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建筑是能源消耗大户, 建筑节能已经成为我国节能的重点, 大力开发利用太阳能减少能源消耗, 满足建筑部分或全部用能, 将是建筑节能的重要途径。建筑节能在实现节能目标的同时, 还要实现节能模式上的跨越。21世纪我国面临着经济高持续发展与节能环保的双重课题。利用再生清洁能源———太阳能, 解决全部或部分家用热水用电, 减少商品能源的消耗, 节能环保意义重大。太阳能与建筑完美结合, 可为太阳能利用提供广阔的市场, 也是实现建筑节能的一条重要途径。

 

1 我国太阳能利用现状

 

我国拥有丰富的太阳能资源。年日照时数在2200h以上的地区约占国土面积的2/3以上。太阳能的利用方式包括光伏发电、光热发电、日光照明和太阳能热利用等。2008年北京奥运会, 太阳能将成为主要能源。据报导, 奥运场馆外墙将贴上太阳能电池, 场馆周围80%～90%的路灯将利用太阳能技术供电, 奥运会90%的洗浴热水将来自太阳能集热技术, 科技部和北京市政府计划建设一座30kW并网光伏示范电站, 为部分场馆的照明与空调提供动力。目前, 我国太阳能利用技术之一的太阳能光热利用技术日趋成熟。太阳能热水器行业经过20年的发展, 取得了大批科技成果, 并形成了产业化生产。有资料显示, 我国太阳能的光热应用面积已占全世界的70%, 是欧洲的2倍, 北美的4倍, 年产值超过60亿元, 并以每年20%～30%的速度持续递增, 这标志着我国正成为世界上最大的太阳能光热应用市场。

 

2 太阳能利用面临的困境

 

随着城市的快速发展, 城市景观得到普遍重视,太阳能热水器的安装受到了不同程度的限制。某市的苏先生在办理小区入住手续时, 遇到一件烦心事: 小区物业管理公司不允许在楼顶安装太阳能热水器, 理由是影响整体美观。和苏先生遇到相同问题的市民不在少数, 有物业公司不允许的, 有邻居不允许的, 有的城市以政府文件的形式禁止安装太阳能热水器, 太阳能热水器的发展遇到了很大的难题。这是太阳能热水器的尴尬, 也是建筑节能工作的尴尬。造成这种现象的原因是太阳能热水器与建筑设计、建造的分离, 太阳能热水器成为建筑的附件, 老百姓购买热水器自己找人安装, 对建筑的结构、墙体、防水层等容易造成破坏, 热水器也不安全, 同时有碍建筑的外观和内部观瞻, 普遍出现了热水器与建筑美学不协调的问题, 在一定程度上影响了城市的景观。彻底的解决办法是在建筑设计时, 预先将太阳能装置( 集热器、水箱、管道等) 的布置考虑进去, 实现太阳能系统与建筑的一体化。

 

3 太阳能建筑一体化的涵义

 

所谓太阳能与建筑一体化, 就是说建筑应该从设计伊始, 就将太阳能系统包含的所有内容作为建筑不可或缺的设计元素加以考虑, 巧妙地将太阳能系统的各个部件融入建筑之中, “相加”设计, 统一施工, 使太阳能系统成为建筑不可分割的一部分。

 

太阳能与建筑一体化, 需要建筑师和太阳能技术专家通力合作。通过交流, 让不太了解太阳能的建筑师和不了解建筑设计的太阳能技术专家互取所长, 有效解决太阳能利用和建筑的结合问题, 并开辟更多的合作领域, 让产品的研发、设计、提供、应用结合起来,共同面对市场、面对消费者、面对真正的业主, 实现太阳能建筑一体化。从太阳能在建筑上应用的前景来说, 应该是向太阳能与建筑成为整体的方向发展。太阳能与建筑一体化, 是把太阳能和建筑作为一个整体的系统来研究。

 

所谓“相加”设计, 不是简单地“相加”, 而是通过“相加”整合出一个崭新的方案。这里面既有建筑立面不需要阳光, 或阳光太强烈使室内温度升高或不利使用而需要遮阳的问题, 也有太阳能系统如热水器需要大量吸收阳光的问题。整体发展是未来发展的方向。太阳能与建筑一体化需要太阳能设施构件化。以太阳能热水系统为例, 太阳能集热板或太阳能集热管是暴露在屋顶上的, 在设计之初就要想办法让太阳能热水器暴露在外面的部分建筑构件化, 让它成为与建筑的一个适当部位, 诸如坡屋面、墙面、阳台、窗台等建筑构件相匹配的另一种构件, 把太阳能系统作为建筑的构件元素来考虑, 与建筑的屋面、墙面、阳台相结合而呈现出一种新的造型与外观, 增强使用太阳能建筑的表现力。太阳能与建筑一体化, 需要太阳能设施工程化。

 

所谓工程化, 就是在任何一个建筑上, 对太阳能设施系统统一设计、统一施工、统一管理、统一售后服务。像建筑中的给排水系统一样设计、建设太阳能热水系统。实施工程化才能推动产业的发展, 促进规模化生产, 使产品质量得到保证。

 

4 太阳能利用与建筑一体化是建筑节能的重要途径

 

太阳能与建筑一体化具有以下优点:

 

( 1) 可以有效地利用太阳能, 以较低的成本来满足部分建筑用能( 用热) 的需求, 且总量巨大, 减少商品能源的消耗, 缓解能源的供需矛盾, 是建筑节能的重要途径, 有着广阔的市场。

 

( 2) 建筑的使用功能与太阳能设施有机结合( 如热水器) , 形成多功能的建筑构件, 巧妙高效地利用建筑空间。

 

( 3) 同步设计、施工, 减轻建筑荷载, 降低造价, 节省成本, 避免后期安装对用户生活造成不便和对建筑结构的损害。

 

( 4) 形成统一协调的建筑形式。太阳能设施构件化和建筑融合为一体, 协调和谐, 构造合理, 形成完整统一的建筑外观。

 

( 5) 我国太阳能资源丰富, 太阳能与建筑一体化为太阳能利用产业的发展, 开辟了广阔的应用前景。《国务院关于做好建设节约型社会近期重点工作的通知》中, 把开发利用再生能源作为加快建设节约型社会的工作重点。《民用建筑节能管理规定》明确“国家鼓励发展⋯⋯太阳能、地热等可再生能源应用技术及设备”。太阳能与建筑的完美结合, 是建筑节能的重要手段, 为建筑节能开辟了一条新的途径。