加快太阳能与建筑一体化的推广应用

论文摘要：文章阐述了我国太阳能利用的现状，阐释了“太阳能建筑”这一概念，并简要概括了大阳能建筑的应用模式及其在推广应用过程中存在的困难。太阳能建筑作为一项绿色环保的节能措施，必定会有很好的发展前景，应得到大力推广 。

论文关键词：太阳能建筑 建筑节能可再生能源

中图分类号： TE08 文献标识码： A 文章编号：

前言

随着能源结构的逐步调整，世界各国都把能源问题放到了关系国际民生的战略位置。我国从可持续发展、人与自然相和谐的战略高度，提出了新能源建筑的理念，提出要积极开发和推广利用可再生能源，如风能、太阳能、地热能等。据专家估计，到21世纪中叶，可再生能源将占世界电力市场的3/5,燃料市场的2/5。而太阳能，在21世纪即将进人一个快速发展的阶段，“太阳能经济”将成为未来全球能源结构的主流方向之一。

1 太阳能利用的现状

我国具有丰富的太阳能资源，年日照时数在2200小时以上地区约占国土面积的2／3以上，相当于110～280万吨标准煤的热值，而我国现在每年获得的太阳能约为3.6×1022J，相当于1.2万吨标准煤的热值。我国从70年代就开始了太阳能利用方面的研究，经过30年来的不懈努力，现已在太阳能利用和推广方面已经取得了一定的成绩，尤其在太阳能热水器方面取得了一大批科研成果。但我国的太阳能利用技术与发达国家相比还存在很大的差距，我国目前对太阳能在建筑中有效地利用还是探索阶段，不仅利用方式单一并且在与建筑一体化方面显得尤为落后。因此我国在太阳能技术的实用性、经济性、先进性、可操作性等方面都有很多值得进一步研究的地方。

2 太阳能建筑的概念

太阳能建筑，即用太阳能代替部分常规能源，为建筑物和居民提供采暖、热水、空调、照明、通风、动力等一系列功能，以满足或部分满足人们 的生活和生产的需要。所谓的太阳能建筑，其利用太阳能的最高境界是“零能耗”，即建筑物所需的全部能源供应均来自太阳能，常规能源消耗为零;从而真正做到环保清洁、绿色生态。

3太阳能建筑的典型应用模式

太阳能的应用，从技术途径看，主要分为光一热转换技术和光一电转换技术;从具体应用范围看，主要有太阳能热水供应、太阳能地板采暖、太阳能温水游泳池、太阳能空调、太阳能路灯等5大系列。到目前为止，太阳能光一热转换技术发展已较为成熟，不仅可以提供人们生活所需热水，还可解决取暖等问题;太阳能光一电转换具有较高的技术成分，发展与应用量较小，但是随着光电转化技术的进一步成熟，以及太阳能光一电板成本的进一步降低，太阳能应用必将具有更广泛的空间和发展市场。

作为太阳能建筑的先行者，皇明集团于2003至2004年间在山东德州太阳能科技园建成了太阳能别墅、太阳能公寓、太阳能办公楼，蔚来城住宅示范小区等十几栋太阳能示范建筑。总建筑面积2万多平方米，初步实现了太阳能在建筑上大规模的综合利用，迈出了太阳能小区建设的第一步。示范小区率先采用太阳能热水集中供热系统，其承压运行、分户供水、智能化系统已成了住宅小区的新卖点。

4太阳能利用与建筑一体化的实施方式

1） 太阳墙、光伏组件与建筑墙体一体化；在南向及东西向等接受太阳能较好的墙面上采用主动式与被动式相结合，集发电、采暖、通风与建筑护围结构有机结合的太阳能系统。墙体的最外层是光电幕墙，安装在多孔的波状金属板上，空气在金属板下的空腔内受热，在风机的动力作用下空腔内的热空气从墙体的顶部通过风道进入空调的新风系统或者直接排出室外。与传统的墙面相比太阳能设备取代了传统的护围结构，照射在墙面上的太阳能不但被有效的利用起来而且显著改善了护围结构的隔热保温性能。

2）光伏组件与市政供电系统并网；太阳能发电系统所发的电能通过逆变器把直流电转换为交流电，再由控制器对所发的电能进行调节和控制，在白天一方面把整压整流后的电能送往建筑内的用电负载，另一方面白天日照充足时在满足建筑自身用电负荷的同时把多余的电能进行并网向市政电网系统进行供电，而当晚上或阴天时所发的电能不能满足建筑自身负载需要时，控制器又并网市政供电系统，保证用户的正常用电。这样的光伏一体化墙面较传统的墙面在节能上面优势是显而易见而且比早期的光伏发电系统减少了多余电能储存系统有效降低了光伏发电系统的整体成本，况且这时的电价比较高而在夜间用电低峰时段电价相对较低又从市政电网获取电能这样就能更好的降低建筑的运行成本，使初期投资回收速度进一步提高。

3） 太阳能热泵集热装置与建筑屋顶一体化；在建筑的顶部采用建筑造型构件与太阳能热泵低温集热技术相结合的手法，在设计上一方面使建筑的正立面结构看上去富有建筑的艺术性和现代性，另一方面使安插在建筑构造构件中的集热装置模块可以很好的吸收太阳辐射能。然后把金属流道的太阳能热管模块化集热器做成合适的造型，并涂成与建筑顶面颜色相协调的颜色安插在建筑顶部预先留有空位和预埋好相应管道的构件中。采用太阳能热管模块化集热器可以较好的承受压力且密封性较好，既能直接吸收太阳辐射能又能间接吸收室外环境中的热能，即使冬季气温为-20℃的时候依然能够进行太阳能低温集热。

4） 太阳能一体化设计中与之相配合的建筑保温设计；在建筑的北向墙体和受日照较少的墙体上采用轻质建筑保温墙体，这样就有效的减少了墙体与外界空气的热交换，并能在框架结构的建筑中采用较薄的基层墙体而达到较好的隔热保温作用同时有效降低了建筑成本和减轻建筑负荷。玻璃门窗建议使用其外侧经过镀膜处理且与护围结构颜色相适宜的Low- E中空玻璃，因其具有极佳的热学、隔声、防结霜、不结露与密封等性能。这样就使整个建筑呈现一种类似于“暖水保温瓶”的现象，在一定程度上实现了建筑物的单向热传导性，降低了建筑内热能或冷能的流失。

5 太阳能利用所面临的问题

1） 体制方面的问题；在我国目前的经济体制下，绝大多数建筑的建设者、使用者和管理者是三者分离的，经济上没有直接的利害关系。管理者认为建筑业目前的当务之急是解决群众住房问题，如果筹集大量的资金去搞建筑节能，就会少建一些房屋，这与我国的目前现状而言是不适合；建筑的建设者认为用最少的投资建成尽可能多的建筑面积而节能会增加成本与售价进而影响销售，并且节能是政府的事情与开发商无关，因而置节能标准于不顾；

2） 技术方面的问题；就目前而言，全玻璃制真空管的太阳能集热装置占据着主导地位，成本较低且技术成熟，但当其与建筑物进行一体化的有机结合却存在着一系列的问题，例如承压运行问题、运行安全问题、密封可靠问题、结垢清理问题等等；而采用金属制流道的集热装置并采用强制循环系统，虽然很好的解决了这些问题但又存在成本较高等缺陷。此外还存在着工作性能随天气影响较大的缺点。

3） 建筑行业和太阳能产业界之间的问题；建筑行业和太阳能产业界之间缺乏相互配合，建筑行业过去基本没有参与过太阳能利用与建筑一体化的设计与施工，存在对太阳能利用的原理、设计方法不够了解，缺乏必要的基础设计参数，对其节能意义认识不足等缺陷，没有按照利用太阳能的原理和方法进行设计，造成建筑的土建时就没有装置适当的预埋件，给太阳能装置的安装造成了一定的障碍，并在安装时可能损害建筑结构和增加建筑负荷；以上这些都为太阳能利用和与建筑一体化在我国城市建筑中的发展带来的一定困难。但本文认为我国可以参考美国《太阳能供暖降温房屋的建筑条例》》等制定和完善我国《国家节能政策法》，鼓励新能源利用，加快利用太阳能等可再生能源的发展。

6 结语

绿色的设计理念对太阳能建筑来说尤为重要。建筑应该从设计一开始就将太阳能系统考虑为建筑不可分割的一个组成部分，将太阳能外露部件与建筑立面进行有机地结合，彰显出太阳能建筑的特色。完美的太阳能建筑，应该从设计中就能品味出它独特的建筑风格，体现出一种理性、高科技、时尚和未来的美。太阳能光热光伏利用与建筑一体化不断完善，采用太阳能利用与建筑一体化设计的太阳能建筑将来必定成为我国今后几年里建筑业发展的主流方向，并从一些试点工程迅速的向全国进行普及，太阳能建筑的大规模出现已经成为一种时代的必然。

参考文献：

[1]《 建筑设计资料集》编委会，《建筑设计资料集》(第二版)，中国建筑工业出版社。

1994．6，p250

[2] 高辉、何泉.太阳能利用与建筑一体化设计，华中建筑 ，2004（1）：71～74

[3] 《中华人民共和国可再生能源法》2005．2．28