太阳能设备与建筑一体化研究

【摘要】太阳能设备与建筑一体化是今后太阳能技术的发展方向，也符合我国建筑节能环保的要求，已经逐渐成为了国家重点研究的方向。本文首先分析了推广应用太阳能与建筑一体化的必要性，结合现阶段太阳能建筑一体化的应用方式进行阐述，对推动太阳能利用与建筑一体化技术的方式提出了相应措施，具有一定的现实理论指导意义。

【关键词】太阳能设备；建筑一体化；应用方式；措施

中图分类号：TK51 文献标识码： A

一、前言

随着我们建筑节能概念的推广，大力开发太阳能建筑一体化的趋势势在必行。太阳能设备与建筑的有机结合,能达到节能减排的目的，更好实现经济效益和社会效益的可持续发展。

二、我国推广应用太阳能与建筑一体化的必要性

1、建筑更新高峰期，BIPV技术的应用将改变能源利用格局

当前我国正处于城镇化建设的高潮期，每年的建筑总量达 20亿平方米之多，超过了世界上发达国家同期建筑之总和。而且此阶段还将持续 30年以上，总的建筑量将翻番。未来 30年我国的建筑总量将超过历史形成的既有建筑之总量。这些建筑的能源使用效率将决定我国能耗和二氧化碳气体排放的水平。正因为这一“空前绝后”的建设机遇和太阳能建筑一体化的推广将引发建筑学新的革命，并且改变传统能源利用的格局。

2、新能源发展必然趋势

据各国可靠数据，如果按现在人类开发和使用传统的石油，天然气的速度，我们大约还可以开发50年左右，在这样的必然趋势下，我们必须赶上新能源研究开发，并实际大规模投入使用的步伐，我国目前正处于建筑物新建的高峰期，如果能把握住这次机遇，太阳能建筑一体化的应用将迎来巨大变革，进一步促使建造成本的下降。成本是产业发展的真正动力。无论是景气也好，不景气也好，光伏产业中各个环节的价格必须不断下降，所以，我国应该效仿发达国家在这方面的政策引导，在目前这种环境下，给以太阳能产业必要的优惠政策，促进光伏建筑一体化在整个建筑领域的普遍使用。

三、现阶段太阳能建筑一体化的应用方式 有专家指出，现在中国的建筑，99%都是高能耗建筑。高能耗往往带来高污染，而且居住者和使用者都不会感到舒适。对于中国这个资源紧缺、人口众多的国家，高能耗并不是可持续发展之路。因此，无论从地球环境的角度，还是从居住者长久的居住利益角度，或者子孙后代角度，都要建造低能耗、高舒适度的建筑，为将来的可持续发展做准备，对地球好，对环境好，也对居住者好。 现阶段太阳能与建筑一体化的综合应用方式主要包括：太阳能光热与建筑一体化、太阳能光伏与建筑一体化、太阳能与常规能源综合应用一体化。 1.太阳能光热与建筑一体化 现阶段我国利用太阳能方面主要还是表现在使用太阳能热水器、取暖器把太阳能转化成热能来加以利用，据统计，2009年全国太阳能热水器和热水系统总保有量达到1.45亿平方米，一年可减少二氧化碳的排放4451万吨。 2.太阳能光伏与建筑一体化 即将太阳能光伏产品集成到建筑上，充分利用建筑物外表面，安装多种光伏发电产品，所产生的电能可供自身使用或并网输送。太阳能光伏建筑一体化在我国尚处在起步发展阶段。 3.太阳能与常规能源综合应用一体化 当前，因技术或投资资金限制，大部分地区新建建筑物还不能实现所有能耗均来自太阳能，因些，太阳能与常规能源综合应用一体化研究与应用，可为居住者提供更高舒适度享受，是在实现”零能耗”建筑之前的一个过渡阶段!

四、推动太阳能利用与建筑一体化技术的相应措施 建设系统要对没有应用太阳能热水系统的建筑工程，严格的执行专家论证体系，且深化对太阳能热水系统应用的引导以及品质监督。建筑系统要规范太阳能热水系统的管理工作。各责任方要切实的把太阳能热水系统纳入到工程的一个环节之中进行管理。在新建设的小区中，建筑师以及开发商要在设计初期就把太阳能技术纳入到设计里，要进行统一的规划、统一设计、安装，尽最大限度降低太阳能热水系统的安装投资以及成本。太阳能热水系统不能只是设计、预留管道，而是要和建筑同步的进行设计、统一施工以及统一的进行管理。建筑中太阳能热水系统工程的费用要纳入到房屋销售的价格中去，不要实施另行收费的措施。这样能够防止居民在建筑完工后各自在屋顶安置太阳能热水器，避免太阳能热水器和建筑的风格不统一的现象出现，让其成为整个建筑中的一个元素，和建筑浑然天成。利用太阳能系统代替屋顶覆盖层，对平屋顶可使用覆盖式，而对斜屋顶最好采用镶嵌式。这样能够降低成本，提升效益，为居民提高生活质量。

1.太阳能设备墙面化 太阳能集热器与墙面一体化设计时，主要考虑如下几个部分：窗间墙、窗坎墙、女儿墙，另外，也可以把整片的太阳能集热器作为墙面的另一层皮肤，做成具有特殊机理的立面设计。对于凸出墙面的“飘窗”，通常将集热器安装在上下两个飘窗之间，高度约为一米，宽度与窗户相同，最好平行于墙面安装，如此可将集热器同时当做空调挡板使用。当墙面有落地窗元素时，可以将太阳能集热器安放在落地窗下部一米高的范围内，类似于落地窗外侧的保护栏杆，此位置也可以安装太阳能光电设备。 对于立面上的普通窗洞口，在窗坎墙和窗间墙的位置都可以安装太阳能集热器，窗坎墙位置的集热器宽度和窗户相同，大约在一米五至两米一之间，高度协调立面元素而定，集热器可以平行于墙面，也可以略作倾斜以更好的适应太阳辐射角度；窗间墙位置的集热器高度与窗户相同，宽度协调立面元素而定，集热器最好不要倾斜尽量平行于墙面，以防妨碍两侧窗户采光。上述几种情况，根据研究，太阳能集热器或者光电板的基本可以考虑以0.9米为基本模数。将太阳能集热器当做墙面的第二层表皮来考虑时，情况有点类似立面设计中运用木格栅的形式，大面积的集热器，通透的机理，既得到了很大的集热面积，又有很特别的立面艺术效果。 2.太阳能设备屋顶化 很多建筑师都将建筑的屋顶称作建筑的第五立面，可见屋顶的设计在立面设计中占有不可忽视的重要地位，通常我们又将屋顶分为坡屋顶与平屋顶。 平屋顶相对于坡屋顶而言，其上的太阳能辐射密度要小许多。太阳能集热器的安装应考虑与平屋面形成一定的夹角。 在太阳能设备安装于平屋面之上时，也要慎重考虑建筑屋面的防水处理。太阳能设备支架固定时，在相应的固定件与屋面连接处应当做好密封处理。设备底座应当做好防水处理，并设置相应的附加防水层和相应的保护层，以备检修。还有设备管线也应做密封防水处理。（1）太阳能集热器直接平铺在平屋面 根据平屋顶的情况，将太阳能集热器直接平铺倒每一块平屋面上，或者将太阳能集热器连成一大片，完全架浮在所有屋面上空。这样做，设备安装简单，屋面相关构造做法简单，有时却增加了屋顶的形象变化。（2）太阳能集热器作为飘板或凉棚构件安装 在高层住宅设计的屋顶设计中，有很多建筑师喜欢做屋顶飘板设计，造型独体，立面丰富。现在，可以用太阳能集热器来做建筑屋顶飘板，将技术构件变成艺术元素。出了飘板，在平屋顶的某些位置可以用太阳能集热器来做遮阳凉棚，也是一举两得的设计构想。

五、太阳能与建筑一体化系统的发展前景太阳能与建筑一体化系统不仅能提高经济效益，还能实现低碳、环保、绿色、可持续发展的社会理念，对于部分电量短缺的地区也是很有益处的，还可以提高我国的电力水平。在建筑物的使用太阳能发电的一体化系统，设置光伏阵列来产生电力，不仅可以满足建筑的用电需求，还可以增加建筑的经济效益，带来更好的经济收益。在我国开展太阳能建筑一体化的发电项目，不仅清洁环保，而且低成本高效益，作为一种新的发电能源，不仅可以改善我国目前的用电状态，还能减少我国的资源浪费，使得再生的太阳能发电得到充分的使用，增强我国的电力开发水平。

六、结束语

综上所述，太阳能作为一种新兴可再生能源将不断被应用到现代建筑中，太阳能设备与建筑一体化的各种方式还在不断研发中，其中已经有一部分在应用中，很好的体现了节能环保的社会要求，这将在今后的建筑设计和开发中得到应用推广。

参考文献：

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