太陽能在建筑的利用技術

太陽能是永不枯竭的干凈能源，是 21世紀以后我們可期待的、較有希望的能源之一。而太陽能在建筑中的應用又是現階段太陽能應用中較具發(fā)展?jié)摿Φ膶嵱妙I域。

現代建筑為滿足居住者的舒適要求和使用需要，應具備供暖、制冷、熱水供應。供電(包括照明、電器)等一系列功能，太陽能建筑應用領域的總體目標，就是用太陽能代替常規(guī)能源來提供建筑物的上述功能要求；隨著世界太陽能技術水平的不斷提高和進步，嚴格意義上的太陽能建筑，應能夠利用太陽能滿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，即達到太陽能在建筑中的綜合利用。但現階段我國只能做到太陽能在建筑中的部分利用，在經濟、技術合理性和實用性方面還有許多問題需要解決，與世界先進水平相比有一定差距，尤其在實際工程應用方面。

目前中國太陽能建筑應用領域中，技術較成熟、應用較廣泛、產業(yè)化發(fā)展較快的是太陽能熱水供應技術、或者說是家用太陽能熱水器(系統(tǒng))，其次是被動式采暖太陽房，太陽能空調已經有示范工程建成，而用于供電的太陽能光伏技術與建筑的結合則處于起步階段。但總的來說，不管那種方式，使太陽能應用部件與建筑達到有機結合，一直是中國太陽能建筑應用領域沒有很好解決的問題，完成太陽能應用的建筑一體化，應是我國太陽能建筑應用領域今后的主攻方向。趕超國際先進水平，建設綜合利用太陽能的各類示范工程建筑，在樹立典型樣板的基礎上進行普及和推廣，促進國民經濟的可持續(xù)發(fā)展，是今后我國太陽能建筑應用領域的總體發(fā)展目標。為此，應按照技術進步和經濟水平等綜合影響因素，分階段逐步實施推進；先完成目前技術較成熟、工程應用較廣泛的太陽能熱水器(系統(tǒng))的建筑一體化，然后進行太陽能光熱利用——供暖、空調，以及光熱、光電綜合利用供電、供暖、空調的技術開發(fā)和工程應用；先進行建筑一體化單項技術和相關產品的開發(fā)，再建設示范工程，較終達到綜合利用太陽能建筑的推廣和普及。

建筑節(jié)能對太陽能規(guī)范化應用的基本要求

技術與產品性能上滿足：節(jié)能、安全、防水、耐候、換熱效率、經濟要求；應用技術上滿足：建筑設計、施工、安裝、使用、熱負荷要求。

1、技術要求

(1)工程建筑圍護結構符合所在氣候區(qū)的建筑節(jié)能設計標準；

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

(3)與建筑一體化的太陽能集熱器／系統(tǒng)及其配套設施，必須滿足建筑構件相關產品標準、民用建筑設計標準和安裝、施工規(guī)范要求；

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

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

(6)太陽能集熱器／系統(tǒng)各種預埋件及熱水系統(tǒng)管線(冷、熱、回水管，各種信號控制線纜)要有與建筑、結構、電氣的配合措施；

(7)利用太陽能采暖的建筑，在采暖季節(jié)其采暖溫度應達到18℃，太陽能對采暖能源的貢獻率≥35-40％；

(8)利用太陽能采暖制冷的建筑，制冷季節(jié)其制冷溫度應達到26-28℃，在采暖季節(jié)其采暖溫度應達到18℃，太陽能對能源貢獻率均≥35-40％；

(9)與未做建筑節(jié)能和采用常規(guī)能源供應熱水建筑物相比，太陽能試點示范工程綜合節(jié)能率(包括供熱水部分)≥65％。 2、經濟要求

(1)用太陽能按有關標準全天候為建筑物提供熱水，增加投資不超過3-5％；

(2)太陽能熱水供水系統(tǒng)與電熱水器運行費用相比，投資經濟回收年≤5年。

太陽能在建設領域大規(guī)模應用的技術障礙

長期以來，太陽熱水器一直是房屋建成后才由用戶購購安裝的一個后置部件，隨著太陽熱水器在城市普及率的不斷提高，帶來了一系列問題和矛盾。特別是對建筑物外觀和房屋相關使用功能造成的影響和破壞，直接導致了一些城市和小區(qū)、單位的主管部門出臺不允許安裝太陽熱水器的管理規(guī)定，給太陽熱水器的進一步發(fā)展造成了嚴重制約；太陽熱水系統(tǒng)的建筑一體化在各地的發(fā)展還不平衡，存在著一些認識上的誤區(qū)，有相當多的技術問題急待解決。大部分建筑設計院和房地產開發(fā)商對太陽熱水系統(tǒng)和建筑一體化關注較少，一些太陽熱水器生產企業(yè)對建筑一體化的認識也還停留在概念上，并沒有投入實質性的努力。這一現狀的產生有多方面原因，除了政策法規(guī)、經濟因素外，在技術方面主要有以下原因：

1、產業(yè)技術進步遲緩。除少數大型骨干企業(yè)裝備較好、技術水平較高、質量好，大部分還是非常落后的生產方式，質量得不到保證。同時滿足與建筑一體化的系統(tǒng)及部件的研發(fā)工作，還遠未達到建筑設計的要求，還未被建筑市場認可，還需要抓緊做大量細致的裝備機械化，技術產品標準化研發(fā)工作。

2、應用技術的標準化配套工作還未完成。雖然在建設部相關部門支持下，已編制了“太陽熱水器應用技術規(guī)程”工作，編制標準圖集、使用手冊、列“推廣技術目錄”，進行試點示范等工作都在啟動中，但是由于技術研發(fā)工作緩慢，缺少資金支持；太陽能集熱器及系統(tǒng)施工驗收規(guī)程、太陽能系統(tǒng)施工工法等應用技術工作還有相當一段時間才能完成，才能大規(guī)模指導工程實踐，這是目前的主要技術障礙。

3、建筑設計主體的各專業(yè)建筑設計院，基本上還沒有介入太陽熱水系統(tǒng)的設計，對太陽能集熱系統(tǒng)缺乏了解；另外設計人員在進行太陽熱水系統(tǒng)設計時，缺乏必要的基礎設計參數。

標準為先導，規(guī)范化、大規(guī)模應用太陽能

近年來在推進太陽熱水系統(tǒng)建筑一體化的過程中，已經取得了一批有重大意義的成果和實質性的進展。在新產品的開發(fā)上，我國已成功開發(fā)出建筑構件型的太陽能集熱器，如新元熱板；在原有產品的技術進步上，通過對系統(tǒng)、水箱、支架和控制部件的重新設計，以及對產品安全性、可靠性、穩(wěn)定性、耐久性的質量控制，已大大提高了目前太陽能集熱器對建筑一體化的適應能力；各地一批示范工程的建設，則為建筑一體化的實施樹立了樣板，積累了經驗；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，已達到相當高的水平。

此外，還有一些正在開展和即將啟動的項目，包括科技攻關、產品檢測、標準編制、國際合作等，將會對今后太陽熱水系統(tǒng)的建筑一體化進程產生重大影響。

較近幾年推進太陽能在建筑中大規(guī)模應用的工作實踐告訴我們，當務之急是抓緊進行建筑構件型太陽能集熱器的產品開發(fā)、用于建筑一體化太陽熱水系統(tǒng)設計軟件的開發(fā)。驗收標準規(guī)范、施工工法的編制和以示范工程列為主要研究內容的標準圖集。其中的設計軟件將包括兩個部分：太陽熱水器性能參數數據庫和優(yōu)化設計計算軟件。軟件的功能定位是為工程設計服務，可進行經濟分析，將有效解決目前系統(tǒng)設計缺乏基礎參數和依據的問題。標準規(guī)范則包括設計、施工安裝和工程驗收三個部分，使建筑一體化太陽熱水系統(tǒng)的建設全過程都能作到有章可依。

在建筑領域安全、可靠、多方位地使用太陽能，一直是建設科技部門地工作內容，希望太陽能和建筑兩個行業(yè)克服現有體制的束縛，統(tǒng)一太陽熱水系統(tǒng)建筑一體化的認識，解決目前面臨困難，推動解決限制太陽能在建筑上大規(guī)模使用的問題，共創(chuàng)太陽能產業(yè)、建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展的明天。

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