要改變現(xiàn)有的住宅內(nèi)在運(yùn)行系統(tǒng)。具體的設(shè)計(jì)原則可以表述為吸取技術(shù)美學(xué)的手法，體現(xiàn)各類住宅的特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)可識(shí)別性，利用太陽(yáng)能構(gòu)件為建筑增加美學(xué)趣味。太陽(yáng)熱水器一體化住宅設(shè)計(jì)應(yīng)考慮居住建筑特點(diǎn)如：平立面、結(jié)構(gòu)和造型較規(guī)整；房間的功能性較強(qiáng)；住宅造價(jià)大的限制。在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意立面設(shè)計(jì)力求簡(jiǎn)單，使立面看上去簡(jiǎn)潔平整。
集熱器是收集太陽(yáng)能的主要部件，其安裝的位置應(yīng)避免其它建筑、樹木及建筑自身遮擋陽(yáng)光。特別是對(duì)于安裝在集合住宅南向墻面上的集熱器要根據(jù) 規(guī)劃 中日照間距設(shè)置，確定最低的安裝高度。
從建筑的角度考慮集熱器的維護(hù)使用問題，如果集熱器安裝在平屋頂、陽(yáng)臺(tái)等處，維護(hù)清潔比較容易進(jìn)行；如果集熱器安裝在坡屋頂和南側(cè)窗間墻等處，則要考慮今后使用中的維護(hù)問題。根本目的就是為用戶的使用和維護(hù)提供方便。
1、立面式
住宅上太陽(yáng)集熱器的重復(fù)安置可以形成有韻律感的連續(xù)立面。可結(jié)合住宅的屋頂、陽(yáng)臺(tái)和遮陽(yáng)板的位置設(shè)置集熱器，以其特有的韻律感形成太陽(yáng)能建筑的標(biāo)志性外觀。在高層集合住宅中如果利用窗戶的不同構(gòu)圖或陽(yáng)臺(tái)的處理，更易于塑造豎向的垂直韻律效果。
2、陽(yáng)臺(tái)式
集熱器除了可垂直的排布在窗臺(tái)之間，還可以與樓房陽(yáng)臺(tái)封裝結(jié)合為一體，帶保溫殼體的儲(chǔ)水箱安裝在上層陽(yáng)臺(tái)的底部?；虿捎弥绷魇綗崴魍ㄟ^自來水的壓力將熱水壓入設(shè)在衛(wèi)生間、廚房等用水房間的保溫水箱內(nèi)。
在陽(yáng)臺(tái)安裝的熱水器應(yīng)考慮綜合陽(yáng)臺(tái)欄板的功能，形成多功能建筑構(gòu)件，力求實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能熱水器和建筑的完美結(jié)合，且能最大限度的利用太陽(yáng)光照，滿足多種形式的供水需求。
但是在陽(yáng)臺(tái)安裝的太陽(yáng)能熱水器仍有不足之處。這種熱水器在緯度較低的建筑南墻上安裝存在夏季集熱量不高的缺點(diǎn)。故通?？捎糜谳^高緯度地區(qū)，為獲得較大的水壓，常采用不需將水箱置于熱水器之上的直流式熱水系統(tǒng)。連接熱水器和水箱的管徑不宜太粗，以便于保溫和減少管內(nèi)存水量。
3 遮陽(yáng)棚式
集合住宅中還可以將太陽(yáng)集熱器與門窗上的遮陽(yáng)棚相結(jié)合。這種熱水器的特征在于將集熱器安裝在窗口上方的遮陽(yáng)托架上，水箱則設(shè)在上層窗坎墻處，在起到遮陽(yáng)作用的同時(shí)為用戶提供熱水，有效地利用了空間。需要注意的則是要確保安裝牢固，以免集熱器落下傷人，而由于集熱器多是玻璃材質(zhì)，要考慮在集熱器上方加適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施防止重物砸壞集熱器。
綜上所述，在我國(guó)集合住宅中發(fā)展和推廣太陽(yáng)能利用勢(shì)在必行，建筑設(shè)計(jì)、 規(guī)劃 設(shè)計(jì)、建筑物理以及能源科技工作者應(yīng)進(jìn)行跨學(xué)科的合作，更新設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)方法，綜合解決建筑功能、采暖方式、空間組合及造型等問題，并進(jìn)行一體化構(gòu)件的研制，在建筑與太陽(yáng)能利用一體化設(shè)計(jì)中做出更大貢獻(xiàn)。
三、太陽(yáng)能與建筑一體化技術(shù)現(xiàn)狀
一直以來，太陽(yáng)能等可再生能源在建筑技術(shù)上的完美應(yīng)用都是企業(yè)夢(mèng)寐以來的追求，太陽(yáng)能與建筑結(jié)合創(chuàng)造的低能耗高舒適度的健康居住環(huán)境，不僅讓住戶家庭生活得更自然更環(huán)保，而且能節(jié)能能減污，對(duì)實(shí)現(xiàn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。在人類面臨生存環(huán)境破壞日益嚴(yán)重和能源危機(jī)的今天，如何開發(fā)利用環(huán)保節(jié)能的住宅配套部品就成了一個(gè)焦點(diǎn)話題。太陽(yáng)能——作為一種免費(fèi)、清潔的能源，在住宅建筑中的利用，將關(guān)系到可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，可謂意義深遠(yuǎn)。經(jīng)過數(shù)年的 研究 和開發(fā)，太陽(yáng)能的利用已取得顯著成果并轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。在我國(guó)，太陽(yáng)能熱水器在全 行業(yè) 中現(xiàn)已擁有企業(yè)超過千家，推廣應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大。而太陽(yáng)能與建筑的結(jié)合，也在住宅建設(shè)中越發(fā)呈現(xiàn)出其不可替代的地位，并成為住宅建設(shè)中的一個(gè)最新亮點(diǎn)。
早在1999年召開的世界太陽(yáng)能大會(huì)上就有專家認(rèn)為，當(dāng)代世界太陽(yáng)能科技發(fā)展有兩大基本趨勢(shì)，一是光電與光熱結(jié)合；二是太陽(yáng)能與建筑的結(jié)合。太陽(yáng)能源建筑系統(tǒng)是綠色能源和新建筑理念的兩大革命的交匯點(diǎn)，專家們公認(rèn)，太陽(yáng)能是未來人類最適合，最安全，最理想的替代能源。目前太陽(yáng)能利用轉(zhuǎn)化率約為10%—12%，太陽(yáng)能的開發(fā)利用潛力十分巨大，據(jù)報(bào)載，目前，世界各國(guó)都在設(shè)施自己的“陽(yáng)光計(jì)劃”，如去年德國(guó)政府就宣布推行“十萬(wàn)屋頂”計(jì)劃，即在建筑頂部大規(guī)模地鋪設(shè)太陽(yáng)能發(fā)電裝置，既節(jié)省電力又利于環(huán)保。在歐洲的能源消費(fèi)中，約有1/2用于建筑的建設(shè)和運(yùn)行，而交通運(yùn)輸耗能只占能源消費(fèi)的1/4，因此建筑物利用太陽(yáng)能成為各發(fā)達(dá)國(guó)家政府極力倡導(dǎo)的事業(yè)，太陽(yáng)能利用設(shè)施與建筑的結(jié)合自然是人們所關(guān)注的問題，主要是太陽(yáng)能的光伏利用與建筑的結(jié)合上。
太陽(yáng)能與建筑一體化有他獨(dú)特的特點(diǎn)：一是把太陽(yáng)能的利用納入環(huán)境的總體設(shè)計(jì)，把建筑、技術(shù)和美學(xué)融為一體，太陽(yáng)能設(shè)施成為建筑的一部分，相互間有機(jī)結(jié)合，取代了傳統(tǒng)太陽(yáng)能的結(jié)構(gòu)所造成影響；二是利用太陽(yáng)能設(shè)施完全取代或部分取代屋頂覆蓋層，可減少成本，提高效益，三是可用于平屋頂和斜屋頂，一般對(duì)平屋頂而言用覆蓋式，對(duì)斜屋頂用鑲嵌式，四是該技術(shù)屬于一項(xiàng)綜合性技術(shù)，涉及太陽(yáng)能利用，建筑，流體分布等多種技術(shù)領(lǐng)域。另外，在云南昆明還建成了一個(gè)平屋頂結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能與建筑一體化溫水游泳館，該游泳館屋頂面積約700平方米，屋頂結(jié)構(gòu)為輕鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，屋頂覆蓋層完全由特別的太陽(yáng)能平板集熱器代替。這是我國(guó)第一個(gè)在平屋頂上實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能與建筑一體化的實(shí)驗(yàn)性工程。聯(lián)合國(guó)能源機(jī)構(gòu)最近的調(diào)查報(bào)告顯示，太陽(yáng)能與建筑一體化將成為21世紀(jì)的市場(chǎng)熱點(diǎn)，成為21世紀(jì)建筑節(jié)能市場(chǎng)的亮點(diǎn)。
四、太陽(yáng)能與建筑物一體化的基本形式
太陽(yáng)能熱水器與建筑物的一體化，就形式上來講有分戶式和集體式兩種。
分戶式是統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一布局、統(tǒng)一安裝，單家獨(dú)戶分開使用，由住戶自己進(jìn)行個(gè)體管理，這種與建筑結(jié)合的辦法被商家廣泛采用。在管理上比較方便，減少扯皮現(xiàn)象，但由于房屋面積的局限，影響了這一形式的推廣。同時(shí)，這一形式多數(shù)采取水箱裸露、整齊排列的做法，很難達(dá)到美觀的要求，還談不上真正意義上的與建筑物相結(jié)合。
集體式系統(tǒng)又稱為中央供水系統(tǒng)。它將太陽(yáng)能集熱器串聯(lián)起來，利用熱虹吸原理或強(qiáng)制循環(huán)的辦法逐步將水升溫，用一個(gè)或多個(gè)保溫大水箱將熱水儲(chǔ)存起來，分別供應(yīng)給用戶。這種方式與分戶式比較，有占地較少、節(jié)約投資、故障率較低、水溫和水壓平衡的特點(diǎn)，更重要的是能較好地與建筑結(jié)合起來。集體式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)安全節(jié)能，自動(dòng)運(yùn)行，管理維護(hù)費(fèi)用較少，不僅解決了環(huán)保問題、安全問題，開發(fā)商通過合理收費(fèi)，還能獲得經(jīng)濟(jì)效益。這是太陽(yáng)能熱水器與建筑物一體化的發(fā)展方向。
當(dāng)前，我國(guó)對(duì)太陽(yáng)能熱水器與建筑物一體化的 研究 主要集中在部分新建住宅上，對(duì)已建住宅的太陽(yáng)能熱水器與建筑物一體化的改造設(shè)計(jì)還沒有涉及，由于太陽(yáng)能熱水器的推廣網(wǎng)絡(luò)以分散在全國(guó)各地的經(jīng)銷商為主，從利益角度和安裝簡(jiǎn)便的角度考慮，他們通常以單個(gè)住戶安裝或者以多臺(tái)串取使用，不利于太陽(yáng)能熱水器與建筑物的結(jié)合。以色列、希臘、美國(guó)、日本、澳大利亞等在太陽(yáng)能熱水器與建筑物相結(jié)合方面已有成功經(jīng)驗(yàn)，這些國(guó)家的太陽(yáng)能熱水器與建筑物的結(jié)合已步入政府引導(dǎo)、快速發(fā)展的軌道，在這一點(diǎn)上，我們與世界的差距較大。
五、太陽(yáng)能與建筑一體化的發(fā)展方向
目前，建筑物空氣溫度調(diào)節(jié)消耗著大量的能量。在我國(guó)，它要占到建筑物總能耗的約70%。用空調(diào)機(jī)和燃煤來控制室溫不僅消耗能量，帶來的外界的環(huán)境污染，而且并不能給室內(nèi)人員帶來健康的環(huán)境。在太陽(yáng)能用于采暖方面，除造價(jià)較高的被動(dòng)式太陽(yáng)房有一些示范建筑外，還沒有大規(guī)模的采用。主動(dòng)式太陽(yáng)能供能由于成本更高，與我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展也是遠(yuǎn)不相適應(yīng)。因此，建筑供能的主動(dòng)與被動(dòng)相結(jié)合的思想及太陽(yáng)能與常規(guī)能源相結(jié)合單位思想，按照房間的功能，采用不同方案的配合及交叉，這樣可以大大降低太陽(yáng)能用于建筑功能的一次投資和運(yùn)行成本，使得整個(gè)方案在商業(yè)化的意義下具有可操作性。
太陽(yáng)能供能設(shè)備的非定常性，對(duì)氣象條件和輻照條件的依賴性等特點(diǎn)，要求我們必須對(duì)建筑用能負(fù)荷進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，才能夠在設(shè)備與建筑的匹配上做出設(shè)備投資和節(jié)能效益最佳的選擇。建筑室內(nèi)溫度及氣流的預(yù)測(cè)方法和預(yù)測(cè)軟件CFD/NHT是太陽(yáng)能與建筑的結(jié)合的理論和應(yīng)用基礎(chǔ)，也是世界目前建筑空氣調(diào)節(jié)的又一大方面，但是我國(guó)目前在該方面的水平和從事人數(shù)還遠(yuǎn)落后于世界先進(jìn)國(guó)家。在當(dāng)代，太陽(yáng)能與建筑的發(fā)展必須有一定的策略與之相適應(yīng)，一是成熟的被動(dòng)太陽(yáng)能技術(shù)與現(xiàn)代的太陽(yáng)能光伏光熱技術(shù)的綜合利用；二是保溫隔熱的維護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)與自然通風(fēng)采光遮陽(yáng)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合；三是傳統(tǒng)建筑構(gòu)造與現(xiàn)代技術(shù)和理念的融合；四是建筑的初投資與生命周期內(nèi)投資的平衡；五是生態(tài)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)理念向常規(guī)建筑設(shè)計(jì)的滲透；六是綜合考慮區(qū)域氣候特征、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度、建筑特征和人們的生活習(xí)慣等相關(guān)因素。
綜合考慮社會(huì)進(jìn)步，技術(shù)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)能力等因素，在建筑物的策劃、建筑設(shè)計(jì)、使用、維護(hù)以及改造等活動(dòng)中，主動(dòng)與被動(dòng)的利用太陽(yáng)能的建筑統(tǒng)稱為太陽(yáng)能建筑。我國(guó)太陽(yáng)能建筑領(lǐng)域中技術(shù)最成熟，應(yīng)用范圍最廣，產(chǎn)業(yè)化發(fā)展最快的是家用太陽(yáng)能熱水器。在云南昆明，陸良等地，在一些別墅式建筑的屋面，嘗試把平板太陽(yáng)能集熱器鑲嵌在具有瓦屋面的斜屋頂上，熱水箱則隱蔽在斜屋頂?shù)拈w樓中，使太陽(yáng)能熱水器與建筑有機(jī)結(jié)合，外觀形象是比較漂亮的，只是適合此類結(jié)構(gòu)的建筑較少，推廣應(yīng)用受到局限。多功能休閑亭集太陽(yáng)能熱水器，光電板和納涼休閑功能于一體，流線型設(shè)計(jì)既美觀又減少亭子結(jié)構(gòu)的風(fēng)力和承重荷載，優(yōu)美的造型為屋頂，建筑物和周圍環(huán)境增添了一道亮麗的風(fēng)景，打造出一座別致美麗的樓頂花園，成為融合建筑美學(xué)，園林設(shè)計(jì)和人本文化內(nèi)涵的典范之作，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單靈活，安裝方便的特點(diǎn)，使之能夠自然地與庭院，泳池，花園等場(chǎng)所融為一體。
第二節(jié) 太陽(yáng)能熱水器與建筑結(jié)合的技術(shù)
一、太陽(yáng)能建筑發(fā)展的技術(shù)途徑和策略 分析
1、技術(shù)途徑
太陽(yáng)能建筑的應(yīng)用領(lǐng)域包括建筑物的使用功能以及業(yè)主對(duì)于安全、便利、舒適、健康的環(huán)境需求。
太陽(yáng)能建筑的技術(shù)途徑包括了被動(dòng)應(yīng)用、主動(dòng)應(yīng)用和綜合應(yīng)用等多種途徑。如從保溫隔熱材料的開發(fā)、自然采光通風(fēng)功能的實(shí)現(xiàn)、太陽(yáng)能光熱光伏技術(shù)的應(yīng)用到遮陽(yáng)、光影和舒適環(huán)境的創(chuàng)造，全方位地綜合應(yīng)用太陽(yáng)能資源。就目前發(fā)展最快的太陽(yáng)能光熱利用而言，也將包括低溫利用、中溫利用和高溫利用等多層次能源效率利用形式；而太陽(yáng)能光伏利用也將在太陽(yáng)能建筑一體化上表現(xiàn)出更為廣闊的發(fā)展前景。
2、發(fā)展策略
1）太陽(yáng)能建筑的發(fā)展思路
在各級(jí)政府的政策導(dǎo)向和激勵(lì)機(jī)制的基礎(chǔ)上，提高職業(yè)培訓(xùn)和公眾教育程度，加強(qiáng)產(chǎn)品（系統(tǒng)）檢測(cè)認(rèn)證和建筑準(zhǔn)入制度，完善規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)技術(shù)規(guī)程，發(fā)揮從企業(yè)到業(yè)主等各個(gè)層面的積極性，共同推進(jìn)太陽(yáng)能建筑的有序健康發(fā)展。
2）太陽(yáng)能建筑的發(fā)展策略
（1）成熟的被動(dòng)太陽(yáng)能技術(shù)與現(xiàn)代的太陽(yáng)能光伏光熱技術(shù)的綜合利用；
（2）保溫隔熱的圍護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)與自然通風(fēng)采光遮陽(yáng)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合；
（3）傳統(tǒng)建筑構(gòu)造與現(xiàn)代技術(shù)和理念的融合；
（4）建筑的初投資與生命周期內(nèi)投資的平衡；
（5）生態(tài)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)理念向常規(guī)建筑設(shè)計(jì)的滲透；
（6）考慮區(qū)域氣候特征和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度的差異；
（7）關(guān)注不同的建筑特征和人們的生活習(xí)慣。
3）太陽(yáng)能建筑的發(fā)展目標(biāo)
充分地綜合利用太陽(yáng)能，滿足建筑物對(duì)于使用功能和環(huán)境功能盡量多的能源供應(yīng)需求，以降低建筑能耗在社會(huì)總能耗中的比例。因此，進(jìn)一步考慮將太陽(yáng)能利用與地?zé)崮?、風(fēng)能、生物質(zhì)能以及自然界中的低溫?zé)崮艿葟?fù)合能源的利用結(jié)合起來，并進(jìn)行系統(tǒng)的優(yōu)化配置，以滿足建筑的能源供應(yīng)和健康環(huán)境的需求，是太陽(yáng)能建筑發(fā)展的最高目標(biāo)。零排放建筑代表了太陽(yáng)能綜合應(yīng)用的最高理想。近期 研究 開發(fā)的重點(diǎn)是太陽(yáng)能熱利用產(chǎn)品和系統(tǒng)與建筑一體化。
4）綜合確定太陽(yáng)能建筑發(fā)展策略
（1）氣候特征和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度：西部經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，往往又是太陽(yáng)能資源豐富的區(qū)域。依然應(yīng)以被動(dòng)利用太陽(yáng)能建筑為主，加強(qiáng)集熱、蓄熱、導(dǎo)熱等材料和技術(shù)的研發(fā)與推廣；而對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的沿海地區(qū)，夏季炎熱、冬季陰冷，又具有冬季采暖、夏季空調(diào)的生活需求和經(jīng)濟(jì)能力。因此，應(yīng)積極擴(kuò)大綜合利用太陽(yáng)能建筑新技術(shù)的投資優(yōu)勢(shì)，并成為實(shí)施太陽(yáng)能或水源熱泵等采暖空調(diào)技術(shù)示范建筑的首選地區(qū)。
（2）生活習(xí)慣和經(jīng)濟(jì)水平：隨著我國(guó)社會(huì)發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，穩(wěn)定的熱水供應(yīng)逐步成為居民的基本生活需求之一。這是太陽(yáng)能熱水設(shè)備及系統(tǒng)與建筑一體化成為太陽(yáng)能建筑領(lǐng)域發(fā)展最快的主要原因。
（3）建筑特征與政策導(dǎo)向：對(duì)于不同的建筑類型和社會(huì)功能，在太陽(yáng)能利用等領(lǐng)域應(yīng)給予不同的示范導(dǎo)向和稅收等激勵(lì)政策。如，對(duì)于公益性建筑采取強(qiáng)制推行太陽(yáng)能利用的政策；而對(duì)于商業(yè)性建筑則給予稅收等激勵(lì)政策；對(duì)于量大面廣的居住建筑則實(shí)行稅收激勵(lì)政策、能源投資機(jī)之及業(yè)主有償使用相結(jié)合的策略。當(dāng)然這些策略對(duì)于既有建筑的改造同樣適用。近期可在選擇特殊用途建筑、大型公益性建筑及政府辦公建筑等進(jìn)行示范推廣和政策引導(dǎo)。
（4）太陽(yáng)能建筑技術(shù)和體系：編制設(shè)計(jì)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)及其相關(guān)圖集，建立產(chǎn)品（系統(tǒng)）檢測(cè)中心和認(rèn)證機(jī)構(gòu)，完善施工驗(yàn)收及維護(hù)技術(shù)規(guī)程等，是太陽(yáng)能利用（如熱水供應(yīng)）列入建筑工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，并作為一個(gè)“專業(yè)”納入建筑體系的前提。
（5）理念推廣：節(jié)能生態(tài)的教育、生活方式的改變和理念的傳播在太陽(yáng)能建筑發(fā)展中的重要性凸現(xiàn)。教育人們了解常規(guī)能源的一般知識(shí)、太陽(yáng)能的優(yōu)越性以及健康的生活方式，是一項(xiàng)全社會(huì)的重要任務(wù)，各級(jí)政府應(yīng)給予足夠的重視，并予以專項(xiàng)資金支持。
（6）太陽(yáng)能建筑應(yīng)用技術(shù)的 研究 與推廣：針對(duì)我國(guó)的社會(huì)發(fā)展、技術(shù)進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)能力、區(qū)域氣候、生活需求等因素，以太陽(yáng)能建筑領(lǐng)域中的熱水供應(yīng)為切入點(diǎn)，擴(kuò)大太陽(yáng)能熱水供應(yīng)的既有理念優(yōu)勢(shì)，倡導(dǎo)“理念先行、示范突破、政策跟進(jìn)”的原則，推行“標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、檢測(cè)認(rèn)證、建筑準(zhǔn)入”的機(jī)制，分階段逐步推進(jìn)太陽(yáng)能建筑在中國(guó)的發(fā)展，最終達(dá)到太陽(yáng)能建筑的普及和推廣。
二、太陽(yáng)能與建筑相結(jié)合的技術(shù)設(shè)計(jì)
1、技術(shù)思想概述
SCClll，系統(tǒng)在大幅度完善太陽(yáng)能系統(tǒng)性能和降低整個(gè)系統(tǒng)造價(jià)方面有很大潛力。它既能產(chǎn)生電力，也可產(chǎn)生高溫?zé)崦接糜诮ㄖ锏墓┡⒅评錂C(jī)的驅(qū)動(dòng)及提供生活用水。滿足建筑物的電和熱負(fù)荷的需求。該系統(tǒng)的組成可以是小面積分步式的，也可以是大面積集中式的。分步式裝置產(chǎn)生的能量可以現(xiàn)場(chǎng)使用，減緩及避免了電力及熱力的遠(yuǎn)程輸送。
SCCHP技術(shù)包括以下內(nèi)容，多塔式太陽(yáng)能聚焦器（Multi-Tower Solar Concentraion），太陽(yáng)能光伏電池Solar photographic Voltage），強(qiáng)迫冷卻回路（Enhanced Cooling Circuit），吸收或吸附式制冷機(jī)（Absorption Refrigeration），熱能儲(chǔ)存（Thermal Storage），系統(tǒng)控制技術(shù)（System Controller）。
該技術(shù)體系強(qiáng)調(diào)以太陽(yáng)能為核心的多項(xiàng)技術(shù)綜合利用，從整體上多方位滿足建筑物的需求并大幅度降低建筑綠色供能體系的設(shè)備成本和運(yùn)行成本。
SCCHP的核心技術(shù)是多塔式太陽(yáng)能聚焦系統(tǒng)。它的出現(xiàn)使低成本太陽(yáng)能發(fā)電和高溫?zé)崦降母咝a(chǎn)成為可能。也使得中小面積的太陽(yáng)能聚焦系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性大幅度提高。
主動(dòng)供能裝置能力選型必須與建筑室內(nèi)能量負(fù)荷平衡計(jì)算一同考慮，這是設(shè)備與建筑結(jié)合的靈魂。
太陽(yáng)能主動(dòng)供能與被動(dòng)供能技術(shù)相結(jié)合，太陽(yáng)能與常規(guī)能源相結(jié)合是實(shí)現(xiàn)建筑綠色供能可商業(yè)化的發(fā)展方向。
下面我們對(duì)幾個(gè)重點(diǎn)問題進(jìn)行闡述。
2、太陽(yáng)能聚焦的多塔式方案
太陽(yáng)能聚焦方法通常是用于高溫?zé)岚l(fā)電的。太陽(yáng)能熱發(fā)電瓶頸在于其經(jīng)濟(jì)性。在目前溫度可能高于300度C的三種聚焦式熱發(fā)電（Concentrating Solar Power-CSP）方法中，發(fā)電成本各不相同，但均只有在熱場(chǎng)面積足夠大的情況下才有可能使發(fā)電的成本降低到可商業(yè)化的水平。這使得CSP方案的實(shí)用性受到致命的影響，也是目前太陽(yáng)能熱發(fā)電在世界范圍內(nèi)沒有推廣的發(fā)展主要原因。
目前世界各國(guó)的太陽(yáng)能高溫?zé)岚l(fā)電的 研究 一般均是針對(duì)以上問題而開展的。我們認(rèn)為，為與常規(guī)能源發(fā)電方式竟?fàn)帲星熬暗奶?yáng)熱發(fā)電技術(shù)方案應(yīng)當(dāng)滿足以下幾點(diǎn)要求：
1）既可實(shí)現(xiàn)小規(guī)模分步式發(fā)電，也可實(shí)現(xiàn)大面積集中式發(fā)電；
2）發(fā)電方式的設(shè)備成本，運(yùn)行成本和均較低；
3）可實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。
我們認(rèn)為“模塊化”是解決以上問題的一個(gè)較優(yōu)方案。模塊化可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)任意大小的組合，對(duì)系統(tǒng)集熱實(shí)現(xiàn)高的地面利用率。
1）聚焦方法
擬采用成本較低的高排列密度的多塔式太陽(yáng)能聚焦（Multi-Tower Solar Energy Concentration，MTSEC）方案。塔式方案（Tower Solar Energy Concentration，TSEC）的特點(diǎn)聚光鏡和接受器均固定，系統(tǒng)無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)件和真空部件，可靠性高，聚光比大（可達(dá)300到1500）。MTSEC是指在一個(gè)聚光陣列中，為提高地面利用率，接受塔的數(shù)目為多個(gè)，而非常規(guī)的單個(gè)。該聚光方案可使土地利用率提高到普通CSP方式的約1.8倍，為在城市的空地和樓頂上建造該裝置提供了可能性。該方案集熱系統(tǒng)的成本約是碟式聚焦方案的l/3，槽式聚焦方案2/5。
2）接受器及輸出
安置在塔聚焦面上的接受器是可選的?？赏瑫r(shí)輸出電能和熱能，也可以僅僅輸出熱能。傳熱技術(shù)的突破和新材料的使用使吸熱裝置的小型化和降低成本變?yōu)榭赡堋?/p>
對(duì)中小型系統(tǒng)，接受器采用光伏電池加換熱裝置，實(shí)現(xiàn)電能與熱能的同時(shí)輸出。發(fā)電可選用光電轉(zhuǎn)換效率約31%，可在較高溫度下正常工作的GaAs電池，也可選在環(huán)境溫度下工作的普通硅電池。電池工作的環(huán)境溫度可由不同的冷卻方式保障，是可選的。但這需要較高的強(qiáng)化冷卻技術(shù)作保障。
若聚光鏡的光反射率為80%，那么該裝置的發(fā)電效率就約為25%。該方案在北京地區(qū)可能實(shí)現(xiàn)的發(fā)電指標(biāo)約為250kWh.m-2.yr-1。由于高倍聚焦，單位輸出功率的電池用量比普通PV發(fā)電的要小得多，故該系統(tǒng)的成本比普通PV發(fā)電的要低得多。
裝置的熱能輸出是由于從焦點(diǎn)平面上帶走高密度能量而引起的。為保證電池的正常高效工作，電池表面應(yīng)保持一個(gè)不高的溫度。我們擬用強(qiáng)化冷卻措施，維持電池正常的工作溫度。從電池表面可能帶走的熱量約為投射到焦面上能量的70%。系統(tǒng)中輸出的該部分熱量可供其它使用，如供暖、驅(qū)動(dòng)制冷機(jī)及其它生活或工業(yè)用熱水等。由于塔式系統(tǒng)的聚焦比大，故該部分熱量是相當(dāng)可觀的。
由原來的太陽(yáng)能單獨(dú)供熱，變?yōu)闊犭娺B供。系統(tǒng)的功能和經(jīng)濟(jì)性大大提高。占地面積比其它高溫系統(tǒng)縮小一半多，為在城市建筑上的應(yīng)用提供了可能性。實(shí)現(xiàn)模塊化，根據(jù)用戶的要求，系統(tǒng)可大可小。使太陽(yáng)能發(fā)電供熱系統(tǒng)無(wú)論在大規(guī)模集中式，還是在小規(guī)模分布式上均具有了較高的商業(yè)價(jià)值。
3、建筑室內(nèi)能量平衡是設(shè)備能力確定的依據(jù)
太陽(yáng)能供能設(shè)備的非定常性，對(duì)氣象條件和輻照條件的依賴性等特點(diǎn)要求我們必須對(duì)建筑用能負(fù)荷進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)才能夠在設(shè)備與建筑的匹配上做出設(shè)備投資和節(jié)能效益最佳的選擇。
建筑室內(nèi)溫度及氣流的預(yù)測(cè)方法和預(yù)測(cè)軟件CFD/NHT是太陽(yáng)能與建筑結(jié)合的理論和應(yīng)用基礎(chǔ)。也是世界目前建筑空氣調(diào)節(jié)的又一大方面。但我國(guó)目前在該方面的水平和從事人數(shù)還遠(yuǎn)落后于世界先進(jìn)國(guó)家。
4、被動(dòng)與主動(dòng)相結(jié)合是太陽(yáng)能與建筑結(jié)合的發(fā)展方向
目前建筑物空氣溫度調(diào)節(jié)消耗著大量的能量。在我國(guó)，它要占到建筑物總能耗的約70%。用空調(diào)機(jī)和燃煤來控制室溫不僅消耗能量，帶來外界的環(huán)境污染，而且并不能給室內(nèi)人員帶來健康的環(huán)境（雖然暫時(shí)它是舒適的）。在太陽(yáng)能用于采暖方面，除造價(jià)較高的被動(dòng)式太陽(yáng)房有一些示范型建筑外，還沒有大規(guī)模的采用。主動(dòng)式太陽(yáng)能供能由于成本更高，與我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展也是遠(yuǎn)不相適應(yīng)。因此，建筑供能的主動(dòng)與被動(dòng)相結(jié)合的思想及太陽(yáng)能與常規(guī)能源相結(jié)合的思想。按照房間的功能，采用不同方案的配合及交叉，這樣可以大大降低太陽(yáng)能用于建筑供能的一次投資和運(yùn)行成本，使得整個(gè)方案在商業(yè)化的意義下具有可操作性。
被動(dòng)采暖與降溫的意義在于使建筑本身能量負(fù)荷大大降低（節(jié)能率約70%），使其所要求主動(dòng)供能裝置提供的能量大大降低。也就是說，它將對(duì)昂貴裝置的要求降低。另外，被動(dòng)供能是巧妙利用自然條件的變化來調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。我們認(rèn)為，建筑物內(nèi)空氣溫度調(diào)節(jié)技術(shù)發(fā)展方向不應(yīng)當(dāng)是改變自然環(huán)境來滿足人的要求，而是應(yīng)當(dāng)盡量巧妙地利用并順應(yīng)自然界來滿足人們對(duì)健康和舒適的要求。 研究 空調(diào)的目的應(yīng)當(dāng)是盡量減少人工環(huán)境，而不是相反。
主動(dòng)供能的意義在于保障建筑室內(nèi)的舒適性增加。
在主動(dòng)與被動(dòng)供能相互配合組成供能系統(tǒng)的情況下，整套建筑供能系統(tǒng)的設(shè)備性能將會(huì)提高，而尺寸和造價(jià)將會(huì)降低。
三、太陽(yáng)能熱水器與房屋相結(jié)合的方式與特點(diǎn)
目前，國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能與建筑完美結(jié)合的形勢(shì)并不樂觀，太陽(yáng)能的普及率僅為7.6%，盡管國(guó)家經(jīng)貿(mào)委已 規(guī)劃 未來15年內(nèi)我國(guó)太陽(yáng)能熱水器普及率要達(dá)到25%，但面臨的困難很多，需要國(guó)家的大力支持和社會(huì)各界的努力。
太陽(yáng)能熱水器雖有諸多優(yōu)點(diǎn)，但與建筑完美結(jié)合進(jìn)程緩慢，太陽(yáng)能熱水器還沒有有機(jī)地大規(guī)模溶入建筑設(shè)計(jì)與施工中，市場(chǎng)刺激和國(guó)家立法都有待加強(qiáng)。太陽(yáng)能熱水器整體水平有待提高，以便適應(yīng)與建筑結(jié)合的要求。太陽(yáng)能熱水器產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，給建筑應(yīng)用帶來困難。
目前，太陽(yáng)能仍有很多安裝項(xiàng)目還是以家庭為單位，但在安裝的過程中，不可避免地有很多調(diào)解工作要做。一些地方的房產(chǎn)開發(fā)商認(rèn)為，設(shè)計(jì)圖紙上沒有設(shè)置熱水器管道，如果大批安裝，露在戶外的水管會(huì)影響房屋外部美觀；其次，斜坡樓頂不便于安裝?，F(xiàn)在有些小區(qū)里太陽(yáng)熱水器比比皆是，但有些小區(qū)的物業(yè)管理?xiàng)l款中就明確規(guī)定不準(zhǔn)安裝太陽(yáng)熱水器。太陽(yáng)能熱水工程主要集中在企業(yè)宿舍樓、招待所和一些培訓(xùn)中心。每一項(xiàng)目都有單獨(dú)的設(shè)計(jì)方案，按標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格執(zhí)行，還要通過更嚴(yán)格的驗(yàn)收。我國(guó)還沒有出臺(tái)有關(guān)整體安裝太陽(yáng)熱水器的一系列標(biāo)準(zhǔn)，而標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)之前，房產(chǎn)商就沒有權(quán)利擅自決定在自己的項(xiàng)目上整體安裝。
太陽(yáng)能與建筑一體化是未來住宅的發(fā)展方向，也是也是民用建筑太陽(yáng)能利用的最理想形式，它可有效避免住宅建設(shè)與太陽(yáng)能熱水器相互脫節(jié)帶來的影響住區(qū)美觀、破壞樓宇防水層等問題。目前，發(fā)達(dá)國(guó)家在太陽(yáng)能與建筑結(jié)合方面走在我國(guó)前列，如以色列80%的民用建筑都裝有太陽(yáng)能。
隨著 行業(yè) 的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步，太陽(yáng)能熱水器的性能已經(jīng)可以滿足用戶全天候24小時(shí)隨心所欲的使用要求。太陽(yáng)能熱水器與建筑結(jié)合的方式也是多種多樣，可分為屋面隱藏型、墻體型兩大類；用途上也很廣泛，既可以產(chǎn)生熱能或電能，又可以當(dāng)作防水和絕熱材料，還可以作表面裝飾材料使用。如果房產(chǎn)開發(fā)商從設(shè)計(jì)、建設(shè)開始就像對(duì)火、電那樣，把太陽(yáng)能（光熱、光電）與房屋融為一體，這樣既可以增添商房的功能，也可以滿足住戶的實(shí)際需求，自然會(huì)提高商房的銷售量。房產(chǎn)開發(fā)是一行巨大的產(chǎn)業(yè)，同其它 行業(yè) 一樣，誰(shuí)擁有了新技術(shù)和新產(chǎn)品，誰(shuí)就擁有了用戶和市場(chǎng)。所以，我們希望廣大的房產(chǎn)開發(fā)商精心設(shè)計(jì)商房，優(yōu)化資源配置，把太陽(yáng)能與商房巧妙地結(jié)合起來，既起到裝點(diǎn)效果，又節(jié)能環(huán)保，一勞永逸，利國(guó)利己，造福子孫。
免責(zé)申明：本文僅為中經(jīng)縱橫 市場(chǎng) 研究 觀點(diǎn)，不代表其他任何投資依據(jù)或執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)行為。如有其他問題，敬請(qǐng)來電垂詢：4008099707。特此說明。