七、 國內太陽能與建筑結合的應用現狀

  黨和國家已經把能源緊張上升為能源安全的戰略高度。自2004年底開始，要求建筑行業開展節能省地型住宅的研究與建設；2005年初又討論通過了中國第一部《可再生能源法》，并于2006年頒布實施，以立法的方式保證了可再生能源在建筑中的應用；同時大力提倡建立節約型社會，加大環境保護、節約能源的宣傳，在居民中建立起節能、環保的新生活理念。

  從2006年起，海南、廣東、山東等一些地區相繼出臺法規，規定低于12層高度的新建筑必須安裝太陽能熱水系統。在此大背景下，建筑行業開始探索以太陽能利用作為解決居民生活用能日益增高問題的新途徑。經過這么多年的不懈努力，太陽能利用技術日臻完善，目前我國太陽能在建筑中的應用技術大概可以分為以下五個方面。

  1、 太陽能熱水系統與建筑相結合的技術

  目前我國在太陽能熱水器方面，2010年全球累計安裝面積為2.46億平方米，其中中國占64%；2010年全球新增裝機量3300萬平方米，中國為2500萬平方米，占了新增量的80%，而排在第二位的德國僅占3.1%。中國擁有世界上唯一的商業化運作最好的太陽能熱水器市場，也是世界上最大的太陽能熱水器市場，還擁有全球最大的太陽能熱水器生產能力。

  雖然太陽能熱水器行業已經日趨成熟，但是太陽能熱水器如何與建筑的使用功能及建筑美觀相結合，仍是我們需要重點研究的問題。具體應注意以下幾點：首先建筑的使用功能應與太陽能熱水器的利用有機的結合在一起，形成多功能的建筑構件，巧妙高效的利用空間，使建筑物的向陽面或屋頂得以充分利用；其次要同步規劃設計，同步施工安裝，節省太陽能熱水系統的安裝成本和建筑成本，一次安裝到位，避免后期施工對用戶生活造成的不便以及對建筑物產生結構性破壞；三是綜合考慮建筑結構和太陽能設備協調和諧，構造合理，使太陽能熱水系統和建筑物融合為一體，不影響建筑的外觀；最后應優先采用集中式系統，有利于平衡負荷和提高設備的利用效率。

  2、 集群式太陽能供熱制冷裝置的研究應用

  集群式太陽能供熱制冷裝置通過熱超導太陽能集熱管、太陽能空氣源熱泵、吸收制冷機等設備將太陽能的光能首先轉化為熱能，使用太陽能再加上電輔助加熱方式，可直接用于采暖或制取熱水。在夏天通過吸收式制冷機可將常溫水轉化為冷水，從而實現空調制冷。通過這樣的方式實現太陽能冬季采暖、夏季制冷，一年四季制取熱水，建筑的采暖、制冷能耗均來自太陽能，達到環保、節能的效果，為太陽能的使用開拓了一個新的領域。

  3、 被動式太陽能建筑設計及建造技術

  我國的第一幢被動式太陽房建成于1977年，地點在甘肅省民勤縣，是一棟南窗直接受益結合實體集熱蓄熱墻的組合式太陽房。在20世紀80年代初，又通過國際合作項目，如中德新能源村、聯合國開發署支持的甘肅太陽能采暖降溫研究基地的建立使太陽房得到進一步發展。在“六五”、“七五”、“八五”，包括到“十一五”期間，國家科技攻關計劃中都列入了太陽能建筑項目，取得了一系列成效。

  當前，我國被動式太陽房已進入規模普及階段。由群體太陽能建筑向太陽能住宅小區、太陽村、太陽城發展。特別是常規能源相對缺乏、經濟相對落后、環境污染比較嚴重的西部地區，發展速度更為迅速，有的地區年平均遞增率達15%。各地還制定了包括推廣太陽能建筑的陽光計劃，如投資額達4.28億元的蘭州市“陽光計劃”，甘肅省臨夏市建成了占地9.8公頃、建筑面積9.2萬擴的太陽能小區，以及西藏計劃投資900萬元資助新建太陽房27萬平方米等大型工程項目。

  另外 ，我國首座全太陽能建筑已在北京落成，其占地8000平方米。該全太陽能建筑，主體建筑室內的洗浴、供熱、供電等所有能源都由太陽能來提供。太陽能新村建筑南墻、屋頂坡面等位置都安裝著數個太陽能集熱器。這些集熱器在夏季可為空調設備提供驅動熱源，在冬季可為采暖提供保障。此外，建筑內還安裝了全國最大的太陽能發電系統，投入運營后可提供50千瓦的電力，滿足日常用電所需。該工程是奧運場館的試驗性建筑，并且今年我國奧運場館的部分項目也將使用太陽能技術。

  目前，被動式太陽能建筑設計及建造技術要點是：開發利用各種新型的集熱蓄熱墻體和空氣集熱器，提高圍護結構的保溫隔熱性能，合理設計窗墻比，使用高效節能窗并考慮夜間移動保溫設計，加強自動控制與運行維護，采用有效的遮陽或其它被動式降溫技術來解決夏季過熱問題等。解決了以上的關鍵技術問題將大大提高被動式太陽能應用技術在建筑節能中的作用，不僅僅在農村，甚至在城市節能建筑中也可大力推廣被動式太陽能應用技術。

  4、 太陽能光伏發電板與建筑的集成技術

  該技術是指將太陽能光伏發電板安裝在建筑物的屋頂或向陽墻面上，同時滿足結構維護和太陽能發電的功能要求。目前我國已有太陽能光伏幕墻的試點建筑，太陽能光伏幕墻是將太陽能電池與各類普通建筑玻璃結合制成可以發電建筑材料，產品包括各種晶體硅與非晶體硅太陽能光伏夾層玻璃、晶體硅與非晶體硅太陽能光伏中空玻璃等，不僅具有發電功能，還具有獨特的美學效果，同時不影響作為建筑材料的各項功能。

  5、 太陽能照明技術

  太陽能照明技術在我國已經大范圍應用起來，它具有不用敷設線路、不受變電站遠近限制，尤其適用于邊遠的山區、江、河、湖、海中的孤島照明，它利用高效節能的LED面光源或點光源實現室內的白、晝照明，多種多樣、造型各異的太陽能室外燈具還可實現夜間公園、景區、道路、廣場以及廣告照明，既節約了能源又美化了環境。

  我國的太陽能熱水器產業發展迅速，從20世紀80年代中后期開始起步，到現在逐步成為世界上生產和使用太陽能熱水器最多的國家。但是太陽能熱水器在我國建筑中，特別是城市建筑中的應用還處于起步階段，現階段太陽能熱水器的使用多以家用為主。

  太陽能熱水器與建筑結合方面還主要存在以下問題：

  首先，目前已安裝的太陽能熱水器多以普通直插式為主，屬于熱水器的初級產品，不僅自身的造型美觀性差，而且與建筑結合性差，不適合于小高層、高層和形體復雜的建筑安裝使用。

 隨意放置的太陽能熱水器

  其次，太陽能熱水器的安裝應用多為居民自發性后置安裝。房屋建成后由住戶自行購買和安裝，一方面，其安裝過程中多存在由于安裝不規范帶來的安全隱患問題，如承載防風、避雷等安全措施不健全；另一方面，住戶自發安裝，缺乏統一設計、統一布局、統一安裝，各家各戶選用的太陽能熱水器的規格、尺寸各異，安裝位置隨意確定，造成雜亂無章的無序狀態，形成了嚴重的“視覺污染”，致使很多新開發的中高檔小區禁止在建筑上安裝太陽能熱水器；再者，由于是事后安裝，由于施工時多沒有預留安裝位置和穿樓板孔洞，因此出現破壞屋頂防水層，擠占衛生間通氣管空間等問題，更有甚者將白色管道隨意暴露在外界。

  第三，太陽能熱水器的安裝應用多出現在低層或多層住宅中，安裝方式亦較單一，多為屋頂布置，自然循環系統。目前，隨著節能省地政策的逐步推廣，小高層、高層住宅的占有量開始越來越多，屋頂安裝集熱器的面積不夠、熱水管道太多太長等因素成為太陽能熱水器進入居住建筑的主要因素之一。

  第四，太陽熱水系統與建筑結合的大部分工作是由太陽熱水系統生產企業來完成，諸多試點項目由企業來設計、安裝。建筑設計單位對此大都只是在構造和系統的安全方面提出一定的要求。這樣無疑給太陽熱水系統生產企業增加了不少額外的負擔，多數生產企業對系統和產品較為得心應手，但是涉及到與建筑如何配合則心有余而力不足，難免使太陽熱水系統與建筑結合方一面存在一些不足之處。

  第五，在農村市場，由于知識普及不夠完善，大小規格不一的太陽能熱水器充斥市場。有些企業不惜以犧牲產品質量，靠著低端價位的產品打拼市場。乘著家電下鄉的“順風車”透支未來市場銷量，騙補趁機撈取“黑心錢”飲鴆止渴，造成企業發展遲緩，惡性循環，質量壽命得不到保障，經過三兩年之后，效率低下，不能用或者夏天湊合用，而且農民權益不能得到及時的保障，售后維修不能及時的解決等等問題的出現，造成了農村市場的萎縮。

  第六，我國現行我國現行太陽能熱水器標準過低，沒有強制性要求，太陽能存種種隱患。比如黃明太陽能董事長黃鳴曾曝光的行業兩個潛規則，第一個是水箱內膽薄如紙，廠家因私利反對將厚度寫入強制標準；第二個是電熱管無3C認證，自行改裝或致漏電。

  第七，目前，國家相關部門和協會缺乏監管。該行業中存在低價中標，“不論品質，只論低價，皆以低價論英雄”，導致短命工程、垃圾工程充斥市場。如前一段江蘇省質檢院因“騙補”事件，被江蘇省質監局給予警告處分，并暫停該院太陽能熱水器產品檢驗項目計量認證資質6個月。

  總之，太陽能利用在我國建筑行業，特別是在城市住宅中的一體化設計，還正處于蹣跚學步的階段。目前，研究集合住宅中太陽能利用的資料還很少。發達國家可供借鑒的一體化設計方案在我國并不完全適合，尤其是國外利用太陽能的居住建筑人多數為獨立或聯排式小住宅，雖然這對于我國分散用能的廣大農村、鄉鎮非常重要，然而我國目前城市住宅建設的主流是多高層集合住宅。因此，在我國研究和推廣符合國情的一體化設計建筑，尤其是被動式太陽能多高層住宅勢在必行，這就為我們建筑師提出了新的挑戰和更高的要求。