太陽能熱水采暖與建筑一體化技術研究和推廣

焦晶峰

[摘要]本文從太陽能熱水(采暖)系統與建筑一體化技術特點、現狀以及研究和推廣方面對太陽能熱水(采暖)系統與建筑一體化技術進行了論述

[關鍵詞]太陽能熱水(采暖)系統；建筑一體化；技術；研究和推廣

1、概述

世間萬物靠太陽，它不斷地自我犧牲向宇宙空間輻射著無限的能量。由于煤炭石油、天然氣等不可再生能源儲量有限和過度開采，以及對環境的污染等多種危機給人類的生存和發展造成嚴重威脅，全面開發利用包括太陽能在內的清潔可再生能源勢在必行。

國家《可再生能源法》鼓勵單位和個人參與開發利用可再生能源，還將為太陽能產業提供專項資金、稅收優惠等必要的經濟支持。

社會進步和經濟發展，需要能源支撐。21世紀全球礦物能源的消費量越來越大，而全球礦物能源儲量卻十分有限，全球能源結構必將發生根本性變化。當今占主導地位的石油將逐漸減少直至枯竭，完成其歷史使命，煤炭的利用將受到限制，但考慮發展中國家發展經濟的需要，在2030年前可能還會有所增長，此后將逐漸下降；核能的利用，因核安全和核廢料處理技術尚未完全解決，若無技術上突破，在今后50年內發達國家會逐漸關閉核電站，太陽能和其它可再生能源將替代石油和煤炭，將以其環保、經濟和可再生性迎來高速發展，逐漸成為世界能源的主角。

我國陸地每年接受的太陽能約147×10⁸GWI-I。相當于5萬億噸標準煤提供的能量，約等于數萬個三峽工程發電量的總和。開發利用豐富的太陽能，既是近期能源的補充，又是未來能源的基礎。寧夏太陽能資源豐富，是我國太陽輻射的高能區之一，年日照3000小時以上。在全國31個省會城市太陽能可利用狀況綜合排序中，銀川占第三位，僅次于拉薩和呼和浩特，開發利用潛力巨大。

目前國外太陽能熱水器，不是采用直接加熱太陽能集熱器中的水的傳統方法，而是普遍采用防凍液一水二次換熱。這種技術解決了水凍結、結垢和集熱器凍壞問題。我國的太陽能熱水系統則是以真空玻璃管型太陽能集熱器、緊湊式、自然循環直接式為主，大部分仍是建筑的后置部件，建筑一體化水平低，安全可靠性較差，水質衛生有隱患。過去，太陽能熱水器廠商把主要精力放在產品技術的開發和市場上，忽視了產品與建筑的功能、結構和美觀有機結合，從而限制了自身的發展。

太陽能與建筑一體化平板集熱器具有以下技術特點：(1)平板太陽能集熱器易與建筑結合，易安裝在屋頂上，在設計時也比較容易將它融于建筑之中。(2)由于平板太陽能集熱器的吸熱板是由金屬材料制成的，集熱器與貯水箱的連接也采用金屬零件，這樣集熱器和連接件都可以承受自來水和循環泵的壓力。(3)平板太陽能集熱器有清晰的流體通道，傳熱介質可以在集熱器與貯水箱內的換熱器間順利流動，這樣就可以通過換熱器去加熱貯水箱內的水，因此最適用于雙循環的太陽能熱水器。(4)以平板太陽能集熱器為主體的家用太陽能熱水器和公用太陽能熱水系統，無論從整體外型、結構強度、產品性能，還是從安裝調試、維護保養、運行壽命等各個角度考慮，都最適合實現太陽能與建筑相結合，因而也是最受建筑設計師歡迎的太陽能熱水器產品。

2、我市推廣太陽能熱水(采暖)系統與建筑一體化技術的現狀

通過對目前國外及國內的平板太陽能集熱技術進行認真分析，我們認為要使太陽能真正與建筑有機結合在一起，必須是從建筑設計和產品設計人手，把太陽能產品作為建筑的組成部分。包括太陽能系統的類型器件、流程等，都要同建筑材料和設備、門窗一樣，以滿足建筑的基本要求為前提進行設計、加工和生產，因此設計太陽能建筑應滿足以下條件：

2.1在外觀上，實現太陽能熱水(采暖)系統與建筑完美結合，合理布置太陽能集熱器。無論在屋頂、陽臺或墻面都要使太陽能集熱器成為建筑的一部分。

2.2在結構上，妥善解決的安裝問題，確保建筑物的承重防水等功能不受影響。還應充分考慮太陽能集熱器承受強風、暴雪、冰雹的能力。

2.3在管路布置上，合理布置太陽能循環管路，以及冷熱水循環管路，盡量減少熱水管路的長度，設計上留出所有管路的接口、通道。

2.4在系統運行上，要求系統可靠、穩定、安全，易于安裝、檢修、維護，合理解決太陽能與輔助能源加熱設備的匹配。

2.5產品質量可靠，安裝維修更換須方便。

2.6建筑本身具備蓄能條件。

結合上述要求，我們結合本地氣候特點和太陽能與建筑一體化技術的發展實際，在試點研發推廣中重點采用了以下技術：(1)高效低成本集熱器技術，包括高效吸熱涂層、高通過率蓋板和密封保溫技術；(2)使用太陽能集熱器做屋頂、陽臺攔板、幕墻的建筑一體化技術；(3)使用防凍液換熱，使用燃氣、電輔熱；(4)大型太陽能熱水(采暖)系統的集成技術。

3、推廣太陽能熱水(采暖)系統與建筑一體化技術的思路

太陽能清潔環保，且轉化技術已經比較成熟。用太陽能熱水器舉例。如果沒有被對應的建筑配套采用，則老百姓你買一個，我買一個，這安一個，那安一個，既形不成規模，又影響美觀，索性統一取消，極少建筑商愿意把太陽能建筑作為一個專業化的系統工程來考慮。國家有關建筑節能的政策法規出臺了不少，要求建筑必須達到一定的節能標準。但建設太陽能建筑，每平方米需增加成本，在沒有硬性規定的前提下，建筑商自然搖頭。如果建筑售價不變，則意味著建筑商要自己承擔這部分費用；如果建筑售價提高，則會帶來潛在的市場風險。這種單方面投資，社會和業主得益的模式使建筑商對太陽能建筑熱情不高。若讓建筑商愿意開發太陽能建筑，一是政策激勵，二是市場刺激，三要強化監管。

3.1加大宣傳力度，同時出臺政策給太陽能建筑開發商以優惠，從社會效益和經濟利益兩方面促使他們加快太陽能建筑開發。建設主管部門應會同區、市有關部門，開展應用太陽能激勵政策的研究和調研，選擇條件成熟的試點，全面推動太陽能在建筑中的規模化應用，帶動市場需求，推動產業發展。

3.2太陽能技術實現良好效果的前提是與建筑實現一體化。在新建建筑中實現太陽能建筑一體化，需要在設計之初，就對太陽能運用加以考慮，從規劃設計到施工監管以及后期的維護管理，實現“同步設計、同步施工、同步管理”的整合設計尤為重要。

3.3重點要做好建設單位和施工單位的監督檢查，杜絕建設單位未經施工圖審查，私自變更設計圖紙中有關太陽能應用部分的設計，以及施工承包企業無專業資質等級施工，降低施工質量和降低節能標準的現象發生。