太陽(yáng)能在建筑的利用技術(shù)

太陽(yáng)能是永不枯竭的干凈能源，是 21世紀(jì)以后我們可期待的、較有希望的能源之一。而太陽(yáng)能在建筑中的應(yīng)用又是現(xiàn)階段太陽(yáng)能應(yīng)用中較具發(fā)展?jié)摿Φ膶?shí)用領(lǐng)域。

現(xiàn)代建筑為滿(mǎn)足居住者的舒適要求和使用需要，應(yīng)具備供暖、制冷、熱水供應(yīng)。供電(包括照明、電器)等一系列功能，太陽(yáng)能建筑應(yīng)用領(lǐng)域的總體目標(biāo)，就是用太陽(yáng)能代替常規(guī)能源來(lái)提供建筑物的上述功能要求；隨著世界太陽(yáng)能技術(shù)水平的不斷提高和進(jìn)步，嚴(yán)格意義上的太陽(yáng)能建筑，應(yīng)能夠利用太陽(yáng)能滿(mǎn)足房屋居住者舒適水平和使用功能所需的大部分能源供應(yīng)，即達(dá)到太陽(yáng)能在建筑中的綜合利用。但現(xiàn)階段我國(guó)只能做到太陽(yáng)能在建筑中的部分利用，在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)合理性和實(shí)用性方面還有許多問(wèn)題需要解決，與世界先進(jìn)水平相比有一定差距，尤其在實(shí)際工程應(yīng)用方面。

目前中國(guó)太陽(yáng)能建筑應(yīng)用領(lǐng)域中，技術(shù)較成熟、應(yīng)用較廣泛、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展較快的是太陽(yáng)能熱水供應(yīng)技術(shù)、或者說(shuō)是家用太陽(yáng)能熱水器(系統(tǒng))，其次是被動(dòng)式采暖太陽(yáng)房，太陽(yáng)能空調(diào)已經(jīng)有示范工程建成，而用于供電的太陽(yáng)能光伏技術(shù)與建筑的結(jié)合則處于起步階段。但總的來(lái)說(shuō)，不管那種方式，使太陽(yáng)能應(yīng)用部件與建筑達(dá)到有機(jī)結(jié)合，一直是中國(guó)太陽(yáng)能建筑應(yīng)用領(lǐng)域沒(méi)有很好解決的問(wèn)題，完成太陽(yáng)能應(yīng)用的建筑一體化，應(yīng)是我國(guó)太陽(yáng)能建筑應(yīng)用領(lǐng)域今后的主攻方向。趕超國(guó)際先進(jìn)水平，建設(shè)綜合利用太陽(yáng)能的各類(lèi)示范工程建筑，在樹(shù)立典型樣板的基礎(chǔ)上進(jìn)行普及和推廣，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，是今后我國(guó)太陽(yáng)能建筑應(yīng)用領(lǐng)域的總體發(fā)展目標(biāo)。為此，應(yīng)按照技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)水平等綜合影響因素，分階段逐步實(shí)施推進(jìn)；先完成目前技術(shù)較成熟、工程應(yīng)用較廣泛的太陽(yáng)能熱水器(系統(tǒng))的建筑一體化，然后進(jìn)行太陽(yáng)能光熱利用——供暖、空調(diào)，以及光熱、光電綜合利用供電、供暖、空調(diào)的技術(shù)開(kāi)發(fā)和工程應(yīng)用；先進(jìn)行建筑一體化單項(xiàng)技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，再建設(shè)示范工程，較終達(dá)到綜合利用太陽(yáng)能建筑的推廣和普及。

建筑節(jié)能對(duì)太陽(yáng)能規(guī)范化應(yīng)用的基本要求

技術(shù)與產(chǎn)品性能上滿(mǎn)足：節(jié)能、安全、防水、耐候、換熱效率、經(jīng)濟(jì)要求；應(yīng)用技術(shù)上滿(mǎn)足：建筑設(shè)計(jì)、施工、安裝、使用、熱負(fù)荷要求。

1、技術(shù)要求

(1)工程建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)符合所在氣候區(qū)的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；

(2)太陽(yáng)能集熱器具有可承壓、防凍、防雷擊、抗風(fēng)、抗冰雹等安全性能，工作壽命15年以上，系統(tǒng)其他配套產(chǎn)品使用壽命：25年以上；

(3)與建筑一體化的太陽(yáng)能集熱器／系統(tǒng)及其配套設(shè)施，必須滿(mǎn)足建筑構(gòu)件相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、民用建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和安裝、施工規(guī)范要求；

(4)與建筑一體化的太陽(yáng)能集熱器的性能指標(biāo)：集熱器每單位每天得熱量 >8兆焦／(17兆焦?fàn)顟B(tài))、供熱水溫度≥45℃、供熱水量≥80升／人天的標(biāo)準(zhǔn)；

(5)太陽(yáng)能熱水供水系統(tǒng)要有保障熱水水質(zhì)的措施；要有太陽(yáng)能熱水循環(huán)流量方式及控制的措施；

(6)太陽(yáng)能集熱器／系統(tǒng)各種預(yù)埋件及熱水系統(tǒng)管線(冷、熱、回水管，各種信號(hào)控制線纜)要有與建筑、結(jié)構(gòu)、電氣的配合措施；

(7)利用太陽(yáng)能采暖的建筑，在采暖季節(jié)其采暖溫度應(yīng)達(dá)到18℃，太陽(yáng)能對(duì)采暖能源的貢獻(xiàn)率≥35-40％；

(8)利用太陽(yáng)能采暖制冷的建筑，制冷季節(jié)其制冷溫度應(yīng)達(dá)到26-28℃，在采暖季節(jié)其采暖溫度應(yīng)達(dá)到18℃，太陽(yáng)能對(duì)能源貢獻(xiàn)率均≥35-40％；

(9)與未做建筑節(jié)能和采用常規(guī)能源供應(yīng)熱水建筑物相比，太陽(yáng)能試點(diǎn)示范工程綜合節(jié)能率(包括供熱水部分)≥65％。 2、經(jīng)濟(jì)要求

(1)用太陽(yáng)能按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)全天候?yàn)榻ㄖ锾峁崴黾油顿Y不超過(guò)3-5％；

(2)太陽(yáng)能熱水供水系統(tǒng)與電熱水器運(yùn)行費(fèi)用相比，投資經(jīng)濟(jì)回收年≤5年。

太陽(yáng)能在建設(shè)領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用的技術(shù)障礙

長(zhǎng)期以來(lái)，太陽(yáng)熱水器一直是房屋建成后才由用戶(hù)購(gòu)購(gòu)安裝的一個(gè)后置部件，隨著太陽(yáng)熱水器在城市普及率的不斷提高，帶來(lái)了一系列問(wèn)題和矛盾。特別是對(duì)建筑物外觀和房屋相關(guān)使用功能造成的影響和破壞，直接導(dǎo)致了一些城市和小區(qū)、單位的主管部門(mén)出臺(tái)不允許安裝太陽(yáng)熱水器的管理規(guī)定，給太陽(yáng)熱水器的進(jìn)一步發(fā)展造成了嚴(yán)重制約；太陽(yáng)熱水系統(tǒng)的建筑一體化在各地的發(fā)展還不平衡，存在著一些認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)，有相當(dāng)多的技術(shù)問(wèn)題急待解決。大部分建筑設(shè)計(jì)院和房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商對(duì)太陽(yáng)熱水系統(tǒng)和建筑一體化關(guān)注較少，一些太陽(yáng)熱水器生產(chǎn)企業(yè)對(duì)建筑一體化的認(rèn)識(shí)也還停留在概念上，并沒(méi)有投入實(shí)質(zhì)性的努力。這一現(xiàn)狀的產(chǎn)生有多方面原因，除了政策法規(guī)、經(jīng)濟(jì)因素外，在技術(shù)方面主要有以下原因：

1、產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步遲緩。除少數(shù)大型骨干企業(yè)裝備較好、技術(shù)水平較高、質(zhì)量好，大部分還是非常落后的生產(chǎn)方式，質(zhì)量得不到保證。同時(shí)滿(mǎn)足與建筑一體化的系統(tǒng)及部件的研發(fā)工作，還遠(yuǎn)未達(dá)到建筑設(shè)計(jì)的要求，還未被建筑市場(chǎng)認(rèn)可，還需要抓緊做大量細(xì)致的裝備機(jī)械化，技術(shù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化研發(fā)工作。

2、應(yīng)用技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化配套工作還未完成。雖然在建設(shè)部相關(guān)部門(mén)支持下，已編制了“太陽(yáng)熱水器應(yīng)用技術(shù)規(guī)程”工作，編制標(biāo)準(zhǔn)圖集、使用手冊(cè)、列“推廣技術(shù)目錄”，進(jìn)行試點(diǎn)示范等工作都在啟動(dòng)中，但是由于技術(shù)研發(fā)工作緩慢，缺少資金支持；太陽(yáng)能集熱器及系統(tǒng)施工驗(yàn)收規(guī)程、太陽(yáng)能系統(tǒng)施工工法等應(yīng)用技術(shù)工作還有相當(dāng)一段時(shí)間才能完成，才能大規(guī)模指導(dǎo)工程實(shí)踐，這是目前的主要技術(shù)障礙。

3、建筑設(shè)計(jì)主體的各專(zhuān)業(yè)建筑設(shè)計(jì)院，基本上還沒(méi)有介入太陽(yáng)熱水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)缺乏了解；另外設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行太陽(yáng)熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，缺乏必要的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)。

標(biāo)準(zhǔn)為先導(dǎo)，規(guī)范化、大規(guī)模應(yīng)用太陽(yáng)能

近年來(lái)在推進(jìn)太陽(yáng)熱水系統(tǒng)建筑一體化的過(guò)程中，已經(jīng)取得了一批有重大意義的成果和實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。在新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)上，我國(guó)已成功開(kāi)發(fā)出建筑構(gòu)件型的太陽(yáng)能集熱器，如新元熱板；在原有產(chǎn)品的技術(shù)進(jìn)步上，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)、水箱、支架和控制部件的重新設(shè)計(jì)，以及對(duì)產(chǎn)品安全性、可靠性、穩(wěn)定性、耐久性的質(zhì)量控制，已大大提高了目前太陽(yáng)能集熱器對(duì)建筑一體化的適應(yīng)能力；各地一批示范工程的建設(shè)，則為建筑一體化的實(shí)施樹(shù)立了樣板，積累了經(jīng)驗(yàn)；特別是近兩年在云南省完成的昆明市紅塔金典園住宅區(qū)、蒙自縣紅竺園小區(qū)等示范工程，已達(dá)到相當(dāng)高的水平。

此外，還有一些正在開(kāi)展和即將啟動(dòng)的項(xiàng)目，包括科技攻關(guān)、產(chǎn)品檢測(cè)、標(biāo)準(zhǔn)編制、國(guó)際合作等，將會(huì)對(duì)今后太陽(yáng)熱水系統(tǒng)的建筑一體化進(jìn)程產(chǎn)生重大影響。

較近幾年推進(jìn)太陽(yáng)能在建筑中大規(guī)模應(yīng)用的工作實(shí)踐告訴我們，當(dāng)務(wù)之急是抓緊進(jìn)行建筑構(gòu)件型太陽(yáng)能集熱器的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、用于建筑一體化太陽(yáng)熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件的開(kāi)發(fā)。驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、施工工法的編制和以示范工程列為主要研究?jī)?nèi)容的標(biāo)準(zhǔn)圖集。其中的設(shè)計(jì)軟件將包括兩個(gè)部分：太陽(yáng)熱水器性能參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)和優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算軟件。軟件的功能定位是為工程設(shè)計(jì)服務(wù)，可進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，將有效解決目前系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺乏基礎(chǔ)參數(shù)和依據(jù)的問(wèn)題。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范則包括設(shè)計(jì)、施工安裝和工程驗(yàn)收三個(gè)部分，使建筑一體化太陽(yáng)熱水系統(tǒng)的建設(shè)全過(guò)程都能作到有章可依。

在建筑領(lǐng)域安全、可靠、多方位地使用太陽(yáng)能，一直是建設(shè)科技部門(mén)地工作內(nèi)容，希望太陽(yáng)能和建筑兩個(gè)行業(yè)克服現(xiàn)有體制的束縛，統(tǒng)一太陽(yáng)熱水系統(tǒng)建筑一體化的認(rèn)識(shí)，解決目前面臨困難，推動(dòng)解決限制太陽(yáng)能在建筑上大規(guī)模使用的問(wèn)題，共創(chuàng)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展的明天。

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