淺論太陽能與建筑一體化及其在我國的發(fā)展

王 蕾,張廣明, 楊 帆,馬玲玲,李 婭

1鄭州大學(xué)綜合設(shè)計(jì)研究院（450002） 2鄭州亞新房地產(chǎn)開發(fā)有限公司（450000）

太陽能作為一種可再生的清潔能源,儲(chǔ)量極其豐富且清潔無污染，發(fā)展節(jié)能型住宅和公共建筑，重要的策略之一是應(yīng)用太陽能資源，發(fā)展太陽能建筑技術(shù)。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(qū)年日照時(shí)數(shù)大于2 000小時(shí)，輻射總量高于5 000 MJ/(m2·a)。一般來說，在年日照時(shí)數(shù)大于1 200小時(shí),年太陽輻射量大于3 500 MJ/(m2·a)的地區(qū)，宜設(shè)計(jì)選用太陽能系統(tǒng)。廣泛應(yīng)用太陽能，能有效保護(hù)環(huán)境,減少二氧化碳的排放，利于創(chuàng)造節(jié)約型社會(huì)，既利國又利民。

1 太陽能目前的現(xiàn)狀應(yīng)用

隨著地球常規(guī)能源的日益減少和枯竭,新的能源不斷被開發(fā)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(fā)展最快、應(yīng)用最廣、商業(yè)化程度最高的是太陽能熱水器。它以本身所獨(dú)有的安全、節(jié)能、環(huán)保、衛(wèi)生、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢(shì)越來越被人們所喜愛。經(jīng)過二十多年的發(fā)展，功能和質(zhì)量得到不斷的改進(jìn)和完善，太陽能熱水系統(tǒng)已經(jīng)能夠達(dá)到四季、全天候、高質(zhì)量的服務(wù)，而逐步成為家用熱水器、商用熱水供應(yīng)的主流。

2 太陽能與建筑一體化的發(fā)展

太陽能與建筑一體化是指太陽能集熱系統(tǒng)與建筑同步設(shè)計(jì)，同步施工。在不影響建筑的日照和美觀的前提下，大力發(fā)展和使用太陽能。目前，太陽能集熱系統(tǒng)主要是指太陽能熱水器的應(yīng)用系統(tǒng)，主要由采集太陽能的集熱系統(tǒng)、貯存熱水的儲(chǔ)熱系統(tǒng)、將集熱系統(tǒng)采集到的熱能輸送到儲(chǔ)熱系統(tǒng)中的循環(huán)系統(tǒng)、整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)和輔助能源加熱系統(tǒng)等組成。太陽能熱水器系統(tǒng)包括單體太陽能、聯(lián)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(tái)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(tái)及外墻壁掛式太陽能都是成型產(chǎn)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(shí)不間斷有熱水產(chǎn)出;非電加熱輔助的熱水器在遇到連續(xù)陰雨天或者光照不足的情況下熱水使用沒有保障。單臺(tái)單戶太陽能每戶一套獨(dú)立系統(tǒng)，分戶水箱，集熱循環(huán)管路就近布置，結(jié)構(gòu)簡潔，方便于物業(yè)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?shù)亩鄬踊蛘咝「邔拥牟糠钟脩簦?-11層）。

單體太陽能可以增加循環(huán)泵，即每戶一獨(dú)立系統(tǒng)，每戶增加一個(gè)循環(huán)泵，使系統(tǒng)溫差循環(huán)，保障隨時(shí)使用到的都是熱水，但需增加投資。

2.2 聯(lián)集管式太陽能

1）集中集熱—分戶計(jì)量的原理:集中集熱供熱水+循環(huán)泵+電加熱。其系統(tǒng)特點(diǎn):系統(tǒng)性能可靠，技術(shù)成熟；住戶用水采用熱水表計(jì)量收費(fèi)；充分利用太陽能，系統(tǒng)利用效率高；初投資較為經(jīng)濟(jì)，易于推廣；外形美觀，可以個(gè)性化的與建筑進(jìn)行結(jié)合;熱水使用效率高,系統(tǒng)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(shí)系統(tǒng)安裝有循環(huán)泵，采用溫差循環(huán)，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(shí)，管道放出的水也是熱水。缺點(diǎn)是后期需要物業(yè)管理，用戶使用成本較高。

2）集中集熱-分戶水箱系統(tǒng)的原理:集中集熱供熱水+循環(huán)泵+電加熱。其系統(tǒng)特點(diǎn):系統(tǒng)采用集中集熱，間接換熱，分戶儲(chǔ)熱，集熱系統(tǒng)為開式，集熱器集中放置，儲(chǔ)水箱每戶一個(gè)，內(nèi)置電加熱，確保陰雨天的正常使用，同時(shí)便于物業(yè)管理；儲(chǔ)水箱可以根據(jù)需要放置于室內(nèi)，利于水箱的保溫，水箱承壓運(yùn)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(wèi)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(shè)有自動(dòng)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(shí)候，管道內(nèi)也是熱水，減少了冷水的流失?？傊?，該系統(tǒng)運(yùn)行較穩(wěn)定，運(yùn)行成本較低，集熱系統(tǒng)為開式，便于安裝、維護(hù)。缺點(diǎn)是造價(jià)成本較高。

2.3 分體式太陽能

分體式太陽能即陽臺(tái)及外墻壁掛式太陽能。優(yōu)點(diǎn)是造型美觀，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)影響較小，可以分戶單獨(dú)管理，后期維護(hù)相對(duì)簡單，減少物業(yè)管理難度。缺點(diǎn)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(shí)間短，影響集熱效果且造價(jià)較高。

3 結(jié)語

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)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(duì)發(fā)展太陽能和建筑節(jié)能都有迫切的需要。太陽能集熱工程以它所獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)將迅速得到大力的推廣和發(fā)展,太陽能作為綠色、環(huán)保產(chǎn)品也會(huì)越來越廣泛地應(yīng)用到日常生活當(dāng)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(huì)的發(fā)展和進(jìn)步服務(wù)。

[1]GB 50364-2005,民用建筑太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范[S]

[2]L07SJ906,太陽能熱水系統(tǒng)建筑一體化設(shè)計(jì)與應(yīng)用[S]