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  六、国外太阳能与建筑结合的应用现状

  在国外，太阳能热水器已开始在建筑领域中得到越来越广泛的应用，太阳能应用比较发达的国家，太阳能热水器利用已经从仅用于单层小型建筑向多层大型建筑发展，从仅用于居住建筑向公共建筑发展。就太阳能在建筑中的应用，各国政府也都给于了极大的重视和扶持，如：政府配套的优惠政策，使得这些发达国家在太阳能热水器与建筑整合一体化设计方面已经有了一些有益的探索和尝试，更倾向与系统的功能性以及与建筑美观的协调。其太阳能热水器与建筑结合的方式主要为：

  (1)现有建筑物安装，尽量不破坏原建筑的立面及整体形象；

  (2)全天候运行系统；

  (3)太阳能系统部件与建筑物构件结合设计，使之成为建筑构件的一部分。如德国一幢小住宅坡屋顶上放置了太阳能集热板，与窗户有机地结合在一起形成一个整合构件，镶嵌在坡屋顶的屋面瓦中，太阳能集热系统与坡屋面、窗户紧密结合浑然一体；

  (4)集热器形式以平板型为主，安装部位有屋面、墙面、地面，可替代屋面板(德国、挪威)与屋顶窗结合(丹麦)，易于与建筑结合；

  (5)集热器及其部件标准化、模数化，便于维修更新；

  (6)多元化组合能源系统(燃气、燃油、燃木屑、生物质能、电等)

  在国外，太阳能已开始在建筑领域中得到越来越广泛的应用。特别是美国、德国、希腊、以色列、日韩国等国家，太阳房已从被动太阳房向主动太阳房发展，丛仅用于偏远地区向城市地区发展，从仅用于单层小型建筑向多型大型建筑发展，一从仅用于居住建筑向公共建筑发展。

  这些国家自70年代能源危机之后，就开始寻找新能源，并开始发展可再生能源。至80年代，由于石油价格依然十分低廉，因而减缓了对可再生能源的研究速度，但是，他们始终对节能保持高度草视。直至90年代里约热内卢会议以后，环境问题已成为全球的热门话题，各国都认识到，本国的环境不仅是本国的问题，而是殃及邻国乃至全球的大间题，因此，可再生能源的研究和发展又一次被提上重要议事日程。之后，各国纷纷制定中长期可再生能源研究和发展计划，目标是减少常规能源消耗和二氧化碳的排放。

  被动太阳能技术在欧洲国家普遍被看好，一些国家集中力量开发利用先进透明装置的节能窗。法国和意大利在开发电子调光的透明装置。法国的研究人员估计，这种技术每年可为南部地区节约高达45%的能源需求。在太阳房技术和应用方面欧洲处于领先地位，特别是在玻璃涂层、窗技术、透明隔热材料等方面居世界领先地位。英国利物浦附近的沃拉西的圣乔治郡中学，则是直接受益式太阳房最大和最早的样板之一。德国正在继续其1993年开始的太阳能供热计划，该计划的目的是促进大型建筑物使用的太阳能辅助中央供热系统。按照这个计划将在公共建筑物上安装多达100套大型太阳能辅助中央供热系统，并对它们进行监测。

  1、美国建筑中太阳能能源利用的现状

  美国作为一个发达国家，建筑用能已占全国总能耗的30%-90%，对经济发展形成了一定的制约作用。因此，美国太阳能建筑的发展极为迅速。

  美国于80年代初就山新墨西哥洲的洛斯阿拉莫斯科学实验室编制出版了被动式太阳房设计手册。此外，美国还出版了许多实用的被动太阳房建筑图集，既有介绍成功的设计实例，也有对太阳房原理、构造的详细说明。这些工具书的发行和一些样板示范房屋的建立，对美国公众接受太阳房起到了很好的促进作用。美国是世界上能量消耗最大的国家，国会先后通过了“太阳能供暖降温房屋的建筑条例”和“节约能源房屋建筑法规”等鼓励新能源利用的法律文件，在经济上

  也采取有效措施，不仅在太阳能利用研究方面投入大量经费，而且由国会通过一项对太阳能系统买主减税的优惠办法。因此，美国太阳能建筑的发展极为迅速，无论是对太阳能建筑的研究、设计优化，还是材料、房屋部件结构的产品开发、应用，以及真正形成商业运作的房地产开发，美国均处于世界领先地位，并在国内形成了完整的太阳能建筑产业化体系。

  为了减少能耗，降低污染、调整能源结构，实现环境保护的可持续发展，美国对太阳能作了积极的探索，其中“百万太阳能屋顶计划”就是规模最大、涉及部分最多、正在逐步实现的项目计划。该计划是美国面向21世纪的一项由政府倡导、发展的中长期计划。这一计划的实施，到2010年将在100万个屋顶或建筑物其他可能的部位安装太阳能系统，包括太阳能光伏发电系统、太阳能热水系统和太阳能空气集热系统。这一计划的实现，太阳能技术的应用将进一步扩大，达到减少温室气体排放，扩展能源选择，创造新的高新技术工作岗位等目的，给美国带来相当可观的环境效益和经济效益。到2010年，百万屋顶计划将生产相当于2-3个燃煤发电厂的电力，不仅满足建筑物自身的电力需求，而且有的地方已经在出售由太阳能所产生的电力。

  美国太阳能产业协会(SEIA)的主席Rhone Resch，“在奥马巴总统任职期间，美国由太阳能供电的住宅、商业建筑和军事基地的总量增长了400%，从2008年的1.1GW提高到目前的5.7GW，”他表示，“随着经济的复苏，美国需要更加多元化的能源结构，其中就包括太阳能。”

  最近，美国科学家又把寻找新能源的目光投向了浩瀚太空。科学家设想，通过向太空发射带有能量搜集装置的卫星，装置在巨型卫星上的太阳能电池板可以搜集太空能量，并将其搜集的能量转化为微波传送回地球，再转化为直流电，从而为人类提供“廉价、清洁、安全、可靠、可持续、可增加”的能源。

  2、日本建筑中太阳能能源利用的现状

  作为世界第二大经济体，日本是世界上主要能源消耗大国，而且其能源严重依赖进口。但是近年来日本节能技术使能源利用效率大幅提高，新能源开发利用出现扭亏为盈的、倍增趋势。

  在太阳能利用领域，日本居民光伏屋顶系统到2003年底，总计安装88.7万千瓦，日本政府计划到2010年总计安装482万千瓦。

  在日本，普通的居住小区对节能十分重视，太阳能利用比较普遍。对居住小区的节能工作由日本建设省颁布建筑法规与规范做了明确的规定。在建筑物的保暖节能方面，规范中对建筑物的围墙结构、分层厚度及选用保暖材料等均作出具体的规定。在采光方面，也有许多具体的节电措施。在节电方面，日本居住小区中比较普遍地应用太阳能，它大多属于被动式太阳房系统。通过屋顶吸阳板高效率地采集太阳能，通过自身的太阳能电池自动控制系统，根据室内房间需要自动地向室内输入热(冷)风同时可以供应热水。居住小区的太阳能利用不仅可以节省电能，同时也可以改善、保护和优化环境，是一种新的绿色能源，也是小区建设中符合可持续性发展节能的一个方向，因此备受日本政府的重视、支持和鼓励。

  3、欧洲各国建筑中太阳能能源利用的现状

  欧洲各国对太阳能开发和利用走在世界的前列。在太阳能的利用过程中，热利用技术是很重要的一块内容，针对太阳能热水系统初始投资大，回收时间较长，尚未制定用于太阳采暖的标准以及一些决策者对太阳能知识不了解，太阳能热水系统还未完全被消费者接受等问题，欧洲一些国家克服障碍，推动太阳能热水器的应用。

  现在欧洲一些国家普遍认为被动式太阳能采暖技术将成为本世纪建筑设计的趋向，世界上普遍认为使用“热泵”具有节约能源、节约材料、减轻城市空气污染等优势，对建筑供热是一种很有发展前途的热源设备。将热泵与太阳能集热器联合运行，这样可以解决冬季太阳能供热中存在的水温低、利用时间短、利用经济性差等问题。

  德国太阳能产业协会公布的数据显示，2012年德国共有约130万套太阳能设备为约800万户家庭供电，同比增长4.5%。德国为发展太阳能产业所付出的努力，迄今初见成效。光伏发电目前已经能满足德国5%的用电需求，在电力供应中所占比例三年内翻了四番。德国建筑学家设计制造成功一种向日葵式的旋转房屋。它装有如同雷达一样的红外线跟踪器，只要天一亮，房屋上的马达就开始启动，使房屋迎着太阳缓慢转动，始终与太阳保持最佳角度，使阳光最大限度地照进屋内。夜间，房屋又在不知不觉中慢慢复位。这种建筑能够充分利用太阳能，保证房屋的日常供热和用电，又能将光能储存起来，供阴雨天和夜晚使用。

  法国对太阳能的利用也逐步发展。法国国家实用技术研究所最近发明的一种建筑外墙玻璃可以同时起到太阳能热水器的作用，这一研究成果非常适合目前法国提倡的建筑节能要求。法国政府通过改善房屋结构和利用自然能源。达到节省电能和保护环境的目的。利用太阳能将水加热是法国政府重点支持的建筑节能技术之一。

  目前，许多国家都取得了许多新成就。除了各种利用太阳能的被动太阳房外，还研制成许多新型太阳能热利用的产品，并采用光伏发电，发展了与光电技术相结合的建筑。德国弗莱堡著名的“完全自足太阳房”就是一座完全依靠太阳能采暖、发电，而不依赖常规能源的零消耗建筑。它既满足了建筑和能源方面的高要求，又不以牺牲居住舒适度为代价。该房已引起各界人士的密切关注，希望通过此项研究能使人类找到一条利用可再生的清洁能源的新路。

  塞浦路斯等国家还发展了在建筑规划和设计中利用太阳能的软件，以便在房屋建筑的最初阶段一规划阶段就考虑太阳能的利用，并在建筑设计中，对房屋的造型、朝向、形状、平面布局，乃至材料的选择等，都与太阳能的利用结合在一起，使太阳能的利用与建筑功能紧密结合。

  各国还纷纷开展了各种示范工程的试点研究工作。丹麦在一个仅有1500居民的称为马斯塔尔的小岛上，建成了世界上最大的与区域供热网相连的太阳能商业供热工厂，它能满足大约260户丹麦家庭的平均用热要求。这个小岛没有天然气供应，生物量也受到限制，太阳能供热是一种可取的替代能源。他们首先在1994年，通过一个采用75 m2太阳能板向一个游泳池提供热量的示范工程，对太阳能供热的潜力和可行性进行试验。在此示范工程的基础上，建造了这个8000 m2的太阳能供热工厂，每年能产生3250MWH/a(11.7TJ/a)电，代替了350t废油，大约能满足12%的区域用热要求。

  总之，国外对建筑的太阳能利用研究开展较早，从概念到个案，从实验到实测以及计算机模拟方面做了相关层次上的研究，且己经取得相当的成果。