焦晶峰

[摘要]本文從太陽能熱水(采暖)系統(tǒng)與建筑一體化技術(shù)特點(diǎn)、現(xiàn)狀以及研究和推廣方面對(duì)太陽能熱水(采暖)系統(tǒng)與建筑一體化技術(shù)進(jìn)行了論述

[關(guān)鍵詞]太陽能熱水(采暖)系統(tǒng)；建筑一體化；技術(shù)；研究和推廣

1、概述

世間萬物靠太陽，它不斷地自我犧牲向宇宙空間輻射著無限的能量。由于煤炭石油、天然氣等不可再生能源儲(chǔ)量有限和過度開采，以及對(duì)環(huán)境的污染等多種危機(jī)給人類的生存和發(fā)展造成嚴(yán)重威脅，全面開發(fā)利用包括太陽能在內(nèi)的清潔可再生能源勢(shì)在必行。

國家《可再生能源法》鼓勵(lì)單位和個(gè)人參與開發(fā)利用可再生能源，還將為太陽能產(chǎn)業(yè)提供專項(xiàng)資金、稅收優(yōu)惠等必要的經(jīng)濟(jì)支持。

社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，需要能源支撐。21世紀(jì)全球礦物能源的消費(fèi)量越來越大，而全球礦物能源儲(chǔ)量卻十分有限，全球能源結(jié)構(gòu)必將發(fā)生根本性變化。當(dāng)今占主導(dǎo)地位的石油將逐漸減少直至枯竭，完成其歷史使命，煤炭的利用將受到限制，但考慮發(fā)展中國家發(fā)展經(jīng)濟(jì)的需要，在2030年前可能還會(huì)有所增長，此后將逐漸下降；核能的利用，因核安全和核廢料處理技術(shù)尚未完全解決，若無技術(shù)上突破，在今后50年內(nèi)發(fā)達(dá)國家會(huì)逐漸關(guān)閉核電站，太陽能和其它可再生能源將替代石油和煤炭，將以其環(huán)保、經(jīng)濟(jì)和可再生性迎來高速發(fā)展，逐漸成為世界能源的主角。

我國陸地每年接受的太陽能約147×10⁸GWI-I。相當(dāng)于5萬億噸標(biāo)準(zhǔn)煤提供的能量，約等于數(shù)萬個(gè)三峽工程發(fā)電量的總和。開發(fā)利用豐富的太陽能，既是近期能源的補(bǔ)充，又是未來能源的基礎(chǔ)。寧夏太陽能資源豐富，是我國太陽輻射的高能區(qū)之一，年日照3000小時(shí)以上。在全國31個(gè)省會(huì)城市太陽能可利用狀況綜合排序中，銀川占第三位，僅次于拉薩和呼和浩特，開發(fā)利用潛力巨大。

目前國外太陽能熱水器，不是采用直接加熱太陽能集熱器中的水的傳統(tǒng)方法，而是普遍采用防凍液一水二次換熱。這種技術(shù)解決了水凍結(jié)、結(jié)垢和集熱器凍壞問題。我國的太陽能熱水系統(tǒng)則是以真空玻璃管型太陽能集熱器、緊湊式、自然循環(huán)直接式為主，大部分仍是建筑的后置部件，建筑一體化水平低，安全可靠性較差，水質(zhì)衛(wèi)生有隱患。過去，太陽能熱水器廠商把主要精力放在產(chǎn)品技術(shù)的開發(fā)和市場(chǎng)上，忽視了產(chǎn)品與建筑的功能、結(jié)構(gòu)和美觀有機(jī)結(jié)合，從而限制了自身的發(fā)展。

太陽能與建筑一體化平板集熱器具有以下技術(shù)特點(diǎn)：(1)平板太陽能集熱器易與建筑結(jié)合，易安裝在屋頂上，在設(shè)計(jì)時(shí)也比較容易將它融于建筑之中。(2)由于平板太陽能集熱器的吸熱板是由金屬材料制成的，集熱器與貯水箱的連接也采用金屬零件，這樣集熱器和連接件都可以承受自來水和循環(huán)泵的壓力。(3)平板太陽能集熱器有清晰的流體通道，傳熱介質(zhì)可以在集熱器與貯水箱內(nèi)的換熱器間順利流動(dòng)，這樣就可以通過換熱器去加熱貯水箱內(nèi)的水，因此最適用于雙循環(huán)的太陽能熱水器。(4)以平板太陽能集熱器為主體的家用太陽能熱水器和公用太陽能熱水系統(tǒng)，無論從整體外型、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、產(chǎn)品性能，還是從安裝調(diào)試、維護(hù)保養(yǎng)、運(yùn)行壽命等各個(gè)角度考慮，都最適合實(shí)現(xiàn)太陽能與建筑相結(jié)合，因而也是最受建筑設(shè)計(jì)師歡迎的太陽能熱水器產(chǎn)品。

2、我市推廣太陽能熱水(采暖)系統(tǒng)與建筑一體化技術(shù)的現(xiàn)狀

通過對(duì)目前國外及國內(nèi)的平板太陽能集熱技術(shù)進(jìn)行認(rèn)真分析，我們認(rèn)為要使太陽能真正與建筑有機(jī)結(jié)合在一起，必須是從建筑設(shè)計(jì)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)人手，把太陽能產(chǎn)品作為建筑的組成部分。包括太陽能系統(tǒng)的類型器件、流程等，都要同建筑材料和設(shè)備、門窗一樣，以滿足建筑的基本要求為前提進(jìn)行設(shè)計(jì)、加工和生產(chǎn)，因此設(shè)計(jì)太陽能建筑應(yīng)滿足以下條件：

2.1在外觀上，實(shí)現(xiàn)太陽能熱水(采暖)系統(tǒng)與建筑完美結(jié)合，合理布置太陽能集熱器。無論在屋頂、陽臺(tái)或墻面都要使太陽能集熱器成為建筑的一部分。

2.2在結(jié)構(gòu)上，妥善解決的安裝問題，確保建筑物的承重防水等功能不受影響。還應(yīng)充分考慮太陽能集熱器承受強(qiáng)風(fēng)、暴雪、冰雹的能力。

2.3在管路布置上，合理布置太陽能循環(huán)管路，以及冷熱水循環(huán)管路，盡量減少熱水管路的長度，設(shè)計(jì)上留出所有管路的接口、通道。

2.4在系統(tǒng)運(yùn)行上，要求系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定、安全，易于安裝、檢修、維護(hù)，合理解決太陽能與輔助能源加熱設(shè)備的匹配。

2.5產(chǎn)品質(zhì)量可靠，安裝維修更換須方便。

2.6建筑本身具備蓄能條件。

結(jié)合上述要求，我們結(jié)合本地氣候特點(diǎn)和太陽能與建筑一體化技術(shù)的發(fā)展實(shí)際，在試點(diǎn)研發(fā)推廣中重點(diǎn)采用了以下技術(shù)：(1)高效低成本集熱器技術(shù)，包括高效吸熱涂層、高通過率蓋板和密封保溫技術(shù)；(2)使用太陽能集熱器做屋頂、陽臺(tái)攔板、幕墻的建筑一體化技術(shù)；(3)使用防凍液換熱，使用燃?xì)?、電輔熱；(4)大型太陽能熱水(采暖)系統(tǒng)的集成技術(shù)。

3、推廣太陽能熱水(采暖)系統(tǒng)與建筑一體化技術(shù)的思路

太陽能清潔環(huán)保，且轉(zhuǎn)化技術(shù)已經(jīng)比較成熟。用太陽能熱水器舉例。如果沒有被對(duì)應(yīng)的建筑配套采用，則老百姓你買一個(gè)，我買一個(gè)，這安一個(gè)，那安一個(gè)，既形不成規(guī)模，又影響美觀，索性統(tǒng)一取消，極少建筑商愿意把太陽能建筑作為一個(gè)專業(yè)化的系統(tǒng)工程來考慮。國家有關(guān)建筑節(jié)能的政策法規(guī)出臺(tái)了不少，要求建筑必須達(dá)到一定的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。但建設(shè)太陽能建筑，每平方米需增加成本，在沒有硬性規(guī)定的前提下，建筑商自然搖頭。如果建筑售價(jià)不變，則意味著建筑商要自己承擔(dān)這部分費(fèi)用；如果建筑售價(jià)提高，則會(huì)帶來潛在的市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。這種單方面投資，社會(huì)和業(yè)主得益的模式使建筑商對(duì)太陽能建筑熱情不高。若讓建筑商愿意開發(fā)太陽能建筑，一是政策激勵(lì)，二是市場(chǎng)刺激，三要強(qiáng)化監(jiān)管。

3.1加大宣傳力度，同時(shí)出臺(tái)政策給太陽能建筑開發(fā)商以優(yōu)惠，從社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)利益兩方面促使他們加快太陽能建筑開發(fā)。建設(shè)主管部門應(yīng)會(huì)同區(qū)、市有關(guān)部門，開展應(yīng)用太陽能激勵(lì)政策的研究和調(diào)研，選擇條件成熟的試點(diǎn)，全面推動(dòng)太陽能在建筑中的規(guī)模化應(yīng)用，帶動(dòng)市場(chǎng)需求，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

3.2太陽能技術(shù)實(shí)現(xiàn)良好效果的前提是與建筑實(shí)現(xiàn)一體化。在新建建筑中實(shí)現(xiàn)太陽能建筑一體化，需要在設(shè)計(jì)之初，就對(duì)太陽能運(yùn)用加以考慮，從規(guī)劃設(shè)計(jì)到施工監(jiān)管以及后期的維護(hù)管理，實(shí)現(xiàn)“同步設(shè)計(jì)、同步施工、同步管理”的整合設(shè)計(jì)尤為重要。

3.3重點(diǎn)要做好建設(shè)單位和施工單位的監(jiān)督檢查，杜絕建設(shè)單位未經(jīng)施工圖審查，私自變更設(shè)計(jì)圖紙中有關(guān)太陽能應(yīng)用部分的設(shè)計(jì)，以及施工承包企業(yè)無專業(yè)資質(zhì)等級(jí)施工，降低施工質(zhì)量和降低節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象發(fā)生。