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太阳能与建筑一体化什么是太阳能与建筑一体化太阳能与建筑一体化是将太阳能利用设施与建筑有机结合，利用太阳能集热器替代屋顶覆盖层或替代屋顶保温层，既消除了太阳能对建筑物形象的影响，又避免了重复投资，降低了成本。太阳能与建筑一体化是未来太阳能技术发展的方向。 太阳能与建筑一体化技术的特点： 1. 把太阳能的利用纳入环境的总体设计，把建筑、技术和美学融为一体，太阳能设施成为建筑的一部分，相互间有机结合，取代了传统太阳能的结构所造成的对建筑的外观形象的影响； 2. 利用太阳能设施完全取代或部分取代屋顶覆盖层，可减少成本，提高效益； 3. 可用于平屋顶或斜屋顶，一般对平屋顶而言用覆盖式，对斜屋顶用镶嵌式； 太阳能与建筑一体化应用技术适用对象： 1 、适用于城建较严格，要求安装规范、美观、不损害市容市貌的单位、集体、小区等。 2 、适用于在建筑设计之处，就将太阳能作为建筑的一部分考虑在内，与建筑一同设计。 3 、适用于各种形式的建筑，例如：住宅小区、高层楼群、别墅等等。 4 、单台集体购买统一安装，该种形式主要适合于新建住宅小区和旧房改造。 优点： （1）对于物业管理来说，安装规范、便于管理。 （2）对于房地产商来说，可以作为楼盘销售的卖点。 （3）可以单独为某个小区设立售后服务点，专门为该小区服务，免去客户的后顾之忧。太阳能与建筑一体化现状经过数年的研究和开发，太阳能的利用已取得显著成果并转化为生产力。在我国，太阳能热水器在全行业中现已拥有企业超过千家，推广应用范围也在不断扩大。而太阳能与建筑的结合，也在住宅建设中越发呈现出其不可替代的地位，并成为住宅建设中的一个最新亮点太阳能与建筑一体化在我国进行推广的几点思考前 言 随着经济建设和人民生活水平的提高，城市花园住宅已经成为潮流，同时能源危机和环境的恶化也在不断加剧，为此，既清洁又取之不尽的太阳能产品的开发和利用亟需普及，让太阳能产品助推城市花园化住宅实现既环保又节能，让未来住宅都太阳能化。随着国内太阳热水器行业的发展，消费者对生活热水的要求，越来越高，而且对建筑的美观越来越重视，原有的闷晒式、紧凑式已不能满足人们的需求。太阳能作为一种无处不在、取之不尽、用之不竭的，洁净无污染的能源正日益受到重视，它的广泛应用对于节约不可再生的矿物能源，保护环境，改善人类生存空间，实现经济社会的可持续性发展具有重要的意义。 目前，我们可以看到屋顶各种形式的太阳热水器，它就象冰箱、彩电一样已逐渐成为人们生活的基本消费品，然而，目前的太阳能热水器只考虑自身的结构和功能，没有考虑到建太阳能热水器几乎无一例外的破坏了建筑的整体形象。事实上，太阳能集热器本身具有防水隔热的作用，这与建筑物屋顶的作用具有相似之处，即可以利用太阳能集热设施部分或全部代替屋顶覆盖层的作用，从而可节约投资。因此，若能把建筑物与太阳能设施放到一起考虑，实现相互间的有机结合，便可节约投资，保持建筑物的整体美观性不受破坏，又可最大限度的利用设施与建筑的一体化问题，一般简称作“太阳能与建筑一体化”。 一、太阳能与建筑一体化技术现状 一直以来，太阳能等可再生能源在建筑技术上的完美应用都是企业梦寐以来的追求，太阳能与建筑结合创造的低能耗高舒适度的健康居住环境，不仅让住户家庭生活得更自然更环保，而且能节能能减污，对实现社会可持续发展具有重大意义。在人类面临生存环境破坏日益严重和能源危机的今天，如何开发利用环保节能的住宅配套部品就成了一个焦点话题。太阳能作为一种免费、清洁的能源，在住宅建筑中的利用，将关系到可持续发展的战略，可谓意义深远。经过数年的研究和开发，太阳能的利用已取得显著成果并转化为生产力。在我国，太阳能热水器在全行业中现已拥有企业超过千家，推广应用范围也在不断扩大。而太阳能与建筑的结合，也在住宅建设中越发呈现出其不可替代的地位，并成为住宅建设中的一个最新亮点。 早在1999年召开的世界太阳能大会上就有专家认为，当代世界太阳能科技发展有两大基本趋势，一是光电与光热结合；二是太阳能与建筑的结合。太阳能源建筑系统是绿色能源和新建筑理念的两大革命的交汇点，专家们公认，太阳能是未来人类最适合，最安全，最理想的替代能源。目前太阳能利用转化率约为10%12%，太阳能的开发利用潜力十分巨大，据报载，目前，世界各国都在设施自己的“阳光计划”，如去年德国政府就宣布推行“十万屋顶”计划，即在建筑顶部大规模地铺设太阳能发电装置，既节省电力又利于环保。在欧洲的能源消费中，约有1/2用于建筑的建设和运行，而交通运输耗能只占能源消费的1/4，因此建筑物利用太阳能成为各发达国家政府极力倡导的事业，太阳能利用设施与建筑的结合自然是人们所关注的问题，主要是太阳能的光伏利用与建筑的结合上。 太阳能与建筑一体化有他独特的特点：一是把太阳能的利用纳入环境的总体设计，把建筑、技术和美学融为一体，太阳能设施成为建筑的一部分，相互间有机结合，取代了传统太阳能的结构所造成影响；二是利用太阳能设施完全取代或部分取代屋顶覆盖层，可减少成本，提高效益，三是可用于平屋顶和斜屋顶，一般对平屋顶而言用覆盖式，对斜屋顶用镶嵌式，四是该技术属于一项综合性技术，涉及太阳能利用，建筑，流体分布等多种技术领域。另外，在云南昆明还建成了一个平屋顶结构的太阳能与建筑一体化温水游泳馆，该游泳馆屋顶面积约700平方米，屋顶结构为轻钢网架结构，屋顶覆盖层完全由特别的太阳能平板集热器代替。这是我国第一个在平屋顶上实现太阳能与建筑一体化的实验性工程。联合国能源机构最近的调查报告显示，太阳能与建筑一体化将成为21世纪的市场热点，成为21世纪建筑节能市场的亮点。 二、太阳能与建筑一体化的发展方向 目前，建筑物空气温度调节消耗着大量的能量。在我国，它要占到建筑物总能耗的约70%。用空调机和燃煤来控制室温不仅消耗能量，带来的外界的环境污染，而且并不能给室内人员带来健康的环境。在太阳能用于采暖方面，除造价较高的被动式太阳房有一些示范建筑外，还没有大规模的采用。主动式太阳能供能由于成本更高，与我国的经济发展也是远不相适应。因此，建筑供能的主动与被动相结合的思想及太阳能与常规能源相结合单位思想，按照房间的功能，采用不同方案的配合及交叉，这样可以大大降低太阳能用于建筑功能的一次投资和运行成本，使得整个方案在商业化的意义下具有可操作性。 太阳能供能设备的非定常性，对气象条件和辐照条件的依赖性等特点，要求我们必须对建筑用能负荷进行准确的预测，才能够在设备与建筑的匹配上做出设备投资和节能效益最佳的选择。建筑室内温度及气流的预测方法和预测软件CFD/NHT是太阳能与建筑的结合的理论和应用基础，也是世界目前建筑空气调节的又一大方面，但是我国目前在该方面的水平和从事人数还远落后于世界先进国家。在当代，太阳能与建筑的发展必须有一定的策略与之相适应，一是成熟的被动太阳能技术与现代的太阳能光伏光热技术的综合利用；二是保温隔热的维护结构技术与自然通风采光遮阳技术的有机结合；三是传统建筑构造与现代技术和理念的融合；四是建筑的初投资与生命周期内投资的平衡；五是生态驱动设计理念向常规建筑设计的渗透；六是综合考虑区域气候特征、经济发达程度、建筑特征和人们的生活习惯等相关因素。 综合考虑社会进步，技术发展和经济能力等因素，在建筑物的策划、建筑设计、使用、维护以及改造等活动中，主动与被动的利用太阳能的建筑统称为太阳能建筑。我国太阳能建筑领域中技术最成熟，应用范围最广，产业化发展最快的是家用太阳能热水器。在云南昆明，陆良等地，在一些别墅式建筑的屋面，尝试把平板太阳能集热器镶嵌在具有瓦屋面的斜屋顶上，热水箱则隐蔽在斜屋顶的阁楼中，使太阳能热水器与建筑有机结合，外观形象是比较漂亮的，只是适合此类结构的建筑较少，推广应用受到局限。多功能休闲亭集太阳能热水器，光电板和纳凉休闲功能于一体，流线型设计既美观又减少亭子结构的风力和承重荷载，优美的造型为屋顶，建筑物和周围环境增添了一道亮丽的风景，打造出一座别致美丽的楼顶花园，成为融合建筑美学，园林设计和人本文化内涵的典范之作，而且结构简单灵活，安装方便的特点，使之能够自然地与庭院，泳池，花园等场所融为一体。三、太阳能与建筑一体化存在的问题和解决问题的思路 太阳能与建筑一体化问题是多科学，多层面参与和合作的综合性事业，需要国家政策法规部门、建筑主管部门、太阳能厂商、房地产开发商、建筑设计单位的共同努力，太阳能热水器的推广应用离不开建筑师的参与，建筑师作为建筑的设计者，应根据不同的热水器类型，技术要求，使用目的以及不同地理纬度和气候特点，建筑类型等，对建筑的造型，平面布局和功能等进行综合考虑，另一方面太阳能热利用设备的设计和生产厂家反过来也应从建筑师那里获得建筑对其设备要求的反馈信息，只有这样才能使设备的设计和生产与建筑的使用达到完美的统一，推动太阳能在建筑上的运用，太阳能厂商一定要在技术上解决与建筑一体化的难题，要使太阳能系统成为建筑的一个构件，同时产品要标准化、系列化、配套化，这是推行太阳能与建筑一体化的根本问题。 对于安置在屋顶的建筑一体化太阳能热水器，其基本特征是集热器沿屋面布置，集热器作为屋顶覆盖层的一部分或全部。如此结构与传统技术比较，存在的主要问题是“系统的循环问题”、“集热器的形成和结构问题”等。一是对于斜屋顶而言，集热器可以沿屋面倾斜布置，循环问题与传统技术上没有差别；二是对于平屋顶，集热器几乎呈水平布置，基本循环方式虽然仍为自然循环和强制循环两种，但对技术要求有很大的差别。 目前，国内外太阳能与建筑完美结合的形势并不乐观，太阳能的普及率仅为7.6%，尽管国家经贸委已规划未来15年内我国太阳能热水器普及率达到25%，但是面临的困难很多，需要国家的大力支持和社会各界的努力。太阳能热水器虽有诸多优点，但是与建筑完美结合进程缓慢，太阳能热水器还没有有机地大规模溶入建筑设计与施工中，市场刺激和国家立法都有待加强，太阳能热水器整体水平有待提高，以便适应与建筑结合的要求，如果太阳能热水器产品标准不统一，给建筑应用带来困难。 现代城市的核心是能源系统、营养系统、文化系统组成的，绿色生态人居太阳能与建筑结合设计要求将这三者和谐统一。太阳能与建筑设计理论强调设计形态的动态与变化，而不是僵死的形式；强调设计的系统性，而不是单一项目的自我表现；强调与环境的关系，而不是孤立的设置构筑物；强调环境科学、技术与文化艺术结合，而不是满足某些人对建筑成就或象征性表达的片面追求。 另外，太阳能热水器与建筑的完美结合需解决的问题值得注意的是太阳能热水器要与建筑完美结合，必须做到：根据建筑特点形式，生产与之配套的太阳能热水器；规范太阳能热水器在建筑物上放置和安装；与建筑商协调搞好管路的预留；结合建筑与地区特点，搞好太阳能防风、防雪、防雷等安全防护等。 太阳能与建筑结合目前仍有许多问题需要解决：应以法律法规的形式将太阳能热水器纳入建筑设计规划，加大太阳能热水器结构形式与建筑物适应性的研究力度；制定完善规范的太阳能热水器产品统一标准，提高产品技术水平；国家制定在建筑物上安装太阳能热水器的优惠政策，鼓励安装太阳能；要求太阳能热水器与建筑结合的相关技术标准规范。 绿色生态住宅寻求自然、建筑与人三者之间的和谐统一。在“以人为本”的基础上，利用自然条件和人工手段创造一个有利于人们舒适、健康的生活环境。在住宅健康化发展态势下，太阳能与建筑一体化也日益成为房地产业关注的焦点。中国建筑科学研究院的郑瑞澄教授指出，目前太阳能热水器系统的建筑一体化在各地的发展还不平衡，存在着一些认识上的误区，有相当多的技术问题亟待解决。 四、 太阳能热水器与建筑一体化的前景 太阳能热水器属于一次性投资，虽然购买时比电、燃气热水器等贵，但在使用过程中不再投资，且安全可靠，操作简单方便，综合计算，太阳能热水器投资最少。而众多小区物管公司认为：屋顶安装太阳能热水器既不安全又影响了整个小区统一的建筑风格。大好形势下隐藏着诸多不利因素，是应该引起业内外人士注意的，对隐藏的问题尽早采取措施，才能保证大好形势健康发展，使太阳能事业在发展过程中少走弯路 。 随着行业的发展，技术的进步和人民生活水平的提高，建筑能耗也随之的提高，日益成为能源供给的沉重负担，因此建筑物对太阳能的充分利用具有重要的经济、社会意义和能源安全的战略意义，太阳能热水器的性能已经可以满足用户全天候24小时随心所欲的使用要求。太阳能热水器与建筑结合的方式也是多种多样，可分为屋面隐藏型、墙体型两大类；用途上也很广泛，既可以产生热能或电能，又可以当作防水和绝热材料，还可以作表面装饰材料使用。如果房产开发商从设计、建设开始就像对火、电那样，把太阳能（光热、光电）与房屋融为一体，这样既可以增添商房的功能，也可以满足住户的实际需求，自然会提高商房的销售量。房产开发是一行巨大的产业，同其它行业一样，谁拥有了新技术和新产品，谁就拥有了用户和市场。所以，我们希望广大的房产开发商精心设计商房，优化资源配置，把太阳能与商房巧妙地结合起来，既起到装点效果，又节能环保，一劳永逸，利国利己，造福子孙。 太阳能与建筑一体化，它属于太阳能利用技术的重大革新，已经引起政府部门和科技、产业部门的高度重视，让21世纪的太阳能技术上一个新的台阶，让21世纪的建筑成为绿色生态的太阳能建筑！ 太阳能与建筑一体化的实施方式1、太阳墙、光伏组件与建筑墙体一体化；2、光伏组件与市政供电系统并网；3、太阳能热泵集热装置与建筑屋顶一体化；4、太阳能一体化设计中与之相配合的建筑保温设计太阳能利用与建筑一体化构想作者：杨宝坤张亚平本文分析了目前太阳能利用中出现的一些问题，指出太阳能与建筑的一体化势在必行，提出了太阳能利用与建筑一体化的新构想，对几种常用的太阳能利用与建筑一体化的实施方式进行了分析比较，希望对太阳能的利用和建筑的节能有一定的参考价值。 关键词：太阳能 建筑 一体化 1 太阳能利用的现状我国有着丰富的太阳能资源，每年获得的太阳能约为3.61022J，相当于1.2万吨标准煤的热值1。约占全国国土面积的2/3的地区年平均辐射总量在33408400MJ/m2，年日照时数在超过2200h，相当于110280kg标准煤的热值2。我国从70年代就开始了太阳能利用方面的研究，经过30年来的不懈努力，现已在太阳能利用和推广方面已经取得了一定的成绩，尤其在太阳能热水器方面取得了一大批科研成果。但我国的太阳能利用技术与发达国家相比还存在很大的差距，例如我国目前对太阳能在建筑中有效地利用还是探索阶段，不仅利用方式单一并且在与建筑一体化方面显得尤为落后。因此我国在太阳能技术的实用性、经济性、先进性、可操作性等方面都有很多值得进一步研究的地方。2 太阳能利用所面临的问题2.1 体制方面的问题在我国目前的经济体制下，绝大多数建筑的建设者、使用者和管理者是三者分离的，经济上没有直接的利害关系。管理者认为建筑业目前的当务之急是解决群众住房问题，如果筹集大量的资金去搞建筑节能，就会少建一些房屋，这与我国的目前现状而言是不适合；建筑的建设者认为用最少的投资建成尽可能多的建筑面积而节能会增加成本与售价进而影响销售，并且节能是政府的事情与开发商无关，因而置节能标准于不顾1；使用者认为进行建筑节能会花去很多的资金况且节能最终能否带来良好的经济效益还有待验证。2.2 技术方面的问题就目前而言，全玻璃制真空管的太阳能集热装置占据着主导地位，成本较低且技术成熟，但当其与建筑物进行一体化的有机结合却存在着一系列的问题，例如承压运行问题、运行安全问题、密封可靠问题、结垢清理问题等等3；而采用金属制流道的集热装置并采用强制循环系统，虽然很好的解决了这些问题但又存在成本较高等缺陷。此外还存在着工作性能随天气影响较大的缺点。 2.3 建筑行业和太阳能产业界之间的问题建筑行业和太阳能产业界之间缺乏相互配合，建筑行业过去基本没有参与过太阳能利用与建筑一体化的设计与施工，存在对太阳能利用的原理、设计方法不够了解，缺乏必要的基础设计参数，对其节能意义认识不足等缺陷，没有按照利用太阳能的原理和方法进行设计，造成建筑的土建时就没有装置适当的预埋件，给太阳能装置的安装造成了一定的障碍，并在安装时可能损害建筑结构和增加建筑负荷；太阳能产业界只考虑太阳能设备的结构和性能，没有考虑将太阳能设备如何作为建筑物的有机组成部分与建筑结构相结合，不能与建筑结构从整体性上相协调，外观与造型难以适应现代建筑的要求。以上这些都为太阳能利用和与建筑一体化在我国城市建筑中的发展带来的一定困难。但本文认为我国可以参考美国太阳能供暖降温房屋的建筑条例和节约能源房屋建筑法规4等制定和完善我国国家节能政策法，鼓励新能源利用同时在经济和政策上也采取有效措施解决了这些问题，加快利用太阳能等可再生能源的发展。3 太阳能利用与建筑一体化势在必行我国的建筑行业过去只着重于建筑的功能、需求和立面效果，却往往忽视了对清洁能源的利用，缺乏在能源使用过程中对消除各种污染的意识。过去很长时间里，安装太阳能利用设备没有同建筑设计进行有机地结合，使得太阳能集热设备的安装在建筑的外表面及屋顶形成了规格繁杂、形式各异，杂乱无章的无序状态，破坏了建筑楼宇的景观效果，造成新的建筑视觉污染。这个问题应成为太阳能产业界和建设行业应该共同研究讨论的一个大问题，建筑如何与太阳能设备很好的结合起来也已成为摆在我们眼前的事实。太阳能利用技术与建筑一体化的设计就是解决这些问题的关键所在，太阳能产业界应着力于开发和生产那些有利于与建筑进行一体化的模块化太阳能建材5。而建筑师在这方面更要多作一些努力和探索，做到在建筑设计方案的设计开始阶段就把太阳能设备作为建筑中的一个不可缺少的构件来考虑，使建筑美学与太阳能技术完美结合，共同创造新型的太阳能一体化建筑。4 太阳能利用与建筑一体化构想的提出：一体化的设计思想是由美国太阳能协会创始人施蒂文-斯特朗20多年前所倡导的，其主体思想是将能把太阳能转化为电能的半导体材料直接镶嵌在墙壁的外表面和屋顶上，取代在屋顶上安装笨重的太阳能收集装置，从而实现太阳能利用与建筑的一体化，并通过所产生的电能来驱动室内的用电设备实现室内的采暖、照明、制冷等。这种一体化方案仅仅是通过综合考虑建筑构件和太阳能设备的协调使其做到构造合理。但这种一体化方案存在对太阳能收集途径单一、利用率低下、浪费严重等方面的缺点，例如：目前的太阳能发电系统对太阳能的光电转化率低下，大量的光和热被白白的流失掉；其次热-电-热的能量二次转化使得能量在转换和传输的过程中增加了损失，使得太阳能的利用率更为低下。所以本文并不完全赞同此项一体化方案，本文的看法是应当综合考虑建筑造型与太阳能技术的有机结合，采取被动式与主动式相结合，多途径多层次的太阳能多元化收集与利用方式。5 太阳能利用与建筑一体化的新构想：考虑到建筑在设计上要有利于收集利用太阳能，同时兼顾建筑的美观性、实用性与经济性，本文提出如下的太阳能利用与建筑一体化的新构想：在建筑物的南向及东西两向等接受太阳能较好的外表面墙体护围结构上采用与太阳墙、光伏组件的一体化设计；在建筑物的北向等接受太阳能较少的外表面墙体护围结构上采用保温墙体设计；在建筑的顶部采用建筑造型构件与太阳能热泵低温集热技术相结合的手法，把金属流道的太阳能热管模块化集热器做成合适的造型，并涂成与建筑顶面颜色相协调的颜色安插在建筑顶部预先留有空位和预埋好相应管道的构件中；在建筑的供热、制冷及供应热水方面采用分体式太阳能热泵吸收式中央空调系统，从而在提供生活用热水的同时兼顾空调采暖和制冷；以太阳能为主，燃气或电力为辅的集中供能方式。这样以来就实现了被动式与主动式相结合，多途径多层次的太阳能多元化收集与利用。6 太阳能利用与建筑一体化的实施方式6.1 太阳墙、光伏组件与建筑墙体一体化在南向及东西向等接受太阳能较好的墙面上采用主动式与被动式相结合，集发电、采暖、通风与建筑护围结构有机结合的太阳能系统。如图（1）、（2）和（3）所示，墙体的最外层是光电幕墙，安装在多孔的波状金属板上，空气在金属板下的空腔内受热，在风机的动力作用下空腔内的热空气从墙体的顶部通过风道进入空调的新风系统或者直接排出室外6。与传统的墙面相比太阳能设备取代了传统的护围结构，照射在墙面上的太阳能不但被有效的利用起来而且显著改善了护围结构的隔热保温性能。光电幕墙对太阳光的反射率约为15%，光电幕墙的光电转化率在1735%之间；在冬季被光电幕墙浪费的那部分太阳能又被集热板吸收用于空调机组新风的预加热，使新风空气预热到30左右，热效率在50%-60%之间，相当于每平方米能产生多于500W的热量，同时使通过墙体向外界扩散的热量随管道内的热空气重新进入空调的新风系统，降低了墙体与室外空气的热交换；在夏季，风机停止运转，被加热的热空气在自然对流的作用下从波状金属板与墙体组成空腔的上部流出，一方面使外界的热量不能直接通过墙体的传热进入室内，减少了空调的负荷，另一方面空气在空腔内的流通降低了光电幕墙的温度，能使光电幕墙的光电转换率提升10%。这样以来从经济上分析这种采用复合的太阳能采集技术的墙体的初期投资回收速度比单纯采用光电板回收速度提高了3-4倍。图1 太阳墙原理示意图图2 附于钢结构或砖体结构示意图6.2 光伏组件与市政供电系统并网太阳能发电系统所发的电能通过逆变器把直流电转换为交流电，再由控制器对所发的电能进行调节和控制，在白天一方面把整压整流后的电能送往建筑内的用电负载，另一方面白天日照充足时在满足建筑自身用电负荷的同时把多余的电能进行并网向市政电网系统进行供电，而当晚上或阴天时所发的电能不能满足建筑自身负载需要时，控制器又并网市政供电系统，保证用户的正常用电。这样在白天的太阳能光伏发电的发电量充足且电价较高的时候并网市政电网把多余的电能向外供电出售电能，而在晚上太阳能发电装置不能发电且电价较低的时候又从市政电网中取电买入电能。这样的光伏一体化墙面较传统的墙面在节能上面优势是显而易见而且比早期的光伏发电系统减少了多余电能储存系统有效降低了光伏发电系统的整体成本，而且在白天的用电高峰时段在满足建筑自身用电的同时能向市政电网供应电能在一定程度上缓解电力紧张，况且这时的电价比较高而在夜间用电低峰时段电价相对较低又从市政电网获取电能这样就能更好的降低建筑的运行成本，使初期投资回收速度进一步提高。 6.3 太阳能热泵集热装置与建筑屋顶一体化在建筑的顶部采用建筑造型构件与太阳能热泵低温集热技术相结合的手法，在设计上一方面使建筑的正立面结构看上去富有建筑的艺术性和现代性，另一方面使安插在建筑构造构件中的集热装置模块可以很好的吸收太阳辐射能。然后把金属流道的太阳能热管模块化集热器做成合适的造型，并涂成与建筑顶面颜色相协调的颜色安插在建筑顶部预先留有空位和预埋好相应管道的构件中。采用太阳能热管模块化集热器可以较好的承受压力且密封性较好，既能直接吸收太阳辐射能又能间接吸收室外环境中的热能，即使冬季气温为-20的时候依然能够进行太阳能低温集热。应用这种太阳能集热装置做成直接蒸发式太阳能热泵机组的蒸发器，则蒸发器成为“热源”，直接作用于蒸发器中的流动工质热媒，使其加热到1030左右并迅速汽化，通过热泵机组压缩机的压缩制热后，在冷凝端与管壳式热交换器中的水换热可使冷凝水的温度达到60以上，作为采暖热源和作为热水直接供应给用户7或是向吸收式制冷机提供其发生器所需要的热媒水。太阳能热泵吸收式中央空调系统冬天向建筑供暖时能耗比Cop值约为6，即投入1KWH的电力，可得到约6KWH的热能；夏天向建筑供冷时能耗比Cop值约为4，即投入1KWH的电力，可得到约4KWH的热能，而且系统紧凑，省去了锅炉房，节省了初期投资，也节省了建筑空间。比直接将太阳能转化为电能再用电能驱动中央空调和热水器节能效果更为显著。6.4 太阳能一体化设计中与之相配合的建筑保温设计在建筑的北向墙体和受日照较少的墙体上采用轻质建筑保温墙体，如图（4）所示这样就有效的减少了墙体与外界空气的热交换，并能在框架结构的建筑中采用较薄的基层墙体而达到较好的隔热保温作用同时有效降低了建筑成本和减轻建筑负荷。玻璃门窗建议使用其外侧经过镀膜处理且与护围结构颜色相适宜的Low- E中空玻璃，因其具有极佳的热学、隔声、防结霜、不结露与密封等性能。白天在阻挡来自室外的有害辐射的同时并不影响窗体的透光率；夜晚和阴雨天气,来自室内物体的热辐射约有50%以上被其反射回室内8。这样就使整个建筑呈现一种类似于“暖水保温瓶”的现象，在一定程度上实现了建筑物的单向热传导性，降低了建筑内热能或冷能的流失，减少了建筑的整体能耗。图3 太阳能墙体与光伏组件的结合图4 保温墙体示意图7 远景与展望:太阳能作为一种取之不尽的新型环保能源已成为世界各国世界上能源研究工作中的一个重要课题。并且在建筑领域已经开发并利用在热水、采暖、照明、制冷、电力等多个方面。如：太阳能光伏发电、太阳能热泵空调等。太阳能光热光伏利用与建筑一体化不断完善，采用太阳能利用与建筑一体化设计的太阳能建筑将来必定成为我国今后几年里建筑业发展的主流方向，并从一些试点工程迅速的向全国进行普及，太阳能建筑的大规模出现已经成为一种时代的必然。我国太阳能一体化建筑在正常发展和生态驱动发展两种发展模式下，2010年左右其显著的经济和社会效益将会逐渐显现出来，届时太阳能利用量占社会总能耗的比例将不断的提高，CO2及氮氢化合物的排放将大幅减少。预计2020年的太阳能利用量在社会总能源供给中达到4.7%，减少CO2及氮氢化合物排放1020TtC/yr9。8 参考文献：1 高辉、何泉.太阳能利用与建筑一体化设计，华中建筑 ，2004（1）：71742 王宏志 、王润强.太阳能热水器系统在建筑中的应用，机械给排水，38413 齐心.解决太阳能与建筑一体化的良好方案，现代建筑 .2003（1）24254杨维菊.美国太阳能热利用考察及思考，世界建筑 .2003（8）：83855 赵春江、王恒龙.太阳能一体化集热器的研制与应用.太阳能 2004（4）28306 王崇杰 、何文晶 、薛一冰.欧美建筑中太阳墙的应用.建筑学报. 2004（8）：76787 范亚云、夏朝凤等.热泵技术与建筑节能，现代建筑 .2003（12）40418 彭政国.中空玻璃与低辐射玻璃，建筑.2002(10) 49509傅平，论太阳能与建筑一体化.大众标准， 2004（11）：4047太阳能与建筑一体化的困境体制因素：虽然相关的建筑节能的政策法规要求建筑必须达到一定的节能标准，但建设太阳能建筑，每平方米需增加成本230元。这份钱该由谁来承担？太阳能推广的价格制约太阳能清洁环保，且转化技术已经比较成熟。采用它的建筑可节约采暖能源近70，如果配合热循环和地热采暖等其他建筑节能技术，节能可超过80。 用太阳能热水器举例。如果没有被对应的建筑配套采用，则老百姓你买一个，我买一个，这安一个，那安一个，既形不成规模，又影响美观，索性统一取消，极少建筑商愿意把太阳能建筑作为一个专业化的系统工程来考虑。 中国有关建筑节能的政策法规出台了不少，要求建筑必须达到一定的节能标准。但建设太阳能建筑，每平方米需增加成本230元。这份钱该由谁来承担？ 在没有硬性规定的前提下，建筑商自然摇头。 如果建筑售价不变，则意味着建筑商要自己承担这部分费用；如果建筑售价提高，则会带来潜在的市场风险。这种单方面投资，社会和业主得益的模式使建筑商对太阳能建筑热情不高。 关键问题也就在这里。若让建筑商愿意开发太阳能建筑，就要让他们既“种树”，又能享受“树阴的清凉”。方法也无非两个：一是政策激励，二是市场刺激。 因此，应继续出台政策给太阳能建筑开发商以财政支持或税收优惠等，从经济利益促使他们加快太阳能建筑开发。 对达到一定标准的节能建筑给予一定的税收优惠，配合以相应的措施以确保这笔资金用于下一个阶段的技术研发。或者反过来对消费者实行相应的补贴，有些国家对消费者购买光热光电产品的补贴已达到了1/3，这样的政策无疑极大促进了太阳能建筑的推广。 此外，在城市建筑中，太阳能应与常规能源相结合，按照房间的功能，采用不同方案的配合及交叉，这样可以大大降低太阳能用于建筑节能的一次投资和运行成本，可以使得整个系统在商业化的意义下具有可操作性。 还有一点需要明确：太阳能设备属于一次性投资，虽然购买时比电、燃气热水器等贵，但在使用过程中不再投资，且安全可靠，操作简单方便，综合计算，太阳能设备投资最少。这一点如果被大多数人接受，太阳能建筑的市场自然是不言而喻了设计因素：即投资方和受益方并非同一主体所造成的，从太阳能与建筑一体化来说，实现“同步设计、同步施工、同步管理”的整合设计尤为重要。太阳能技术推广“内外”受困“建筑和太阳能技术的分离，增加了太阳能技术的推广难度”。一位推广太阳能取暖技术的工作人员，向记者诉说了他在实际工作中遇到困难。 “开发商已经认识到太阳能的种种优点，但还是不愿意选用。”这是他推广太阳能采暖技术时的一大苦恼。为此他希望，政府能够出面支持和帮助，为太阳能采暖技术提供一个平台和展示空间，以期在这个采暖期结束前有一个完美的数据结果。 不仅仅是太阳能取暖，其他的太阳能技术也面临着类似的问题。 在一次相关太阳能建筑的论坛上，某太阳能开发企业结合实践事例，对开发商进行了讲解介绍。会议结束后，他被开发商团团围住。开发商的确对太阳能技术产生了兴趣，但实际中运用太阳能的项目还是寥寥无几。问及这其中的原因，开发商表示，太阳能技术的不成熟、消费者的不认同，是他们心存顾虑的原因。 作为太阳能学会太阳能建筑专业委员会秘书长，张磊对于太阳能面临的困境有着更为全面的认识。她表示，开发商之所以对采用太阳能存有顾虑，很大程度上是由于“投资方和受益方并非同一主体”的矛盾所造成。“开发商投资，最终受益的却是消费者，所以开发商采用的积极性不高。解决这一问题，需要政府建立经济激励机制。” 与建筑的“分离”状态，也使得太阳能技术的推广举步维艰。太阳能技术实现良好效果的前提是与建筑实现一体化，但是目前实现“太阳能建筑一体化”仍有难度。 在新建建筑中实现太阳能建筑一体化，需要在设计之初，就对太阳能运用加以考虑。但是实际中，很多建筑的建设，由于建筑行业对太阳能产品的不了解，常规的建筑规范中也未对太阳能技术运用作相关要求，导致很多建筑物在设计阶段，并没有考虑太阳能技术。而在后期另行安装太阳能，不但成本将加大，节能效果也会受到影响。在老建筑安装太阳能，更是面临被改造的命运。 另外记者了解到，企业安装太阳能多属自发行为，在这个过程中设计方并没有参与，这将导致问题的出现。专家指出，从规划设计到施工监管以及后期的维护管理，实现“同步设计、同步施工、同步管理”的整合设计尤为重要。 “由政府制订太阳能应用激励机制，调动开发商的积极性；采用同步设计、同步施工、同步管理的整合设计，促进太阳能和建筑的紧密结合”。如果说以上都是太阳能推广在外部环境的突围，那么，太阳能技术自身的完善，就是一个内部的突围。 张磊介绍，目前的太阳能行业尚不规范，太阳能技术设计规范、检测标准处于缺失状态。太阳能企业也很少进行自发检测行为，所以良莠不齐的产品，影响着整个行业的信誉度。对此需要太阳能技术开发企业苦练内功，以完善企业自身研发行为。太阳能与建筑一体化的前景2006年1月1日实施的可再生能源法规定，“在建筑物的设计和施工中，为太阳能利用提供必备条件。对已建成的建筑物，住户可以在不影响其质量与安全的前提下安装符合技术规范和产品标准的太阳能利用系统。”建设部在建筑节能“十五”计划和2010年规划提出，到2015年，全国家庭太阳能热水器普及率要达到2030。而各地方也纷纷出台措施，积极推动太阳能的运用太阳能推广的政策支持2006年1月1日实施的可再生能源法规定，房地产开发企业应当根据相应的技术规范，“在建筑物的设计和施工中，为太阳能利用提供必备条件。对已建成的建筑物，住户可以在不影响其质量与安全的前提下安装符合技术规范和产品标准的太阳能利用系统。” 建设部建筑节能“十五”计划和2010年规划提出，到2015年，全国家庭太阳能热水器普及率要达到2030。同时，各省市也对太阳能在建筑的应用出台了相应规定。如深圳市建设局目前正在组织编制深圳市太阳能建筑体化发展专项规划。同时，在即将颁布实施的深圳经济特区建筑节能条例中强制规定，新建多层民用建筑，如没有安装设置太阳能热水系统，。建设主管部门将不予办理施工许可证，不予办理专项验收手续；既有建筑在不影响安全、外观的情况下，住户可以安装太阳能系统。 江苏省第一部太阳能热水器安装推荐性标准住宅建筑太阳热水系统一体化设计、安装与验收规程也于去年由江苏省工程建设标准站制定并已实施。根据这一规程，建筑进行总体规划设计时，除按各种规划要素进行外，应结合太阳能热水系统设计对建筑物的朝向、房屋间距要求，合理规划，提供适当的空间环境，用于布置太阳能热水器，而且热水器布置应与周围环境协调、风格统一，并尽量避免集热器的反射光对附近建筑物的光污染。 在今年的北京政协会议上，北京市太阳能研究所有限公司副总裁何平山委员提议：目前城市高层建筑楼顶公用面积有限，北京市应大力发展阳台式太阳能热水器。政府应该尽快出台政策允许太阳能热水器进入小区，并抓紧时间制订安装技术及安全标准。今后新建楼盘中应预留太阳能热水器管线，六层以上在阳台预留，六层以下在楼顶预留。 这些法规及措施的制定和实施，对推动太阳能与建筑一体化的发展将起到积极的作用，让建筑亲近阳光不再是一个遥远的梦想。 中国太阳城山东德州2005年9月16日，“中国太阳城”命名仪式在德州市举行，中国太阳能学会、中国资源综合利用协会、中国农村能源行业协会联合授予德州市“中国太阳城”称号。德州已发展太阳能以及相关企业100余家，从业人员3万多人。太阳能热水器产量占到山东省的70以上，产值占全国太阳能行业总产值的10左右太阳能产业集群-中国太阳城德州的太阳能产业萌芽于年前。德州市政府采取政策拉动、服务推动、典型带动等举措，每年投入亿元以上，每年以以上速度递增，从而催生壮大了太阳能产业。目前德州已发展太阳能以及相关企业余家，从业人员万多人。太阳能热水器产量占到山东省的以上，产值占全国太阳能行业总产值的左右。去年全市生产太阳能热水器多万平方米，实现销售收入亿元、利税突破亿元。年月底，德州市委召开常委扩大会议，提出打造“中国太阳城”、“中国太阳谷”的战略构想。为此，德州市结合编制“十一五”计划，把发展阳光经济、打造“中国太阳城”“中国太阳谷”纳入国民经济和社会发展总体规划，把太阳能推广利用纳入党委政府重要议事日程。科学制定了“中国太阳城”短期和中长期发展规划、“中国太阳谷”园区规划，确定分阶段推进“中国太阳城”建设，年为策划宣传、规划启动阶段，年为迅速扩张、重点突破阶段，年为全面推进、发展提高阶段。力争在抢抓发展机遇上先人一步，在整合全球资源上先人一步，在打造产业群体上先人一步，扶持一批太阳能企业，壮大一个太阳能产业，把太阳能开发利用培植成全市第一大支柱产业、第一个绿色百亿产业。到年，建设太阳能小区个，太阳能村庄个，太阳能及相关产业产值达到亿元，市场份额占到全国的，成为世界范围内太阳能普及率最高、科研水平最强、生产能力最大、市场份额最多的地区。德州市政府成立了实施“中国太阳城”、“中国太阳谷”战略推进委员会，市委市政府主要领导任主任，有关市级领导任副主任，相关部门负责同志任成员。 年月日，“中国太阳城”命名仪式在德州市举行，中国太阳能学会、中国资源综合利用协会、中国农村能源行业协会联合授予德州市“中国太阳城”称号。德州的太阳能产业链也延伸到真空集热管、太阳能电池组件、光伏发电系统、太阳能照明系统、太阳能交通灯、温屏节能玻璃、太阳能一体化建筑等系列产品，路灯安装到上海、安庆、呼伦贝尔、郑州、西沙永兴岛等几十个城市地区，光伏发电系统即将进入意大利的罗马。 太阳能建筑示范城市深圳2005年12月02日,深圳被选定为“国家重点十大节能工程”中的可再生能源（太阳能建筑一体化）在建筑中规模化应用备选示范城市，正式成为这一示范城市后，将获得国家大量资金支持，从2006年2010年，将新建200万平方米的光热示范项目、100万平方米光电示范项目，深圳将成为太阳能应用的先进城市，并带动太阳能产业的发展，创造绿色GDP。 专家介绍，我市发展“太阳能建筑一体化”有几大优势。首先，深圳市处于北回归线以南，日照条件良好，太阳辐射量丰富，年辐射量为5225兆焦耳平方米，全年约300天具有采集太阳热能的条件。其次，深圳市具有一定的太阳能产业基础，其中太阳能光电产品已成为世界太阳能光电产品的主要产业聚集地，从事太阳能光电产品开发生产的相关企业不少于20家，年产值约20亿元。从目前的市场份额看，全世界72的太阳能光电小产品生产厂家集中于广东地区，特别是深圳地区，深圳已成为世界太阳能光电产品的主要产业聚集地。创益、嘉普通、能联、先行、珈玮等企业，无论从技术水平，还是产业规模，在国内市场上都占据着举足轻重的位置。2004年深圳市太阳能产品出口总金额为1.663亿美元，其中太阳能电池占72.8，太阳能灯具达到了26.5。 根据国家节能中长期专项规划，国家发改委启动了“国家十大重点节能工程”，其中“建筑节能工程”是“国家十大重点节能工程”的项目之一。“建筑节能工程”由建设部牵头组织实施，为加快推进节能工程，国家将安排资金补贴支持一批具有示范和带动作用的工程项目及产业化基地建设。据介绍，深圳被评为“建筑节能工程”中的“太阳能建筑一体化”备选示范城市后，目前市建设局正在组织“十一五”期间的“太阳能建筑一体化”示范项目及产业化示范基地建设项目申报，深圳万科、招商、中海、振业等地产公司，正在积极准备有关申报材料。 市建设局负责人提醒申请单位，在申报项目及要求上，示范项目的申报要求包括：一是“十一五”期间，深圳市行政区域内在建及拟建的民用建筑工程项目；二是居住建筑小区建筑面积要求10万平方米以上，单体公共建筑面积要求1万平方米以上；三是申报项目要求规模化应用太阳能热水系统或太阳能光电系统。太阳能产业化示范基地的申报要求是深圳市本地具有自主知识产权、产品技术含量高、生产规模大、社会与经济效益好、具有广阔发展潜力的太阳能光热与光电生产企业。新型墙材及节能材料产品产业化示范基地建设的申报要求是深圳市本地具有自主知识产权、产品技术含量高、生产规模大、社会与经济效益好、适应于深圳市等南方地区建筑应用的、具有广阔发展潜力的新型墙材及节能材料产品生产企业；申请企业综合实力较强，具有合理的经济规模，具有扩大生产能力的条件，且项目资本金已落实。