太阳能在建筑的利用技术

太阳能是永不枯竭的干净能源，是 21世纪以后我们可期待的、较有希望的能源之一。而太阳能在建筑中的应用又是现阶段太阳能应用中较具发展潜力的实用领域。

现代建筑为满足居住者的舒适要求和使用需要，应具备供暖、制冷、热水供应。供电(包括照明、电器)等一系列功能，太阳能建筑应用领域的总体目标，就是用太阳能代替常规能源来提供建筑物的上述功能要求；随着世界太阳能技术水平的不断提高和进步，严格意义上的太阳能建筑，应能够利用太阳能满足房屋居住者舒适水平和使用功能所需的大部分能源供应，即达到太阳能在建筑中的综合利用。但现阶段我国只能做到太阳能在建筑中的部分利用，在经济、技术合理性和实用性方面还有许多问题需要解决，与世界先进水平相比有一定差距，尤其在实际工程应用方面。

目前中国太阳能建筑应用领域中，技术较成熟、应用较广泛、产业化发展较快的是太阳能热水供应技术、或者说是家用太阳能热水器(系统)，其次是被动式采暖太阳房，太阳能空调已经有示范工程建成，而用于供电的太阳能光伏技术与建筑的结合则处于起步阶段。但总的来说，不管那种方式，使太阳能应用部件与建筑达到有机结合，一直是中国太阳能建筑应用领域没有很好解决的问题，完成太阳能应用的建筑一体化，应是我国太阳能建筑应用领域今后的主攻方向。赶超国际先进水平，建设综合利用太阳能的各类示范工程建筑，在树立典型样板的基础上进行普及和推广，促进国民经济的可持续发展，是今后我国太阳能建筑应用领域的总体发展目标。为此，应按照技术进步和经济水平等综合影响因素，分阶段逐步实施推进；先完成目前技术较成熟、工程应用较广泛的太阳能热水器(系统)的建筑一体化，然后进行太阳能光热利用——供暖、空调，以及光热、光电综合利用供电、供暖、空调的技术开发和工程应用；先进行建筑一体化单项技术和相关产品的开发，再建设示范工程，较终达到综合利用太阳能建筑的推广和普及。

建筑节能对太阳能规范化应用的基本要求

技术与产品性能上满足：节能、安全、防水、耐候、换热效率、经济要求；应用技术上满足：建筑设计、施工、安装、使用、热负荷要求。

1、技术要求

(1)工程建筑围护结构符合所在气候区的建筑节能设计标准；

(2)太阳能集热器具有可承压、防冻、防雷击、抗风、抗冰雹等安全性能，工作寿命15年以上，系统其他配套产品使用寿命：25年以上；

(3)与建筑一体化的太阳能集热器／系统及其配套设施，必须满足建筑构件相关产品标准、民用建筑设计标准和安装、施工规范要求；

(4)与建筑一体化的太阳能集热器的性能指标：集热器每单位每天得热量 >8兆焦／(17兆焦状态)、供热水温度≥45℃、供热水量≥80升／人天的标准；

(5)太阳能热水供水系统要有保障热水水质的措施；要有太阳能热水循环流量方式及控制的措施；

(6)太阳能集热器／系统各种预埋件及热水系统管线(冷、热、回水管，各种信号控制线缆)要有与建筑、结构、电气的配合措施；

(7)利用太阳能采暖的建筑，在采暖季节其采暖温度应达到18℃，太阳能对采暖能源的贡献率≥35-40％；

(8)利用太阳能采暖制冷的建筑，制冷季节其制冷温度应达到26-28℃，在采暖季节其采暖温度应达到18℃，太阳能对能源贡献率均≥35-40％；

(9)与未做建筑节能和采用常规能源供应热水建筑物相比，太阳能试点示范工程综合节能率(包括供热水部分)≥65％。 2、经济要求

(1)用太阳能按有关标准全天候为建筑物提供热水，增加投资不超过3-5％；

(2)太阳能热水供水系统与电热水器运行费用相比，投资经济回收年≤5年。

太阳能在建设领域大规模应用的技术障碍

长期以来，太阳热水器一直是房屋建成后才由用户购购安装的一个后置部件，随着太阳热水器在城市普及率的不断提高，带来了一系列问题和矛盾。特别是对建筑物外观和房屋相关使用功能造成的影响和破坏，直接导致了一些城市和小区、单位的主管部门出台不允许安装太阳热水器的管理规定，给太阳热水器的进一步发展造成了严重制约；太阳热水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急待解决。大部分建筑设计院和房地产开发商对太阳热水系统和建筑一体化关注较少，一些太阳热水器生产企业对建筑一体化的认识也还停留在概念上，并没有投入实质性的努力。这一现状的产生有多方面原因，除了政策法规、经济因素外，在技术方面主要有以下原因：

1、产业技术进步迟缓。除少数大型骨干企业装备较好、技术水平较高、质量好，大部分还是非常落后的生产方式，质量得不到保证。同时满足与建筑一体化的系统及部件的研发工作，还远未达到建筑设计的要求，还未被建筑市场认可，还需要抓紧做大量细致的装备机械化，技术产品标准化研发工作。

2、应用技术的标准化配套工作还未完成。虽然在建设部相关部门支持下，已编制了“太阳热水器应用技术规程”工作，编制标准图集、使用手册、列“推广技术目录”，进行试点示范等工作都在启动中，但是由于技术研发工作缓慢，缺少资金支持；太阳能集热器及系统施工验收规程、太阳能系统施工工法等应用技术工作还有相当一段时间才能完成，才能大规模指导工程实践，这是目前的主要技术障碍。

3、建筑设计主体的各专业建筑设计院，基本上还没有介入太阳热水系统的设计，对太阳能集热系统缺乏了解；另外设计人员在进行太阳热水系统设计时，缺乏必要的基础设计参数。

标准为先导，规范化、大规模应用太阳能

近年来在推进太阳热水系统建筑一体化的过程中，已经取得了一批有重大意义的成果和实质性的进展。在新产品的开发上，我国已成功开发出建筑构件型的太阳能集热器，如新元热板；在原有产品的技术进步上，通过对系统、水箱、支架和控制部件的重新设计，以及对产品安全性、可靠性、稳定性、耐久性的质量控制，已大大提高了目前太阳能集热器对建筑一体化的适应能力；各地一批示范工程的建设，则为建筑一体化的实施树立了样板，积累了经验；特别是近两年在云南省完成的昆明市红塔金典园住宅区、蒙自县红竺园小区等示范工程，已达到相当高的水平。

此外，还有一些正在开展和即将启动的项目，包括科技攻关、产品检测、标准编制、国际合作等，将会对今后太阳热水系统的建筑一体化进程产生重大影响。

较近几年推进太阳能在建筑中大规模应用的工作实践告诉我们，当务之急是抓紧进行建筑构件型太阳能集热器的产品开发、用于建筑一体化太阳热水系统设计软件的开发。验收标准规范、施工工法的编制和以示范工程列为主要研究内容的标准图集。其中的设计软件将包括两个部分：太阳热水器性能参数数据库和优化设计计算软件。软件的功能定位是为工程设计服务，可进行经济分析，将有效解决目前系统设计缺乏基础参数和依据的问题。标准规范则包括设计、施工安装和工程验收三个部分，使建筑一体化太阳热水系统的建设全过程都能作到有章可依。

在建筑领域安全、可靠、多方位地使用太阳能，一直是建设科技部门地工作内容，希望太阳能和建筑两个行业克服现有体制的束缚，统一太阳热水系统建筑一体化的认识，解决目前面临困难，推动解决限制太阳能在建筑上大规模使用的问题，共创太阳能产业、建筑业可持续发展的明天。

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