太陽能在建筑的利用技術(shù)

太陽能是永不枯竭的干凈能源，是 21世紀(jì)以后我們可期待的、較有希望的能源之一。而太陽能在建筑中的應(yīng)用又是現(xiàn)階段太陽能應(yīng)用中較具發(fā)展?jié)摿Φ膶?shí)用領(lǐng)域。

現(xiàn)代建筑為滿足居住者的舒適要求和使用需要，應(yīng)具備供暖、制冷、熱水供應(yīng)。供電(包括照明、電器)等一系列功能，太陽能建筑應(yīng)用領(lǐng)域的總體目標(biāo)，就是用太陽能代替常規(guī)能源來提供建筑物的上述功能要求；隨著世界太陽能技術(shù)水平的不斷提高和進(jìn)步，嚴(yán)格意義上的太陽能建筑，應(yīng)能夠利用太陽能滿足房屋居住者舒適水平和使用功能所需的大部分能源供應(yīng)，即達(dá)到太陽能在建筑中的綜合利用。但現(xiàn)階段我國只能做到太陽能在建筑中的部分利用，在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)合理性和實(shí)用性方面還有許多問題需要解決，與世界先進(jìn)水平相比有一定差距，尤其在實(shí)際工程應(yīng)用方面。

目前中國太陽能建筑應(yīng)用領(lǐng)域中，技術(shù)較成熟、應(yīng)用較廣泛、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展較快的是太陽能熱水供應(yīng)技術(shù)、或者說是家用太陽能熱水器(系統(tǒng))，其次是被動式采暖太陽房，太陽能空調(diào)已經(jīng)有示范工程建成，而用于供電的太陽能光伏技術(shù)與建筑的結(jié)合則處于起步階段。但總的來說，不管那種方式，使太陽能應(yīng)用部件與建筑達(dá)到有機(jī)結(jié)合，一直是中國太陽能建筑應(yīng)用領(lǐng)域沒有很好解決的問題，完成太陽能應(yīng)用的建筑一體化，應(yīng)是我國太陽能建筑應(yīng)用領(lǐng)域今后的主攻方向。趕超國際先進(jìn)水平，建設(shè)綜合利用太陽能的各類示范工程建筑，在樹立典型樣板的基礎(chǔ)上進(jìn)行普及和推廣，促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，是今后我國太陽能建筑應(yīng)用領(lǐng)域的總體發(fā)展目標(biāo)。為此，應(yīng)按照技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)水平等綜合影響因素，分階段逐步實(shí)施推進(jìn)；先完成目前技術(shù)較成熟、工程應(yīng)用較廣泛的太陽能熱水器(系統(tǒng))的建筑一體化，然后進(jìn)行太陽能光熱利用——供暖、空調(diào)，以及光熱、光電綜合利用供電、供暖、空調(diào)的技術(shù)開發(fā)和工程應(yīng)用；先進(jìn)行建筑一體化單項(xiàng)技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)，再建設(shè)示范工程，較終達(dá)到綜合利用太陽能建筑的推廣和普及。

建筑節(jié)能對太陽能規(guī)范化應(yīng)用的基本要求

技術(shù)與產(chǎn)品性能上滿足：節(jié)能、安全、防水、耐候、換熱效率、經(jīng)濟(jì)要求；應(yīng)用技術(shù)上滿足：建筑設(shè)計(jì)、施工、安裝、使用、熱負(fù)荷要求。

1、技術(shù)要求

(1)工程建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)符合所在氣候區(qū)的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；

(2)太陽能集熱器具有可承壓、防凍、防雷擊、抗風(fēng)、抗冰雹等安全性能，工作壽命15年以上，系統(tǒng)其他配套產(chǎn)品使用壽命：25年以上；

(3)與建筑一體化的太陽能集熱器／系統(tǒng)及其配套設(shè)施，必須滿足建筑構(gòu)件相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、民用建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和安裝、施工規(guī)范要求；

(4)與建筑一體化的太陽能集熱器的性能指標(biāo)：集熱器每單位每天得熱量 >8兆焦／(17兆焦?fàn)顟B(tài))、供熱水溫度≥45℃、供熱水量≥80升／人天的標(biāo)準(zhǔn)；

(5)太陽能熱水供水系統(tǒng)要有保障熱水水質(zhì)的措施；要有太陽能熱水循環(huán)流量方式及控制的措施；

(6)太陽能集熱器／系統(tǒng)各種預(yù)埋件及熱水系統(tǒng)管線(冷、熱、回水管，各種信號控制線纜)要有與建筑、結(jié)構(gòu)、電氣的配合措施；

(7)利用太陽能采暖的建筑，在采暖季節(jié)其采暖溫度應(yīng)達(dá)到18℃，太陽能對采暖能源的貢獻(xiàn)率≥35-40％；

(8)利用太陽能采暖制冷的建筑，制冷季節(jié)其制冷溫度應(yīng)達(dá)到26-28℃，在采暖季節(jié)其采暖溫度應(yīng)達(dá)到18℃，太陽能對能源貢獻(xiàn)率均≥35-40％；

(9)與未做建筑節(jié)能和采用常規(guī)能源供應(yīng)熱水建筑物相比，太陽能試點(diǎn)示范工程綜合節(jié)能率(包括供熱水部分)≥65％。 2、經(jīng)濟(jì)要求

(1)用太陽能按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)全天候?yàn)榻ㄖ锾峁崴黾油顿Y不超過3-5％；

(2)太陽能熱水供水系統(tǒng)與電熱水器運(yùn)行費(fèi)用相比，投資經(jīng)濟(jì)回收年≤5年。

太陽能在建設(shè)領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用的技術(shù)障礙

長期以來，太陽熱水器一直是房屋建成后才由用戶購購安裝的一個后置部件，隨著太陽熱水器在城市普及率的不斷提高，帶來了一系列問題和矛盾。特別是對建筑物外觀和房屋相關(guān)使用功能造成的影響和破壞，直接導(dǎo)致了一些城市和小區(qū)、單位的主管部門出臺不允許安裝太陽熱水器的管理規(guī)定，給太陽熱水器的進(jìn)一步發(fā)展造成了嚴(yán)重制約；太陽熱水系統(tǒng)的建筑一體化在各地的發(fā)展還不平衡，存在著一些認(rèn)識上的誤區(qū)，有相當(dāng)多的技術(shù)問題急待解決。大部分建筑設(shè)計(jì)院和房地產(chǎn)開發(fā)商對太陽熱水系統(tǒng)和建筑一體化關(guān)注較少，一些太陽熱水器生產(chǎn)企業(yè)對建筑一體化的認(rèn)識也還停留在概念上，并沒有投入實(shí)質(zhì)性的努力。這一現(xiàn)狀的產(chǎn)生有多方面原因，除了政策法規(guī)、經(jīng)濟(jì)因素外，在技術(shù)方面主要有以下原因：

1、產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步遲緩。除少數(shù)大型骨干企業(yè)裝備較好、技術(shù)水平較高、質(zhì)量好，大部分還是非常落后的生產(chǎn)方式，質(zhì)量得不到保證。同時滿足與建筑一體化的系統(tǒng)及部件的研發(fā)工作，還遠(yuǎn)未達(dá)到建筑設(shè)計(jì)的要求，還未被建筑市場認(rèn)可，還需要抓緊做大量細(xì)致的裝備機(jī)械化，技術(shù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化研發(fā)工作。

2、應(yīng)用技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化配套工作還未完成。雖然在建設(shè)部相關(guān)部門支持下，已編制了“太陽熱水器應(yīng)用技術(shù)規(guī)程”工作，編制標(biāo)準(zhǔn)圖集、使用手冊、列“推廣技術(shù)目錄”，進(jìn)行試點(diǎn)示范等工作都在啟動中，但是由于技術(shù)研發(fā)工作緩慢，缺少資金支持；太陽能集熱器及系統(tǒng)施工驗(yàn)收規(guī)程、太陽能系統(tǒng)施工工法等應(yīng)用技術(shù)工作還有相當(dāng)一段時間才能完成，才能大規(guī)模指導(dǎo)工程實(shí)踐，這是目前的主要技術(shù)障礙。

3、建筑設(shè)計(jì)主體的各專業(yè)建筑設(shè)計(jì)院，基本上還沒有介入太陽熱水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對太陽能集熱系統(tǒng)缺乏了解；另外設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行太陽熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，缺乏必要的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)。

標(biāo)準(zhǔn)為先導(dǎo)，規(guī)范化、大規(guī)模應(yīng)用太陽能

近年來在推進(jìn)太陽熱水系統(tǒng)建筑一體化的過程中，已經(jīng)取得了一批有重大意義的成果和實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。在新產(chǎn)品的開發(fā)上，我國已成功開發(fā)出建筑構(gòu)件型的太陽能集熱器，如新元熱板；在原有產(chǎn)品的技術(shù)進(jìn)步上，通過對系統(tǒng)、水箱、支架和控制部件的重新設(shè)計(jì)，以及對產(chǎn)品安全性、可靠性、穩(wěn)定性、耐久性的質(zhì)量控制，已大大提高了目前太陽能集熱器對建筑一體化的適應(yīng)能力；各地一批示范工程的建設(shè)，則為建筑一體化的實(shí)施樹立了樣板，積累了經(jīng)驗(yàn)；特別是近兩年在云南省完成的昆明市紅塔金典園住宅區(qū)、蒙自縣紅竺園小區(qū)等示范工程，已達(dá)到相當(dāng)高的水平。

此外，還有一些正在開展和即將啟動的項(xiàng)目，包括科技攻關(guān)、產(chǎn)品檢測、標(biāo)準(zhǔn)編制、國際合作等，將會對今后太陽熱水系統(tǒng)的建筑一體化進(jìn)程產(chǎn)生重大影響。

較近幾年推進(jìn)太陽能在建筑中大規(guī)模應(yīng)用的工作實(shí)踐告訴我們，當(dāng)務(wù)之急是抓緊進(jìn)行建筑構(gòu)件型太陽能集熱器的產(chǎn)品開發(fā)、用于建筑一體化太陽熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件的開發(fā)。驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、施工工法的編制和以示范工程列為主要研究內(nèi)容的標(biāo)準(zhǔn)圖集。其中的設(shè)計(jì)軟件將包括兩個部分：太陽熱水器性能參數(shù)數(shù)據(jù)庫和優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算軟件。軟件的功能定位是為工程設(shè)計(jì)服務(wù)，可進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，將有效解決目前系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺乏基礎(chǔ)參數(shù)和依據(jù)的問題。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范則包括設(shè)計(jì)、施工安裝和工程驗(yàn)收三個部分，使建筑一體化太陽熱水系統(tǒng)的建設(shè)全過程都能作到有章可依。

在建筑領(lǐng)域安全、可靠、多方位地使用太陽能，一直是建設(shè)科技部門地工作內(nèi)容，希望太陽能和建筑兩個行業(yè)克服現(xiàn)有體制的束縛，統(tǒng)一太陽熱水系統(tǒng)建筑一體化的認(rèn)識，解決目前面臨困難，推動解決限制太陽能在建筑上大規(guī)模使用的問題，共創(chuàng)太陽能產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展的明天。

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