淺論太陽能與建筑一體化及其在我國的發展

王 蕾,張廣明, 楊 帆,馬玲玲,李 婭

1鄭州大學綜合設計研究院（450002） 2鄭州亞新房地產開發有限公司（450000）

太陽能作為一種可再生的清潔能源,儲量極其豐富且清潔無污染，發展節能型住宅和公共建筑，重要的策略之一是應用太陽能資源，發展太陽能建筑技術。我國屬于太陽能資源豐富的國家之一，全國總面積2/3以上地區年日照時數大于2 000小時，輻射總量高于5 000 MJ/(m2·a)。一般來說，在年日照時數大于1 200小時,年太陽輻射量大于3 500 MJ/(m2·a)的地區，宜設計選用太陽能系統。廣泛應用太陽能，能有效保護環境,減少二氧化碳的排放，利于創造節約型社會，既利國又利民。

1 太陽能目前的現狀應用

隨著地球常規能源的日益減少和枯竭,新的能源不斷被開發利用，取之不竭、用之不盡的太陽能資源日益被人們所重視。目前在太陽能利用方面,有太陽能房、太陽能溫室塑料大棚、太陽能畜舍、禽舍等太陽能建筑。然而發展最快、應用最廣、商業化程度最高的是太陽能熱水器。它以本身所獨有的安全、節能、環保、衛生、經濟等優勢越來越被人們所喜愛。經過二十多年的發展，功能和質量得到不斷的改進和完善，太陽能熱水系統已經能夠達到四季、全天候、高質量的服務，而逐步成為家用熱水器、商用熱水供應的主流。

2 太陽能與建筑一體化的發展

太陽能與建筑一體化是指太陽能集熱系統與建筑同步設計，同步施工。在不影響建筑的日照和美觀的前提下，大力發展和使用太陽能。目前，太陽能集熱系統主要是指太陽能熱水器的應用系統，主要由采集太陽能的集熱系統、貯存熱水的儲熱系統、將集熱系統采集到的熱能輸送到儲熱系統中的循環系統、整個系統的自動化控制系統和輔助能源加熱系統等組成。太陽能熱水器系統包括單體太陽能、聯集管式太陽能、分體式太陽能。

2.1 單體太陽能

單體太陽能又稱單臺單戶太陽能，通常屋頂放置，較影響立面效果，別墅專用樣式熱水器美觀但投資較高。陽臺及外墻壁掛式太陽能都是成型產品,包含電輔助加熱和非電加熱兩種。電加熱使用方便，24小時不間斷有熱水產出;非電加熱輔助的熱水器在遇到連續陰雨天或者光照不足的情況下熱水使用沒有保障。單臺單戶太陽能每戶一套獨立系統，分戶水箱，集熱循環管路就近布置，結構簡潔，方便于物業管理，適用于小戶型建筑，但安裝有局限性，一般僅適用于平屋頂的多層或者小高層的部分用戶（6-11層）。

單體太陽能可以增加循環泵，即每戶一獨立系統，每戶增加一個循環泵，使系統溫差循環，保障隨時使用到的都是熱水，但需增加投資。

2.2 聯集管式太陽能

1）集中集熱—分戶計量的原理:集中集熱供熱水+循環泵+電加熱。其系統特點:系統性能可靠，技術成熟；住戶用水采用熱水表計量收費；充分利用太陽能，系統利用效率高；初投資較為經濟，易于推廣；外形美觀，可以個性化的與建筑進行結合;熱水使用效率高,系統安裝有電輔熱，在任何天氣情況下，都可以保證充足的熱水使用。同時系統安裝有循環泵，采用溫差循環，可以使管道和水箱熱水一直保持一定溫度，這樣即便住在最底層的用戶在用水時，管道放出的水也是熱水。缺點是后期需要物業管理，用戶使用成本較高。

2）集中集熱-分戶水箱系統的原理:集中集熱供熱水+循環泵+電加熱。其系統特點:系統采用集中集熱，間接換熱，分戶儲熱，集熱系統為開式，集熱器集中放置，儲水箱每戶一個，內置電加熱，確保陰雨天的正常使用，同時便于物業管理；儲水箱可以根據需要放置于室內，利于水箱的保溫，水箱承壓運行，有效保證冷熱水的水壓一致，混水均勻，提高了熱水使用的舒適度；采用間接換熱，有效保證熱水的衛生潔凈，解決了屋面集熱器安裝面積不足造成的難題—高層建筑不能使用太陽能；設有自動回水功能,可以使管道和水箱熱水一直保持一定溫度,這樣即便是最底層的用戶在使用熱水時候，管道內也是熱水，減少了冷水的流失?？傊?，該系統運行較穩定，運行成本較低，集熱系統為開式，便于安裝、維護。缺點是造價成本較高。

2.3 分體式太陽能

分體式太陽能即陽臺及外墻壁掛式太陽能。優點是造型美觀，對建筑結構影響較小，可以分戶單獨管理，后期維護相對簡單，減少物業管理難度。缺點是采熱效果差，特別是在建筑密度大，建筑間距小的情況下，底層用戶采光時間短，影響集熱效果且造價較高。

3 結語

隨著經濟的發展，人民生活水平的日益提高，生活用熱水、采暖、電氣化能源需求的增加，客觀上對發展太陽能和建筑節能都有迫切的需要。太陽能集熱工程以它所獨有的優勢將迅速得到大力的推廣和發展,太陽能作為綠色、環保產品也會越來越廣泛地應用到日常生活當中。在不久的將來，太陽能必將作為人類最主要的能源，為人類社會的發展和進步服務。

[1]GB 50364-2005,民用建筑太陽能熱水系統應用技術規范[S]

[2]L07SJ906,太陽能熱水系統建筑一體化設計與應用[S]