浅论太阳能与建筑一体化及其在我国的发展

王 蕾,张广明, 杨 帆,马玲玲,李 娅

1郑州大学综合设计研究院（450002） 2郑州亚新房地产开发有限公司（450000）

太阳能作为一种可再生的清洁能源,储量极其丰富且清洁无污染，发展节能型住宅和公共建筑，重要的策略之一是应用太阳能资源，发展太阳能建筑技术。我国属于太阳能资源丰富的国家之一，全国总面积2/3以上地区年日照时数大于2 000小时，辐射总量高于5 000 MJ/(m2·a)。一般来说，在年日照时数大于1 200小时,年太阳辐射量大于3 500 MJ/(m2·a)的地区，宜设计选用太阳能系统。广泛应用太阳能，能有效保护环境,减少二氧化碳的排放，利于创造节约型社会，既利国又利民。

1 太阳能目前的现状应用

随着地球常规能源的日益减少和枯竭,新的能源不断被开发利用，取之不竭、用之不尽的太阳能资源日益被人们所重视。目前在太阳能利用方面,有太阳能房、太阳能温室塑料大棚、太阳能畜舍、禽舍等太阳能建筑。然而发展最快、应用最广、商业化程度最高的是太阳能热水器。它以本身所独有的安全、节能、环保、卫生、经济等优势越来越被人们所喜爱。经过二十多年的发展，功能和质量得到不断的改进和完善，太阳能热水系统已经能够达到四季、全天候、高质量的服务，而逐步成为家用热水器、商用热水供应的主流。

2 太阳能与建筑一体化的发展

太阳能与建筑一体化是指太阳能集热系统与建筑同步设计，同步施工。在不影响建筑的日照和美观的前提下，大力发展和使用太阳能。目前，太阳能集热系统主要是指太阳能热水器的应用系统，主要由采集太阳能的集热系统、贮存热水的储热系统、将集热系统采集到的热能输送到储热系统中的循环系统、整个系统的自动化控制系统和辅助能源加热系统等组成。太阳能热水器系统包括单体太阳能、联集管式太阳能、分体式太阳能。

2.1 单体太阳能

单体太阳能又称单台单户太阳能，通常屋顶放置，较影响立面效果，别墅专用样式热水器美观但投资较高。阳台及外墙壁挂式太阳能都是成型产品,包含电辅助加热和非电加热两种。电加热使用方便，24小时不间断有热水产出;非电加热辅助的热水器在遇到连续阴雨天或者光照不足的情况下热水使用没有保障。单台单户太阳能每户一套独立系统，分户水箱，集热循环管路就近布置，结构简洁，方便于物业管理，适用于小户型建筑，但安装有局限性，一般仅适用于平屋顶的多层或者小高层的部分用户（6-11层）。

单体太阳能可以增加循环泵，即每户一独立系统，每户增加一个循环泵，使系统温差循环，保障随时使用到的都是热水，但需增加投资。

2.2 联集管式太阳能

1）集中集热—分户计量的原理:集中集热供热水+循环泵+电加热。其系统特点:系统性能可靠，技术成熟；住户用水采用热水表计量收费；充分利用太阳能，系统利用效率高；初投资较为经济，易于推广；外形美观，可以个性化的与建筑进行结合;热水使用效率高,系统安装有电辅热，在任何天气情况下，都可以保证充足的热水使用。同时系统安装有循环泵，采用温差循环，可以使管道和水箱热水一直保持一定温度，这样即便住在最底层的用户在用水时，管道放出的水也是热水。缺点是后期需要物业管理，用户使用成本较高。

2）集中集热-分户水箱系统的原理:集中集热供热水+循环泵+电加热。其系统特点:系统采用集中集热，间接换热，分户储热，集热系统为开式，集热器集中放置，储水箱每户一个，内置电加热，确保阴雨天的正常使用，同时便于物业管理；储水箱可以根据需要放置于室内，利于水箱的保温，水箱承压运行，有效保证冷热水的水压一致，混水均匀，提高了热水使用的舒适度；采用间接换热，有效保证热水的卫生洁净，解决了屋面集热器安装面积不足造成的难题—高层建筑不能使用太阳能；设有自动回水功能,可以使管道和水箱热水一直保持一定温度,这样即便是最底层的用户在使用热水时候，管道内也是热水，减少了冷水的流失。总之，该系统运行较稳定，运行成本较低，集热系统为开式，便于安装、维护。缺点是造价成本较高。

2.3 分体式太阳能

分体式太阳能即阳台及外墙壁挂式太阳能。优点是造型美观，对建筑结构影响较小，可以分户单独管理，后期维护相对简单，减少物业管理难度。缺点是采热效果差，特别是在建筑密度大，建筑间距小的情况下，底层用户采光时间短，影响集热效果且造价较高。

3 结语

随着经济的发展，人民生活水平的日益提高，生活用热水、采暖、电气化能源需求的增加，客观上对发展太阳能和建筑节能都有迫切的需要。太阳能集热工程以它所独有的优势将迅速得到大力的推广和发展,太阳能作为绿色、环保产品也会越来越广泛地应用到日常生活当中。在不久的将来，太阳能必将作为人类最主要的能源，为人类社会的发展和进步服务。

[1]GB 50364-2005,民用建筑太阳能热水系统应用技术规范[S]

[2]L07SJ906,太阳能热水系统建筑一体化设计与应用[S]