光热.光伏与建筑一体化应用项目

摘要：本文介绍了太阳能建筑应用的两种常用形式：光热系统、光伏系统，结合宁波市政府层面的政策要求，以余姚市阳光公寓工程为例，采用了光热・光伏与建筑一体化应用形式，有效解决了屋顶面积不足。

关键词：光热；光伏；一体化；70度

中图分类号： K826.16文章标识码：A文章编号：

1 前言

我国现有大约400亿m2的建筑面积，屋顶面积达40亿m2，加上南立面大约50亿m2的可利用面积。如果这些建筑中有20％安装太阳能电池，其安装量就可达100GWp。目前，全球能源供给形势日趋紧张，全球气候变暖也严重威胁经济发展和人类的生存环境，世界各国都在寻求新的能源替代战略，以求实现可持续发展，并在日后的发展中获取优势地位。环境状况的恶化也正提出警示，再不加大清洁能源和可再生能源的份额，我国的经济发展速度也将受到威胁。提高可再生能源利用率，发展太阳能发电是改善生态、保护环境的有效途径。

目前，国内的太阳能开发利用技术及其推广应用飞速发展，已取得显著成果并转化为生产力，太阳能热水器已形成行业，逐渐成为人们生活的基本消费品，而太阳能与建筑的结合，也在住宅建设中越发呈现出不可替代的地位，并成为住宅建设中的一个最新亮点。

早在1999年召开的世界太阳能大会上就有专家认为，当代世界太阳能科技发展有两大基本趋势，一是光电与光热结合，二是太阳能与建筑的结合。据统计，目前太阳能利用转化率约为10-12%，太阳能的开发利用潜力十分巨大。

“十二五”期间，政府提出了多项关于节能减排、发展清洁能源、可再生能源的目标措施，全力发展太阳能等低碳无碳能源，要求12层以上城市高层建筑必须预留太阳能热水系统，到2015年全国家庭太阳能热水器普及率达到20%―30%的目标。布局光电和光热两大板块是新能源利用的必由之路。

2 太阳能应用情况

目前太阳能在建筑上应用主要是光伏发电系统和光热系统两种。

建筑光伏系统是指在建筑建造完成后，充分利用屋顶的光照面积，接收更多的太阳能辐射，在建筑屋顶附加设计建造独立的光伏发电系统。由于其不占用专业的用地面积，符合建设条件的建筑量大，可大规模推广应用。此种类型对太也能电池板工艺没有特殊的要求，但须综合考虑风压、抗震和风和宅，确定电池组件安装方式，结合当地当的气象情况选择最优的安装角度和方向，确保系统效率达到最高。

太阳能热水系统是利用太阳能集热器，收集太阳辐射能把水加热的一种装置，是目前太阳热能应用发展中最具经济价值、技术最成熟且已商业化的一项应用产品。太阳能热水系统的分类以加热循环方式可分为：自然循环式太阳能热水器、强制循环式太阳能热水系统、储置式太阳能热水器等三种。国内家用太阳能热水器一般采用圆形水箱，相对建筑来讲，比较突兀，很难与建筑完美结合，商用机采用管式，将集热器以30°到50°的倾角倾斜在屋面上，比较呆板。

3政策层面

近几年，城市高层建筑太阳能利用在国家和各地政府的积极推动下已经开始起步，国家先后出台了《中华人民共和国可再生能源法》、《可再生能源发电有关管理规定》、《可再生能源发展专项资金管理办法》、《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》等一系列推进可再生能源应用的政策，鼓励应用光热、光伏等可再生能源。宁波市政府也出台了《宁波市民用建筑节能管理办法》（宁波市人民政府令第176号），明文规定：从2010年8月1日起，新建有生活热水系统的公共建筑、12层以下的居住建筑以及12层以上居住建筑的逆6层，应当将太阳能利用与建筑进行一体化设计。

但是，太阳能安装与高层建筑一体化的问题还有很大的改进空间，不然会影响城市面貌，还会造成光污染。在安装方式上，传统的方法不是牺牲热效应，就是存在安全隐患。因此，太阳能在高层建筑上的应用还是存在一定的瓶颈。

4 光热・光伏与建筑一体化应用工程实例

余姚市阳光公寓位于余姚市梨洲街道，采用光热・光伏与建筑一体化应用，建筑面积15000多平方米，共有48套房子，住户热水都由装在阳台上的太阳能热水器输入，室内照明、空调、冰箱、洗衣机等用电则由装在屋顶的太阳能光伏发电系统提供。阳台与太阳能集热管/板完美结合，采用“70度斜面嵌入式阳台”的新思路（如图1、图2），无论是真空管还是平板太阳能，都能够完美的嵌入阳台，解决太阳能与高层建筑一体化的问题。阳台集热面积211.2，屋顶安装光伏发电面积1256平方米（图3）。

图3屋顶太阳能光伏面板

该项目按太阳能光热系统200L/户，如果用电加热提供，则每天耗电为7kWH，本小区共48户，一年若全部用电则消耗12.26万KWH。但现在用太阳能，余姚一年的总辐照量为4672MJ/，太阳能热水系统集热面积211.2，按照系统效率35%计算，可以转化40.46万MJ，相当于10.7万度电；太阳能光伏系统光伏面积1256平方米，相当于年平均发电量约13.560 万KWH。利用太阳能光热、光伏系统一年可节省用电24.26万KWH，折合成火力发电用煤每年节约用煤96.8吨，减少污染排放粉尘65.6吨、二氧化碳241.1吨、二氧化硫7吨。

结束语

绿色能源和可持续发展问题是本世纪人类面临的重大课题，开发新能源，对现有能源的充分合理利用已经得到各国政府的极大重视。太阳能发电作为一种取之不尽、用之不竭的清洁环保能源将得到前所未有的发展。