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  七、 国内太阳能与建筑结合的应用现状

  党和国家已经把能源紧张上升为能源安全的战略高度。自2004年底开始，要求建筑行业开展节能省地型住宅的研究与建设；2005年初又讨论通过了中国第一部《可再生能源法》，并于2006年颁布实施，以立法的方式保证了可再生能源在建筑中的应用；同时大力提倡建立节约型社会，加大环境保护、节约能源的宣传，在居民中建立起节能、环保的新生活理念。

  从2006年起，海南、广东、山东等一些地区相继出台法规，规定低于12层高度的新建筑必须安装太阳能热水系统。在此大背景下，建筑行业开始探索以太阳能利用作为解决居民生活用能日益增高问题的新途径。经过这么多年的不懈努力，太阳能利用技术日臻完善，目前我国太阳能在建筑中的应用技术大概可以分为以下五个方面。

  1、 太阳能热水系统与建筑相结合的技术

  目前我国在太阳能热水器方面，2010年全球累计安装面积为2.46亿平方米，其中中国占64%；2010年全球新增装机量3300万平方米，中国为2500万平方米，占了新增量的80%，而排在第二位的德国仅占3.1%。中国拥有世界上唯一的商业化运作最好的太阳能热水器市场，也是世界上最大的太阳能热水器市场，还拥有全球最大的太阳能热水器生产能力。

  虽然太阳能热水器行业已经日趋成熟，但是太阳能热水器如何与建筑的使用功能及建筑美观相结合，仍是我们需要重点研究的问题。具体应注意以下几点：首先建筑的使用功能应与太阳能热水器的利用有机的结合在一起，形成多功能的建筑构件，巧妙高效的利用空间，使建筑物的向阳面或屋顶得以充分利用；其次要同步规划设计，同步施工安装，节省太阳能热水系统的安装成本和建筑成本，一次安装到位，避免后期施工对用户生活造成的不便以及对建筑物产生结构性破坏；三是综合考虑建筑结构和太阳能设备协调和谐，构造合理，使太阳能热水系统和建筑物融合为一体，不影响建筑的外观；最后应优先采用集中式系统，有利于平衡负荷和提高设备的利用效率。

  2、 集群式太阳能供热制冷装置的研究应用

  集群式太阳能供热制冷装置通过热超导太阳能集热管、太阳能空气源热泵、吸收制冷机等设备将太阳能的光能首先转化为热能，使用太阳能再加上电辅助加热方式，可直接用于采暖或制取热水。在夏天通过吸收式制冷机可将常温水转化为冷水，从而实现空调制冷。通过这样的方式实现太阳能冬季采暖、夏季制冷，一年四季制取热水，建筑的采暖、制冷能耗均来自太阳能，达到环保、节能的效果，为太阳能的使用开拓了一个新的领域。

  3、 被动式太阳能建筑设计及建造技术

  我国的第一幢被动式太阳房建成于1977年，地点在甘肃省民勤县，是一栋南窗直接受益结合实体集热蓄热墙的组合式太阳房。在20世纪80年代初，又通过国际合作项目，如中德新能源村、联合国开发署支持的甘肃太阳能采暖降温研究基地的建立使太阳房得到进一步发展。在“六五”、“七五”、“八五”，包括到“十一五”期间，国家科技攻关计划中都列入了太阳能建筑项目，取得了一系列成效。

  当前，我国被动式太阳房已进入规模普及阶段。由群体太阳能建筑向太阳能住宅小区、太阳村、太阳城发展。特别是常规能源相对缺乏、经济相对落后、环境污染比较严重的西部地区，发展速度更为迅速，有的地区年平均递增率达15%。各地还制定了包括推广太阳能建筑的阳光计划，如投资额达4.28亿元的兰州市“阳光计划”，甘肃省临夏市建成了占地9.8公顷、建筑面积9.2万扩的太阳能小区，以及西藏计划投资900万元资助新建太阳房27万平方米等大型工程项目。

  另外 ，我国首座全太阳能建筑已在北京落成，其占地8000平方米。该全太阳能建筑，主体建筑室内的洗浴、供热、供电等所有能源都由太阳能来提供。太阳能新村建筑南墙、屋顶坡面等位置都安装着数个太阳能集热器。这些集热器在夏季可为空调设备提供驱动热源，在冬季可为采暖提供保障。此外，建筑内还安装了全国最大的太阳能发电系统，投入运营后可提供50千瓦的电力，满足日常用电所需。该工程是奥运场馆的试验性建筑，并且今年我国奥运场馆的部分项目也将使用太阳能技术。

  目前，被动式太阳能建筑设计及建造技术要点是：开发利用各种新型的集热蓄热墙体和空气集热器，提高围护结构的保温隔热性能，合理设计窗墙比，使用高效节能窗并考虑夜间移动保温设计，加强自动控制与运行维护，采用有效的遮阳或其它被动式降温技术来解决夏季过热问题等。解决了以上的关键技术问题将大大提高被动式太阳能应用技术在建筑节能中的作用，不仅仅在农村，甚至在城市节能建筑中也可大力推广被动式太阳能应用技术。

  4、 太阳能光伏发电板与建筑的集成技术

  该技术是指将太阳能光伏发电板安装在建筑物的屋顶或向阳墙面上，同时满足结构维护和太阳能发电的功能要求。目前我国已有太阳能光伏幕墙的试点建筑，太阳能光伏幕墙是将太阳能电池与各类普通建筑玻璃结合制成可以发电建筑材料，产品包括各种晶体硅与非晶体硅太阳能光伏夹层玻璃、晶体硅与非晶体硅太阳能光伏中空玻璃等，不仅具有发电功能，还具有独特的美学效果，同时不影响作为建筑材料的各项功能。

  5、 太阳能照明技术

  太阳能照明技术在我国已经大范围应用起来，它具有不用敷设线路、不受变电站远近限制，尤其适用于边远的山区、江、河、湖、海中的孤岛照明，它利用高效节能的LED面光源或点光源实现室内的白、昼照明，多种多样、造型各异的太阳能室外灯具还可实现夜间公园、景区、道路、广场以及广告照明，既节约了能源又美化了环境。

  我国的太阳能热水器产业发展迅速，从20世纪80年代中后期开始起步，到现在逐步成为世界上生产和使用太阳能热水器最多的国家。但是太阳能热水器在我国建筑中，特别是城市建筑中的应用还处于起步阶段，现阶段太阳能热水器的使用多以家用为主。

  太阳能热水器与建筑结合方面还主要存在以下问题：

  首先，目前已安装的太阳能热水器多以普通直插式为主，属于热水器的初级产品，不仅自身的造型美观性差，而且与建筑结合性差，不适合于小高层、高层和形体复杂的建筑安装使用。

 随意放置的太阳能热水器

  其次，太阳能热水器的安装应用多为居民自发性后置安装。房屋建成后由住户自行购买和安装，一方面，其安装过程中多存在由于安装不规范带来的安全隐患问题，如承载防风、避雷等安全措施不健全；另一方面，住户自发安装，缺乏统一设计、统一布局、统一安装，各家各户选用的太阳能热水器的规格、尺寸各异，安装位置随意确定，造成杂乱无章的无序状态，形成了严重的“视觉污染”，致使很多新开发的中高档小区禁止在建筑上安装太阳能热水器；再者，由于是事后安装，由于施工时多没有预留安装位置和穿楼板孔洞，因此出现破坏屋顶防水层，挤占卫生间通气管空间等问题，更有甚者将白色管道随意暴露在外界。

  第三，太阳能热水器的安装应用多出现在低层或多层住宅中，安装方式亦较单一，多为屋顶布置，自然循环系统。目前，随着节能省地政策的逐步推广，小高层、高层住宅的占有量开始越来越多，屋顶安装集热器的面积不够、热水管道太多太长等因素成为太阳能热水器进入居住建筑的主要因素之一。

  第四，太阳热水系统与建筑结合的大部分工作是由太阳热水系统生产企业来完成，诸多试点项目由企业来设计、安装。建筑设计单位对此大都只是在构造和系统的安全方面提出一定的要求。这样无疑给太阳热水系统生产企业增加了不少额外的负担，多数生产企业对系统和产品较为得心应手，但是涉及到与建筑如何配合则心有余而力不足，难免使太阳热水系统与建筑结合方一面存在一些不足之处。

  第五，在农村市场，由于知识普及不够完善，大小规格不一的太阳能热水器充斥市场。有些企业不惜以牺牲产品质量，靠着低端价位的产品打拼市场。乘着家电下乡的“顺风车”透支未来市场销量，骗补趁机捞取“黑心钱”饮鸩止渴，造成企业发展迟缓，恶性循环，质量寿命得不到保障，经过三两年之后，效率低下，不能用或者夏天凑合用，而且农民权益不能得到及时的保障，售后维修不能及时的解决等等问题的出现，造成了农村市场的萎缩。

  第六，我国现行我国现行太阳能热水器标准过低，没有强制性要求，太阳能存种种隐患。比如黄明太阳能董事长黄鸣曾曝光的行业两个潜规则，第一个是水箱内胆薄如纸，厂家因私利反对将厚度写入强制标准；第二个是电热管无3C认证，自行改装或致漏电。

  第七，目前，国家相关部门和协会缺乏监管。该行业中存在低价中标，“不论品质，只论低价，皆以低价论英雄”，导致短命工程、垃圾工程充斥市场。如前一段江苏省质检院因“骗补”事件，被江苏省质监局给予警告处分，并暂停该院太阳能热水器产品检验项目计量认证资质6个月。

  总之，太阳能利用在我国建筑行业，特别是在城市住宅中的一体化设计，还正处于蹒跚学步的阶段。目前，研究集合住宅中太阳能利用的资料还很少。发达国家可供借鉴的一体化设计方案在我国并不完全适合，尤其是国外利用太阳能的居住建筑人多数为独立或联排式小住宅，虽然这对于我国分散用能的广大农村、乡镇非常重要，然而我国目前城市住宅建设的主流是多高层集合住宅。因此，在我国研究和推广符合国情的一体化设计建筑，尤其是被动式太阳能多高层住宅势在必行，这就为我们建筑师提出了新的挑战和更高的要求。