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關(guān)鍵詞:建筑物節(jié)能;太陽能建筑;能源建筑物;綜合應(yīng)用
中圖分類號：S210文獻標(biāo)識碼： A
建筑節(jié)能成為日益關(guān)切的大問題,當(dāng)今社會十分關(guān)注建筑工程的能耗及建筑物使用過程中長期的能耗,因此要根據(jù)建筑設(shè)計的節(jié)能要求,尤其是利用太陽能建筑技術(shù)的推廣應(yīng)用。
1、建筑物的節(jié)能技術(shù)
建筑節(jié)能是技術(shù)進步的重要標(biāo)志,新能源利用是實現(xiàn)建筑可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。在目前條件下,建筑節(jié)能主要采取以下五項技術(shù)措施:
1.1減少建筑物的外表面積。建筑物的外表面積的衡量值是體形系數(shù)。控制建筑物體形系數(shù)的重點是平面設(shè)計,當(dāng)平面凸凹過多,建筑物外表面積就會增加。如住宅建筑設(shè)計中,經(jīng)常會遇到臥室及衛(wèi)生間開窗問題,由于衛(wèi)生間靠內(nèi)開窗要凹進平面很多,無形中增加了建筑物外表面積,另外還有飄窗,曬臺等構(gòu)造對節(jié)省能源很不利。所以對平面設(shè)計時,要綜合考慮多種因素,在滿足使用功能的同時,使建筑物體形系數(shù)控制在有合理效范圍內(nèi)。另外在立面造型,層高控制方面也會影響到建筑物體形系數(shù)。進入21世紀(jì)許多高層建筑采取矩形平面及矩形組合,使建筑物外表面積相應(yīng)減小,整體尺寸較和諧,也保持了建筑物的外觀,對建筑節(jié)能是有益的。體現(xiàn)了建筑設(shè)計理念的新思維。
1.2重視圍護結(jié)構(gòu)體設(shè)計。建筑物的能源和熱工消耗,主要反映在護結(jié)構(gòu)上。圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括:選擇圍護結(jié)構(gòu)材料和構(gòu)造,確定圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù),外墻受周邊冷熱橋影響下其平均傳熱系數(shù)的計算,圍護結(jié)構(gòu)熱工性能指標(biāo)及保溫層厚度的計算等。在外墻外側(cè)或者內(nèi)側(cè)增設(shè)一定厚度的保溫材料,以提高墻體的保溫性能,是現(xiàn)階段墻體節(jié)能的重要措施。目前外墻保溫多數(shù)采用聚苯乙烯泡沫塑料板類材料。在施工過程中按照保溫材料的施工程序,加強保溫板的粘結(jié)及固定牢固,保證邊緣及底部的質(zhì)量,才能達到保溫效果。同時屋面是熱量波動最大的部位,需要采取有效措施增加保溫隔熱效果和耐久性。
1.3合理控制窗墻面積比例。同自然環(huán)境接觸面大的還有外門窗。許多分析和試驗表明,門窗占全部熱能耗的50%左右。對門窗進行節(jié)能設(shè)計就會明顯提高節(jié)能效果。必須選擇熱阻值高的門窗框體材料。現(xiàn)在許多門窗框體材料常用塑料內(nèi)襯托鋼架,斷熱鋁合金框,低輻射鍍膜中空玻璃。窗戶的氣密性要好,認真控制窗墻面積比例,北向不留大窗和飄窗,其它朝向也不宜使用飄窗。在工程實踐中,建筑物為了立面效果,許多住宅建筑采取大面積窗戶。在無法減小窗戶大面積的情況下,也要采取措施:如盡量把窗戶安排南側(cè),增加窗戶的固定扇,加強框及扇邊緣的密封,根據(jù)規(guī)定進行權(quán)衡判斷計算,以達到建筑物的整體節(jié)能效率。
1.4加強其它部位的保溫隔熱措施。其它一些部位的保溫隔熱措施如地板,樓板,欄板及冷熱橋部位進行保溫隔熱處理。寒冷及嚴寒地區(qū)建筑物四周內(nèi)外地面處理,不采暖樓梯間墻面及透光窗,單元門入口處理,陽臺樓地面及門窗口處理。需要引起注意的是:遇外界接觸的門要選擇保溫門,外飄窗要采用上下挑板及側(cè)板的,凡是遇外界接觸的板都必須進行保溫節(jié)能處理。現(xiàn)在建筑采用專門用的節(jié)能設(shè)計軟件,通過綜合計算滿足各項熱工指標(biāo)。要根據(jù)熱工指標(biāo)采取相應(yīng)的構(gòu)造措施,使建筑物整體達到節(jié)能要求。
1.5采取其它節(jié)能措施,綜合實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。另外采取其它一些節(jié)能控制措施如安裝熱量表,熱量控制開關(guān)等,使溫度保持均衡,也是減少能耗的必要手段。事實上建筑節(jié)能的主要內(nèi)容除采暖空調(diào)外,應(yīng)該包含通風(fēng),家用電氣,熱水及照明等。假如家庭所有電氣都是節(jié)能產(chǎn)品,那節(jié)能的潛力更大效果更明顯。
2、太陽能建筑技術(shù)
太陽能建筑可分為主動式和被動式兩個類型。利用機械裝置收集和儲存太陽能,并在需要時向房間提供熱能的建筑,被稱為主動式太陽能建筑;根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件,在很少使用機械設(shè)備條件下,通過建筑物布局,構(gòu)造處理,選擇性能好的熱工材料,使建筑物本身能夠吸收和儲存太陽能量,從而達到采暖, 空調(diào),供熱水的建筑物,稱為被動式太陽能建筑。
太陽能建筑的平面布置應(yīng)盡量將長邊作為南北方向。使集熱面處于正南方向正負30ο以內(nèi)。并根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件及所處位置,做出恰當(dāng)調(diào)整,以達到最佳的陽光照射效果。集熱和蓄熱墻間接受的熱是被動式太陽能建筑的一種形式。它充分利用南方向太陽輻射熱大的特點,在南向墻面上加設(shè)一層透光外罩,使透光外罩與墻體之間形成一道空氣層。為了使透光外罩內(nèi)最大限度得到太陽照射,在空氣夾層內(nèi)壁表面涂上吸熱材料。當(dāng)太陽照射的時候加熱了空氣夾層內(nèi)的空氣和墻體,這時吸收到的熱量分為兩部分。一部分氣體加熱后利用溫差壓形成氣流,通過與室內(nèi)相連的上,下通風(fēng)口,與室內(nèi)空氣進行循環(huán)對流,從而使室內(nèi)溫度上升;另一部分熱量使墻體受熱后,利用墻體的蓄熱能力貯存熱量,當(dāng)夜晚到后氣溫降低時墻體蓄存熱向室內(nèi)釋放,從而達到晝夜溫度適宜的程度。
從被動式工作原理可以看出,材料性能在太陽能建筑中占有重要的位置。透光材料傳統(tǒng)使用的是玻璃,透光率一般達到65～85%之間,而現(xiàn)在使用的采光板,透光率達到92%。蓄熱用材料:采用一定厚度的墻體,或改變墻的材質(zhì),如采取水墻做蓄熱體以增加墻體的蓄熱量。另外設(shè)置貯熱間也是一種蓄熱方法,貯熱間的傳統(tǒng)作法是,將卵石堆放在貯熱間內(nèi),熱空氣流過貯熱間時加熱卵石,進入夜晚或是陰雨天,可將卵石散出的熱量再輸送到室內(nèi)。由于被動式太陽能建筑簡單易行,太陽能建筑得到廣泛采用,如多層建筑,通信臺站,民宅等。現(xiàn)在高層建筑也采用這一原理:將玻璃幕墻分層設(shè)置,在外墻樓板上下聯(lián)接處設(shè)可控式進出通風(fēng)口,這樣既采用了太陽能又美化了建筑立面,是太陽能技術(shù)的具體體現(xiàn)。
主動式太陽能建筑就是利用機械設(shè)備,將收集到的熱能輸送到各個房間。這樣就可以擴大太陽能的吸收面,如屋頂,坡面及院落等處凡是太陽光照射強的地方,都可以作為太陽能的吸收面。同時還可以在需要的地方設(shè)置貯熱間。這樣把采暖系統(tǒng),熱水供應(yīng)系統(tǒng)組合成一體,應(yīng)用有效的熱能控制設(shè)備,使太陽能利用更加合理。
主動式太陽能采暖系統(tǒng)的運行過程是:該系統(tǒng)裝有兩臺風(fēng)機,一臺是太陽能集熱器風(fēng)機,另一臺為供熱風(fēng)機。當(dāng)依靠太陽輻射直接采暖時兩臺風(fēng)機同時運行,使房間里的空氣直接進入太陽能集熱器。然后再回到房間,如陰雨天時間較長熱量較低時采用輔助加熱,此時貯熱間不工作。熱空氣系統(tǒng)使用電動風(fēng)門控制氣流,當(dāng)直接采暖時空氣控制器中兩個電動風(fēng)門轉(zhuǎn)向使空氣流入房間位置。在太陽能集熱器出口處設(shè)熱水盤管可以使房間的熱水供應(yīng)系統(tǒng)與太陽能采暖系統(tǒng)成為一體。
當(dāng)太陽能集熱器收集到的熱量超過房間的需要時,集熱器風(fēng)機開動而采暖機風(fēng)機停止。通向房間的電動機門關(guān)閉。從太陽能集熱器出來的熱空氣向下流向貯熱間的卵石層,把熱量貯存在卵石里,直至卵石層全部被加熱,使貯熱間蓄熱達到飽和狀態(tài)。進入夜晚沒有太陽輻射時,就要從貯熱間里取熱。此時關(guān)閉空氣控制器中第一個電動風(fēng)門,打開第二個電動風(fēng)門,啟動供暖風(fēng)機,使室內(nèi)的空氣循環(huán)由下向上通過貯熱間卵石層加熱,再返回到供暖調(diào)節(jié)系統(tǒng)。當(dāng)貯熱間有充足的熱量時,進入空氣調(diào)節(jié)器的空氣溫度只比從太陽能集熱器直接出來的氣溫低一些。這一循環(huán)過程將持續(xù)到貯熱間卵石層的熱量差不放完。然后若是設(shè)有附助加熱器時,要啟動附助加熱器。如果貯熱間蓄熱達到飽和狀態(tài)或者夏季無采暖要求時,太陽能集熱器仍然工作,用于加熱使用熱水供給系統(tǒng)。
3、能源建筑物的期望
太陽能的集取只能在有太陽的時候才能進行,陰天及夜晚是采集不到熱量的,因此采集的熱量也是有限,但是陰雨天及夜間往往是需要熱量的時間,這就影響了太陽能建筑的發(fā)展。如果把地?zé)豳Y源與太陽能結(jié)合起來使用,取長補短,采取有效技術(shù)措施轉(zhuǎn)換能源,合理的熱控技術(shù),優(yōu)良的熱工材料,那么,環(huán)保節(jié)能的新型建筑會得到大力發(fā)展。由此可見,環(huán)保節(jié)能的應(yīng)用是一個綜合性很強的技術(shù),要想得到大力發(fā)展還要解決一些具體問題。
3.1節(jié)能措施要切實可行:新能源的利用是以節(jié)能措施為依托的應(yīng)用,建筑圍護結(jié)構(gòu)的保溫性能就顯得非常重要。因此,外墻及外門窗,凡是與外界接觸的梁,樓板部部位也要采取保溫,這是冷橋部位。總之要滿足規(guī)范,規(guī)程及行業(yè)保溫要求。
3.2要解決好熱能綜合利用控制技術(shù);而單獨的太陽能,地?zé)崮艿睦枚加幸欢ň窒扌浴Ｐ履茉吹睦靡鶕?jù)當(dāng)?shù)刈匀毁Y源狀況,進行綜合應(yīng)用才有效果。再加上必要的輔助熱源,才能保證正常的供熱。而綜合控制技術(shù)是根據(jù)建筑物室內(nèi)溫度需求和熱源的供應(yīng)情況,自動轉(zhuǎn)換對房間的熱量供給,達到溫度的穩(wěn)定。根據(jù)現(xiàn)在自動化控制技術(shù)的進步,熱工材料,熱交換設(shè)備,熱電氣元件功能,解決這些技術(shù)是完全可能的。
3.3節(jié)能和新能源中最佳選擇仍然是太陽能,而節(jié)能和太陽能的應(yīng)用對建筑物的外觀有一些影響,為此在建筑物設(shè)計中,處理好建筑物立面,屋頂收集熱源的外觀構(gòu)造,不僅關(guān)系到熱效率,同時也是關(guān)系到建筑物的整體效果。
綜上所述,建筑節(jié)能是技術(shù)進步的重要標(biāo)志,新能源利用是實現(xiàn)建筑可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié),也是世界上所有國家采取的節(jié)能措施。在今后的發(fā)展中,太陽能的應(yīng)用和新型的節(jié)能建筑,只能以最低的能量消耗,使居住環(huán)境更舒適,更清浩,而節(jié)能及社會效益更好。
參考文獻
[1]龍惟定.國內(nèi)建筑合理用能的現(xiàn)狀及展望.能源工程，2001，(02)1-6.
[2]龍惟定.我國的能源形勢和建筑節(jié)能.第十一屆全國空調(diào)技術(shù)信息網(wǎng)大會論文集.中國建筑工業(yè)出版社，2001，(05).
[3]賈懷東. 開發(fā)節(jié)能住宅是企業(yè)進化的標(biāo)志.城市開發(fā)，2007， (22).
【論文摘 要】 建筑節(jié)能是技術(shù)是反映一個國家先進的重要標(biāo)志，新能源利用是實現(xiàn)建筑可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。本文對建筑物的節(jié)能和太陽能建筑技術(shù)的推廣應(yīng)用進行分析探討。
建筑節(jié)能成為日益關(guān)切的大問題，當(dāng)今社會十分關(guān)注建筑工程的能耗及建筑物使用過程中長期的能耗，因此要根據(jù)建筑設(shè)計的節(jié)能要求，尤其是利用太陽能建筑技術(shù)的推廣應(yīng)用。
1建筑物的節(jié)能技術(shù)
建筑節(jié)能是技術(shù)進步的重要標(biāo)志，新能源利用是實現(xiàn)建筑可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。在目前條件下，建筑節(jié)能主要采取以下五項技術(shù)措施:
1.1減少建筑物的外表面積。建筑物的外表面積的衡量值是體形系數(shù)。控制建筑物體形系數(shù)的重點是平面設(shè)計，當(dāng)平面凸凹過多，建筑物外表面積就會增加。如住宅建筑設(shè)計中，經(jīng)常會遇到臥室及衛(wèi)生間開窗問題，由于衛(wèi)生間靠內(nèi)開窗要凹進平面很多，無形中增加了建筑物外表面積，另外還有飄窗，曬臺等構(gòu)造對節(jié)省能源很不利。所以對平面設(shè)計時，要綜合考慮多種因素，在滿足使用功能的同時，使建筑物體形系數(shù)控制在有合理效范圍內(nèi)。另外在立面造型，層高控制方面也會影響到建筑物體形系數(shù)。進入21世紀(jì)許多高層建筑采取矩形平面及矩形組合，使建筑物外表面積相應(yīng)減小，整體尺寸較和諧，也保持了建筑物的外觀，對建筑節(jié)能是有益的。體現(xiàn)了建筑設(shè)計理念的新思維。
1.2重視圍護結(jié)構(gòu)體設(shè)計。建筑物的能源和熱工消耗，主要反映在外圍護結(jié)構(gòu)上。圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括:選擇圍護結(jié)構(gòu)材料和構(gòu)造，確定圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)，外墻受周邊冷熱橋影響下其平均傳熱系數(shù)的計算，圍護結(jié)構(gòu)熱工性能指標(biāo)及保溫層厚度的計算等。在外墻外側(cè)或者內(nèi)側(cè)增設(shè)一定厚度的保溫材料，以提高墻體的保溫性能，是現(xiàn)階段墻體節(jié)能的重要措施。目前外墻保溫多數(shù)采用聚苯乙烯泡沫塑料板類材料。在施工過程中按照保溫材料的施工程序，加強保溫板的粘結(jié)及固定牢固，保證邊緣及底部的質(zhì)量，才能達到保溫效果。同時屋面是熱量波動最大的部位，需要采取有效措施增加保溫隔熱效果和耐久性。
1.3合理控制窗墻面積比例。同自然環(huán)境接觸面大的還有外門窗。許多分析和試驗表明，門窗占全部熱能耗的50%左右。對門窗進行節(jié)能設(shè)計就會明顯提高節(jié)能效果。必須選擇熱阻值高的門窗框體材料。現(xiàn)在許多門窗框體材料常用塑料內(nèi)襯托鋼架，斷熱鋁合金框，低輻射鍍膜中空玻璃。窗戶的氣密性要好，認真控制窗墻面積比例，北向不留大窗和飄窗，其它朝向也不宜使用飄窗。在工程實踐中，建筑物為了立面效果，許多住宅建筑采取大面積窗戶。在無法減小窗戶大面積的情況下，也要采取措施:如盡量把窗戶安排南側(cè)，增加窗戶的固定扇，加強框及扇邊緣的密封，根據(jù)規(guī)定進行權(quán)衡判斷計算，以達到建筑物的整體節(jié)能效率。
1.4加強其它部位的保溫隔熱措施。其它一些部位的保溫隔熱措施如地板，樓板，欄板及冷熱橋部位進行保溫隔熱處理。寒冷及嚴寒地區(qū)建筑物四周內(nèi)外地面處理，不采暖樓梯間墻面及透光窗，單元門入口處理，陽臺樓地面及門窗口處理。需要引起注意的是:遇外界接觸的門要選擇保溫門，外飄窗要采用上下挑板及側(cè)板的，凡是遇外界接觸的板都必須進行保溫節(jié)能處理。現(xiàn)在建筑采用專門用的節(jié)能設(shè)計軟件，通過綜合計算滿足各項熱工指標(biāo)。要根據(jù)熱工指標(biāo)采取相應(yīng)的構(gòu)造措施，使建筑物整體達到節(jié)能要求。
1.5采取其它節(jié)能措施，綜合實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。另外采取其它一些節(jié)能控制措施如安裝熱量表，熱量控制開關(guān)等，使溫度保持均衡，也是減少能耗的必要手段。事實上建筑節(jié)能的主要內(nèi)容除采暖空調(diào)外，應(yīng)該包含通風(fēng)，家用電氣，熱水及照明等。假如家庭所有電氣都是節(jié)能產(chǎn)品，那節(jié)能的潛力更大效果更明顯。
2太陽能建筑技術(shù)
太陽能建筑可分為主動式和被動式兩個類型。利用機械裝置收集和儲存太陽能，并在需要時向房間提供熱能的建筑，被稱為主動式太陽能建筑;根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件，在很少使用機械設(shè)備條件下，通過建筑物布局，構(gòu)造處理，選擇性能好的熱工材料，使建筑物本身能夠吸收和儲存太陽能量，從而達到采暖， 空調(diào)，供熱水的建筑物，稱為被動式太陽能建筑。
太陽能建筑的平面布置應(yīng)盡量將長邊作為南北方向。使集熱面處于正南方向正負30ο以內(nèi)。并根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件及所處位置，做出恰當(dāng)調(diào)整，以達到最佳的陽光照射效果。集熱和蓄熱墻間接受的熱是被動式太陽能建筑的一種形式。它充分利用南方向太陽輻射熱大的特點，在南向墻面上加設(shè)一層透光外罩，使透光外罩與墻體之間形成一道空氣層。為了使透光外罩內(nèi)最大限度得到太陽照射，在空氣夾層內(nèi)壁表面涂上吸熱材料。當(dāng)太陽照射的時候加熱了空氣夾層內(nèi)的空氣和墻體，這時吸收到的熱量分為兩部分。一部分氣體加熱后利用溫差壓形成氣流，通過與室內(nèi)相連的上，下通風(fēng)口，與室內(nèi)空氣進行循環(huán)對流，從而使室內(nèi)溫度上升;另一部分熱量使墻體受熱后，利用墻體的蓄熱能力貯存熱量，當(dāng)夜晚到后氣溫降低時墻體蓄存熱向室內(nèi)釋放，從而達到晝夜溫度適宜的程度。
當(dāng)夏季高溫到來時，將透光外罩內(nèi)的空氣層與室外連接的通風(fēng)口開啟，與室內(nèi)連接的通風(fēng)口關(guān)閉。室外通風(fēng)口上部通向大氣，下部通風(fēng)口最好處于與周圍空氣溫度低的位置連接，如曬不上太陽陰涼處或地下空間。這樣當(dāng)空氣層的溫度加熱后，氣流迅速向上部通風(fēng)口處流動，將熱空氣排向室外，隨著空氣的不停流動，通過下部通風(fēng)口的涼空氣進入空氣層，這時空氣層內(nèi)的溫度低于室外溫度，室內(nèi)熱氣通過墻體向空氣層散熱，從而達到夏季降低室溫的作用。
從被動式工作原理可以看出，材料性能在太陽能建筑中占有重要的位置。透光材料傳統(tǒng)使用的是玻璃，透光率一般達到65～85%之間，而現(xiàn)在使用的采光板，透光率達到92%。蓄熱用材料:采用一定厚度的墻體，或改變墻的材質(zhì)，如采取水墻做蓄熱體以增加墻體的蓄熱量。另外設(shè)置貯熱間也是一種蓄熱方法，貯熱間的傳統(tǒng)作法是，將卵石堆放在貯熱間內(nèi)，熱空氣流過貯熱間時加熱卵石，進入夜晚或是陰雨天，可將卵石散出的熱量再輸送到室內(nèi)。由于被動式太陽能建筑簡單易行，太陽能建筑得到廣泛采用，如多層建筑，通信臺站，民宅等。現(xiàn)在高層建筑也采用這一原理:將玻璃幕墻分層設(shè)置，在外墻樓板上下聯(lián)接處設(shè)可控式進出通風(fēng)口，這樣既采用了太陽能又美化了建筑立面，是太陽能技術(shù)的具體體現(xiàn)。
主動式太陽能建筑就是利用機械設(shè)備，將收集到的熱能輸送到各個房間。這樣就可以擴大太陽能的吸收面，如屋頂，坡面及院落等處凡是太陽光照射強的地方，都可以作為太陽能的吸收面。同時還可以在需要的地方設(shè)置貯熱間。這樣把采暖系統(tǒng)，熱水供應(yīng)系統(tǒng)組合成一體，應(yīng)用有效的熱能控制設(shè)備，使太陽能利用更加合理。
主動式太陽能采暖系統(tǒng)的運行過程是:該系統(tǒng)裝有兩臺風(fēng)機，一臺是太陽能集熱器風(fēng)機，另一臺為供熱風(fēng)機。當(dāng)依靠太陽輻射直接采暖時兩臺風(fēng)機同時運行，使房間里的空氣直接進入太陽能集熱器。然后再回到房間，如陰雨天時間較長熱量較低時采用輔助加熱，此時貯熱間不工作。熱空氣系統(tǒng)使用電動風(fēng)門控制氣流，當(dāng)直接采暖時空氣控制器中兩個電動風(fēng)門轉(zhuǎn)向使空氣流入房間位置。在太陽能集熱器出口處設(shè)熱水盤管可以使房間的熱水供應(yīng)系統(tǒng)與太陽能采暖系統(tǒng)成為一體。
當(dāng)太陽能集熱器收集到的熱量超過房間的需要時，集熱器風(fēng)機開動而采暖機風(fēng)機停止。通向房間的電動機門關(guān)閉。從太陽能集熱器出來的熱空氣向下流向貯熱間的卵石層，把熱量貯存在卵石里，直至卵石層全部被加熱，使貯熱間蓄熱達到飽和狀態(tài)。進入夜晚沒有太陽輻射時，就要從貯熱間里取熱。此時關(guān)閉空氣控制器中第一個電動風(fēng)門，打開第二個電動風(fēng)門，啟動供暖風(fēng)機，使室內(nèi)的空氣循環(huán)由下向上通過貯熱間卵石層加熱，再返回到供暖調(diào)節(jié)系統(tǒng)。當(dāng)貯熱間有充足的熱量時，進入空氣調(diào)節(jié)器的空氣溫度只比從太陽能集熱器直接出來的氣溫低一些。這一循環(huán)過程將持續(xù)到貯熱間卵石層的熱量差不放完。然后若是設(shè)有附助加熱器時，要啟動附助加熱器。如果貯熱間蓄熱達到飽和狀態(tài)或者夏季無采暖要求時，太陽能集熱器仍然工作，用于加熱使用熱水供給系統(tǒng)。
太陽能建筑種類較多，工作原理基本相似。有的建筑以水為媒介進行熱交換。這樣系統(tǒng)內(nèi)的所有設(shè)備在同樣熱效應(yīng)下，體積減小同時還可以與其它能源共同使用一個熱水系統(tǒng)。這是用水做媒介的最大優(yōu)點。另一種能源是利用地?zé)嶙鰺嵩矗ぷ鬟^程是將地下水熱量提取后，通過采暖系統(tǒng)將熱量送到房間，制冷時反向運行，工作原理如同空調(diào)機組。其不足是機組連續(xù)工作時間較長時，熱量可能供應(yīng)不足。因此在地?zé)豳Y源豐富地方比較適用。
3能源建筑物的期望
太陽能的集取只能在有太陽的時候才能進行，陰天及夜晚是采集不到熱量的，因此采集的熱量也是有限，但是陰雨天及夜間往往是需要熱量的時間，這就影響了太陽能建筑的發(fā)展。如果把地?zé)豳Y源與太陽能結(jié)合起來使用，取長補短，采取有效技術(shù)措施轉(zhuǎn)換能源，合理的熱控技術(shù)，優(yōu)良的熱工材料，那么，環(huán)保節(jié)能的新型建筑會得到大力發(fā)展。由此可見，環(huán)保節(jié)能的應(yīng)用是一個綜合性很強的技術(shù)，要想得到大力發(fā)展還要解決一些具體問題。
3.1節(jié)能措施要切實可行:新能源的利用是以節(jié)能措施為依托的應(yīng)用，建筑圍護結(jié)構(gòu)的保溫性能就顯得非常重要。因此，外墻及外門窗，凡是與外界接觸的梁，樓板部部位也要采取保溫，這是冷橋部位。總之要滿足規(guī)范，規(guī)程及行業(yè)保溫要求。
3.2要解決好熱能綜合利用控制技術(shù);而單獨的太陽能，地?zé)崮艿睦枚加幸欢ň窒扌浴Ｐ履茉吹睦靡鶕?jù)當(dāng)?shù)刈匀毁Y源狀況，進行綜合應(yīng)用才有效果。再加上必要的輔助熱源，才能保證正常的供熱。而綜合控制技術(shù)是根據(jù)建筑物室內(nèi)溫度需求和熱源的供應(yīng)情況，自動轉(zhuǎn)換對房間的熱量供給，達到溫度的穩(wěn)定。根據(jù)現(xiàn)在自動化控制技術(shù)的進步，熱工材料，熱交換設(shè)備，熱電氣元件功能，解決這些技術(shù)是完全可能的。
3.3節(jié)能和新能源中最佳選擇仍然是太陽能，而節(jié)能和太陽能的應(yīng)用對建筑物的外觀有一些影響，為此在建筑物設(shè)計中，處理好建筑物立面，屋頂收集熱源的外觀構(gòu)造，不僅關(guān)系到熱效率，同時也是關(guān)系到建筑物的整體效果。
綜上所述，建筑節(jié)能是技術(shù)進步的重要標(biāo)志，新能源利用是實現(xiàn)建筑可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，也是世界上所有國家采取的節(jié)能措施。在今后的發(fā)展中，太陽能的應(yīng)用和新型的節(jié)能建筑，只能以最低的能量消耗，使居住環(huán)境更舒適，更清浩，而節(jié)能及社會效益更好。
關(guān)鍵詞：煙臺 太陽能與建筑一體化 真空管太陽能集熱器 平板太陽能集熱器 集中集熱分戶儲熱 分散式集熱儲熱
太陽能是節(jié)能減排的關(guān)鍵技術(shù)之一。中國計劃到2020年，太陽能發(fā)電達到180萬kW，太陽能熱水器總面積達到3億m2。為探索一條適合煙臺市太陽能與建筑一體化應(yīng)用的道路，自2011年10月20日起，煙臺市建筑設(shè)計研究院接受煙臺市住建局的委托，開始了為期10個月的太陽能與建筑—體化應(yīng)用的研究任務(wù)。
1、調(diào)研目的
1.1 利用太陽能制備熱水達到節(jié)能的需要
《民用建筑太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，日照時數(shù)大于1400h/年、年太陽輻射量大于4200MJ/m2及年極端最低氣溫不低于-45℃的地區(qū)，宜優(yōu)先采用太陽能作為熱水供應(yīng)熱源。
煙臺年平均溫度12℃左右，平均日照時間2551.9h，太陽能輻射總量年平均值5049.09Md/m2，全年日照百分率58%，是太陽能資源較豐富地區(qū)，完全可以優(yōu)先采用太陽能作為熱水供應(yīng)熱源。晴天時，太陽能熱水器可以達到4h以上的光照；陰雨天時，水溫也能升高20℃～30℃，和電熱水器相比，全年可節(jié)省80%～90%的電能。
1.2 貫徹有關(guān)節(jié)能的方針政策需要
根據(jù)規(guī)定，煙臺全市縣級以上城市規(guī)劃區(qū)內(nèi)新（改、擴）建的12層及以下住宅建筑，必須采用太陽能熱水器，新建12層以上的高層住宅建筑，太陽能熱水器應(yīng)用比例要達到總戶數(shù)的50%，鼓勵太陽能與建筑一體化設(shè)計、施工。
1.3 示范工程積累的經(jīng)驗教訓(xùn)
到2011年末，煙臺市區(qū)已經(jīng)完成500多萬m2太陽能集熱面積，其中太陽能示范工程已竣工300多萬m2。5年的太陽能示范工程積累了一定的經(jīng)驗，也發(fā)現(xiàn)了許多問題。針對出現(xiàn)問題，煙臺市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局于2011年7月7日出臺文件明確規(guī)定了太陽能熱水系統(tǒng)要實行同步設(shè)計、同步施工、同步交付使用。
2、研究方法
對煙臺市區(qū)已完工的第一批太陽能示范工程（約300多萬m2）及山東省、北京幾大太陽能主要廠家進行調(diào)研，深入工程第一現(xiàn)場，搜集資料，發(fā)現(xiàn)及研究問題，同時與使用單位及太陽能施工企業(yè)座談討論，并參觀太陽能廠家生產(chǎn)車間、觀摩產(chǎn)品展示及相關(guān)工程，記錄和拍照搜集材料。
3、調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析
3.1 太陽能品牌使用情況
本次調(diào)研的工程為煙臺市五區(qū)第一批太陽能示范工程，總集熱面積約310萬m2。參加示范工程的多數(shù)是信譽較好的地產(chǎn)商，以力諾瑞特、桑樂、皇明等山東省品牌產(chǎn)品為主，另有北京海林、四季沐歌、昌日及史密斯等。多層普遍采用直插式太陽能，因為準(zhǔn)入門檻較低，涉及的太陽能廠家很多，本地企業(yè)產(chǎn)品較多。
3.2 調(diào)研項目采用的太陽能系統(tǒng)匯總
（1）多層：90%運用屋頂直插式太陽能系統(tǒng)（圖1），其中80%是有序排列，10%～20%為無序排列或屋面暴露管線較多影響美觀或后期安裝存在漏水現(xiàn)象，部分項目存在沒有專用管井、管線走墻體或擠占其他位置的情況。也有個別重視品質(zhì)的建筑選用陽臺壁掛分散式太陽能熱水系統(tǒng)（圖2）。
（2）小高層：9～11層采用屋面與陽臺壁掛相結(jié)合的分散式太陽能熱水系統(tǒng)（圖3），顏色、形式與外立面和諧統(tǒng)一。
（3）中高層：12～18層采用陽臺分體壁掛分散太陽能熱水系統(tǒng)（圖4）。
（4）大高層：18層以上80%～90%使用太陽能分體壁掛的分散式太陽能熱水系統(tǒng)，集熱器安裝部位為陽臺、欄桿；約占10%的住宅采用屋頂集中集熱、分戶儲熱或屋頂集中集熱、集中儲熱兩種系統(tǒng)（圖5～7），前者投資小，運行費用低，用戶免費使用，后者用戶反映問題較多。
（5）公共浴室都采用屋頂集中集熱、集中儲熱太陽能熱水系統(tǒng)。
縱觀住宅建筑中的太陽能運用，尚處于初級階段，大多數(shù)為一家一戶的分散熱水供應(yīng)及事后安裝。
4、調(diào)研項目所采用的集熱器
示范工程中，集熱器以真空管為主，占70%，平板占30%。
4.1 集熱器的種類及發(fā)展趨勢
4.1.1 分體集熱器的種類
集熱器主要包括全玻真空管太陽能、U形真空管太陽能、熱管太陽能、平板太陽能等。目前國外集熱器市場以平板太陽能為主，而我國卻相反，以真空管為主。在兩這種系統(tǒng)中，基于安全方面的原因，壁掛系統(tǒng)優(yōu)先采用平板太陽能，可考慮逐步減少真空管太陽能在高層建筑外墻外掛的形式（有挑板保護的除外）。
4.1.2 平板集熱器的優(yōu)點
（1）輪廓面積相同時，有效集熱面積大。在1m2輪廓的集熱器條件下，真空管集熱器有效采光面積約0.55m2，而平板集熱器有效采光面積達到0.92m2。
（2）系統(tǒng)得熱量高。國標(biāo)熱性能要求：在17MJ/m2光照條件下，“日有用得熱量”要達到7MJ/m2。U形真空管集熱器的產(chǎn)品很難達標(biāo)。
（3）夏季可防止過熱損害。在夏季，由于平板集熱器表面不是真空，所以70%以上散熱加劇，空曬最高溫度很難達到80℃以上，即使住戶外出數(shù)日，平板集熱器也不會產(chǎn)生過熱損害。
（4）安全性好，適合與建筑結(jié)合。平板集熱器可以實現(xiàn)緊湊式或無間隙安裝，形成建筑模塊，是太陽能系統(tǒng)與建筑一體化的理想構(gòu)件。同時集熱器還可以兼?zhèn)浔亍⒏魺帷⒄诠狻⒎浪墓δ埽豢扇〈糠只蛉课菝妫瑸榱⒚娼ㄖ?gòu)件提供基礎(chǔ)，并且集熱器的尺寸可靈活設(shè)計適應(yīng)需要，容易與建筑結(jié)構(gòu)達到較好的相容性。
（5）平板集熱器是船用級鍍鋁鋅板整體沖壓成型，蓋板是低鐵專用太陽能玻璃，壽命大于25年。
4.2 平板太陽能集熱器與真空管的比較
真空管易損壞，碎片呈銳角易傷人，雖然有些品牌廠家有一定保護措施，但在大高層外掛，還是有一定的風(fēng)險（圖8）。
高級平板太陽能集熱器具有以下優(yōu)良性能：1）采用激光焊接技術(shù)，太陽能集熱器外框采用無鉚釘結(jié)構(gòu)，整潔美觀；2）整板吸熱涂層焊接工藝，采用德國Tinox涂層（高吸收率，低發(fā)射率），而國內(nèi)最普遍的工藝還集中在銅鋁復(fù)合或鍍黑鉻涂層；3）色彩有藍色、金色，從不同方向觀測，色彩會有豐富的變化；4）瞬時集熱效率為86%；5）不存在真空管爆裂問題；6）可以直接當(dāng)做建筑外墻材料使用，有非常廣闊的發(fā)展前景。調(diào)研中參觀了北京海林的機械化潔凈平板太陽能生產(chǎn)流水線（圖9，10）。
5、調(diào)研項目所采用的太陽能水箱
5.1 太陽能水箱的分類
按材料，分體水箱一般有不銹鋼和搪瓷內(nèi)膽材料；按換熱結(jié)構(gòu)，分為換熱盤管和換熱套水箱；按太陽能工作方式，分為自然循環(huán)和強制循環(huán)。容量有80L、90L，主流100L、120L。分體式太陽能水箱多半安裝在陽臺或衛(wèi)生間內(nèi)部，對建筑外立面影響不大，且不存在安全隱患。
5.1.1 不銹鋼內(nèi)膽與搪瓷內(nèi)膽的比較
（1）不銹鋼水箱：致命缺點是在高溫和壓力環(huán)境下，不銹鋼耐腐蝕能力急劇下降，壽命短；搪瓷水箱：主流電熱水器都采用搪瓷水箱，分體太陽能熱水器分體水箱的工作環(huán)境比電熱水器要求還高，所以必須用搪瓷水箱。
（2）搪瓷內(nèi)膽水箱以其突出的抗沖擊性、抗腐蝕性、抗熱變性，實現(xiàn)了熱水器內(nèi)膽的歷史突破，要采用整體特殊拉伸與無縫焊接工藝，才能保證內(nèi)膽不易漏水與吸癟。搪瓷內(nèi)膽主要由瓷層及專用搪瓷鋼板兩種原材料組成，搪瓷鋼板的選擇非常挑剔，其膨脹系數(shù)與搪瓷的膨脹系數(shù)必須相吻合。
5.2 安裝形式
5.2.1 臥式水箱
需要定制。優(yōu)點是陽臺內(nèi)高置不影響其他設(shè)備；缺點是影響太陽能循環(huán)，使用時混水層多（圖11）。
5.2.2 立式水箱
主流產(chǎn)品，由電熱水器工藝轉(zhuǎn)變而來。優(yōu)點是太陽能循環(huán)好，使用時混水少：缺點是陽臺占用使用空間（圖12）。
5.3 無水箱太陽能熱水器
無水箱太陽能熱水器由全玻璃真空集熱管、金屬流道（不銹鋼水管）、框架、智能控制系統(tǒng)、電輔助加熱系統(tǒng)等組成。類型有無水箱太陽能陽臺欄板、無水箱太陽能保溫窗、無水箱太陽能圍欄。優(yōu)點是不占建筑面積，與建筑變成一體；缺點是因為冷媒和水為一體，斷面較厚，外形粗大，不精致，且重量大。因內(nèi)膽為不銹鋼，存在不銹鋼內(nèi)膽的缺點。作為建筑構(gòu)件，要滿足門窗的氣密性、水密性要求，還有待于繼續(xù)改進探索。目前主要是一些小廠家生產(chǎn)，沒有形成大的規(guī)模（圖13，14）。
6、太陽能價格統(tǒng)計匯總
太陽能熱水系統(tǒng)每戶安裝的太陽能集熱面積為2～3m2，集熱器的系統(tǒng)增投資1200～3000元/m2，每戶的太陽能熱水系統(tǒng)增投資為2400～10000元不等。按煙臺市住宅每戶平均建筑面積為100～120m2計算，折合到每平方米建筑面積太陽能熱水系統(tǒng)的增投資為30～40元/m2。
一般屋頂直插式太陽能價格1800～2500元/戶（100升）。示范工程中的壁掛式真空管、平板太陽能價位絕大多數(shù)在5000～7000元/戶（水箱100L），真空管中的銅管循環(huán)系統(tǒng)和進口藍膜平板太陽能略貴。不過示范工程中少有突破7000元的。
每平方米熱水器在適當(dāng)?shù)墓芾硐旅磕昕晒?jié)約的能量相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)煤60～100kg，可減少二氧化碳180～300kg。太陽能與建筑一體化用1%的建筑成本彌補了10%的建筑能耗，既節(jié)能減排，又實現(xiàn)了能源自給。
7、調(diào)研發(fā)現(xiàn)的問題
7.1 集熱器的安裝問題
在公共建筑中，太陽能應(yīng)用多為集體浴室集中太陽能熱水系統(tǒng)，因為集熱器放在屋頂，集中管理，沒有發(fā)現(xiàn)安全及其他隱患；在住宅建筑中，太陽能集熱器多以角鐵支架安裝形式為主，特別是外掛系統(tǒng)，基本都是角鐵支架配合螺栓或扁鐵固定，現(xiàn)在看來問題不大，隨著時間推進，支架、螺栓、連接扁鐵是否會疲勞破壞以及使用壽命多少都是未知數(shù)，現(xiàn)場看部分鐵件有生銹跡象（圖15～17）。
7.2 太陽能集熱器的壽命
信譽好的企業(yè)承諾15年，大多數(shù)只承諾3～5年。有的住戶剛?cè)俗√柲芫筒荒苁褂茫ǔｉ_發(fā)商與施工企業(yè)及用戶簽的是雙向合同，損壞后找不到人來維修。太陽能產(chǎn)品的檢測標(biāo)準(zhǔn)亟待解決，保修期及合理使用年限亟待確定。
山東濰坊規(guī)定太陽能產(chǎn)品使用年限15年以上，既然好的產(chǎn)品能夠達到15年的使用年限，我們就應(yīng)該明確規(guī)定采用的產(chǎn)品使用年限應(yīng)為15年以上。太陽能熱水器產(chǎn)品應(yīng)在政府、企業(yè)、設(shè)計、施工等各部門的通力配合下，使其產(chǎn)品更規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化。
7.3 水箱和集熱器整合掛外墻
《居住建筑太陽能熱水系統(tǒng)一體化應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（J11859-2011）中只提到，儲熱水箱可設(shè)置在設(shè)備間、建筑屋面、平臺、陽臺、廚房、地下室，沒有規(guī)定不能采用水箱和集熱器整合掛外墻。此種方式對外墻、錨固件等的受力要求都不利，安全隱患尤其大（圖18）。
7.4 太陽能產(chǎn)品出現(xiàn)問題以后的維修及更換問題
這是涉及到太陽能能否長期普及使用的問題。調(diào)研中發(fā)現(xiàn)沒有條件維修和維修困難的情況較多，特別是在高層建筑中，室外集熱器安裝在窗臺下部，窗戶的底部是固定扇的大玻璃，從窗口處操作，基本夠不到集熱器，每個集熱器重量在50kg左右，水箱加集熱器重量在150kg左右，正常維修較困難。
7.5 從規(guī)劃階段考慮太陽能設(shè)計的建筑數(shù)量微乎其微
絕大多數(shù)是從擴初、施工圖階段開始考慮太陽能設(shè)計的（特別是外地設(shè)計單位做方案設(shè)計的項目），因為不能破壞建筑外立面效果，只能選擇固定在欄桿上。其次，因為太陽能設(shè)計增加了責(zé)任和工作量，設(shè)計費用并沒有增加，設(shè)計師主觀上參與方案設(shè)計的積極性不高；加上一些開發(fā)商對選擇太陽能廠家不及時、不積極，所以絕大多數(shù)項目是施工圖都結(jié)束了，也沒有確定生產(chǎn)廠商，不能做到太陽能與建筑完全—體化。
7.6 用戶反映的集中式太陽能系統(tǒng)的優(yōu)劣
對于大高層，集中集熱、分戶儲熱系統(tǒng)很好，因為每家分配的熱量是一定的，一家的熱水用完了不會影響其他用戶。造價每戶只比分體式多1000元，運行費用很低，用戶基本不用交錢，設(shè)在大高層屋頂也很安全。
集中集熱、集中儲熱的形式因為用戶之間相互影響，且水溫不穩(wěn)定，還有物業(yè)收水費困難等因素，難以維持下去。這種形式比較適用于公共浴室，對住宅則不太適合。
7.7 太陽能設(shè)計不能因地制宜
如有些大高層的壁掛集熱器，其下幾層每天的光照為1～2h，達不到4h的要求。因此這些集熱器的設(shè)置不夠合理，僅靠輔助電加熱或另外安裝電熱水器，勢必造成浪費。
多層住宅存在屋面管線過長、后期人為改造痕跡突出、影響美觀的問題，這是因為管井和上面的集熱器位置不對應(yīng)。
7.8 規(guī)范產(chǎn)品
需要取得技術(shù)認證的產(chǎn)品，固定支架的使用年限、集熱器、水箱等的使用年限確認，這樣產(chǎn)品安全性才能有保障，煙臺市住建局已出臺相關(guān)文件。
7.9 安裝憑經(jīng)驗較多，缺乏理論計算數(shù)據(jù)
通過對欄桿上固定集熱器進行測算，發(fā)現(xiàn)集熱器固定在欄桿的不同部位以及固定點的數(shù)量變化都會引起欄桿的壁厚及截面變化，所以從安全角度出發(fā)，甲方或廠家在確定欄桿尺寸及節(jié)點后，應(yīng)交給設(shè)計院對欄桿的荷載受力情況及安全性進行復(fù)核。
8、結(jié)論及建議
8.1 提倡同步規(guī)劃、同步設(shè)計、同步施工、同步驗收、同步管理的“五同”太陽能與建筑一體化的應(yīng)用思路
8.1.1 同步規(guī)劃
太陽能與建筑一體化都是綠色建筑的內(nèi)容，如果能從規(guī)劃人手是最理想的選擇，可以綜合考慮所在地區(qū)的地理緯度、氣候狀況、場地條件及周圍環(huán)境，確定群體建筑太陽能熱水系統(tǒng)的規(guī)模及形式，確定相應(yīng)的單體建筑布局、朝向、間距、群體組合，以滿足太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計和安裝的技術(shù)要求，避免其他障礙物對投射到太陽能集熱器上的陽光造成遮擋，為接收較多的太陽能創(chuàng)造條件。
8.1.2 同步設(shè)計
把建筑、技術(shù)和美學(xué)融為一體，太陽能熱水器與住宅建筑設(shè)計有機結(jié)合，改變傳統(tǒng)太陽能的結(jié)構(gòu)對建筑外觀形象造成的影響，并使施工安裝方便、用戶使用方便及管理維修方便。在結(jié)構(gòu)上，妥善安裝，確保建筑物的承載；在管線布置上，安全、隱蔽且相對集中、合理有序、美觀，減少熱損耗，考慮好太陽能管道的保溫和冬季正常運行問題；還可以使太陽能與其他能源加熱設(shè)備的匹配合理，盡可能實現(xiàn)系統(tǒng)的智能化和自動控制。
8.1.3 同步施工
安裝不規(guī)范，客觀上會影響工程效果的發(fā)揮，同時影響美觀。太陽能一體化同步施工，可以考慮施工步驟的優(yōu)化，并且由多方同步施工，不但可以使兩者有機結(jié)合，更能減少重復(fù)施工的現(xiàn)象，從而節(jié)省人力、物力，在保證質(zhì)量的同時降低成本。
8.1.4 同步驗收
從規(guī)劃、設(shè)計、施工階段就同步驗收，保證質(zhì)量，可以保證太陽能系統(tǒng)合理、穩(wěn)定、安全，達到系統(tǒng)運行效率高，易于安裝、檢修、維護、管理。
8.1.5 同步管理
太陽能建筑一體化驗收完成之后，后期維護管理的服務(wù)是必不可少的，針對設(shè)備損壞的維修、物業(yè)溝通的缺失等有必要實行同步管理。從設(shè)備上來說，可以引進逐級承諾制度。開發(fā)商要向業(yè)主承諾，太陽能企業(yè)要向開發(fā)商承諾……比如，要承諾熱水供應(yīng)的時間，熱度和噸水成本，并且還要承諾太陽能產(chǎn)品的使用壽命是20年，還是30年或者更久。若達不到承諾標(biāo)準(zhǔn)要有一個什么樣的補償。這都是互相制約的必要條件。如果有了這樣的利害關(guān)系，用戶才會用著放心，開發(fā)商裝著安心，太陽能建筑一體化才會發(fā)展壯大。
8.2 建議
8.2.1 集熱器安裝位置建議
建議如下：1）緊貼斜屋面安裝；2）緊貼陽臺圍欄安裝或用太陽能裝置直接代替陽臺、圍欄（圖19，20）；3）緊貼南墻立面安裝，附近能檢修、下有托板（圖21）；4）緊貼南墻立面采光槽開口處安裝（圖22）；5）做成建筑物構(gòu)件在屋頂上安裝，如德州蔚萊城項目，把屋頂飄板做成皇明太陽能集熱器，既滿足了集熱器的采光需要，又形成了建筑優(yōu)美的造型元素（圖23，24）；6）把平板太陽能集熱器作為外墻，如北京海林辦公樓外墻設(shè)計（圖25）；7）在建筑物南墻外挑飄板或者在另設(shè)型鋼立柱的立面上安裝。
8.2.2 太陽能的系統(tǒng)選擇
在不同的居住建筑中，應(yīng)根據(jù)不同的供水要求和條件選用合理的太陽能熱水系統(tǒng)：1）在別墅及排屋住宅中，宜采用分離承壓式強制循環(huán)的分戶式系統(tǒng)（圖26，27）；2）低層及多層住宅中，宜優(yōu)先選用分離承壓式強制循環(huán)太陽能熱水系統(tǒng)，在建筑造型允許的前提下，可采用自然循環(huán)的整體式太陽能熱水系統(tǒng)；3）當(dāng)太陽能熱水系統(tǒng)中的用水點設(shè)有冷熱水混合器或混合龍頭時，冷熱水供應(yīng)系統(tǒng)在配水點處應(yīng)有相近的水壓；4）低層及多層住宅的太陽能熱水系統(tǒng)中應(yīng)視具體條件選擇分戶式、半集中式或集中式系統(tǒng)；5）分戶式太陽能熱水系統(tǒng)各戶管道獨立，管線數(shù)量較多，管線的布置應(yīng)考慮檢修的可行性，并且要求任何一組（根）管線檢修或更換時不影響其他管線的正常使用；6）集中集熱、分戶儲熱的半集中式太陽能熱水系統(tǒng)，為便于熱水的計量和循環(huán)加熱，宜采用間接式加熱系統(tǒng)，但應(yīng)有可靠的技術(shù)措施保證戶內(nèi)的熱量（水）不外流至管網(wǎng)；7）集中集熱、集中儲熱的集中式太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)適當(dāng)控制系統(tǒng)規(guī)模，避免管線過長，熱損失量過大；8）高層建筑在屋面資源不能滿足集熱器布置要求的前提下，可以采用分段供應(yīng)熱水的方法部分滿足上部建筑的太陽能熱水系統(tǒng)的集熱要求，或采用欄板式、陽臺式集熱器制取生活熱水，但應(yīng)保證集熱器全年能充分地采集陽光，保證冬AE]熱水器采光面上的累積日照時數(shù)不少于4h。
8.2.3 安全設(shè)計要求
安全設(shè)計要求如下：1）建筑的主體結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)能夠承受太陽能集熱系統(tǒng)傳遞的荷載和作用；2）應(yīng)對集熱器安裝形式的重力荷載、風(fēng)荷載和地震作用效應(yīng)進行校核，確保集熱器安裝的安全；3）當(dāng)集熱器作為建筑圍護結(jié)構(gòu)的一部分時，應(yīng)對其強度進行復(fù)核，確保其能實現(xiàn)相關(guān)建筑性能；4）應(yīng)根據(jù)集熱系統(tǒng)設(shè)計單位提供的集熱器運行重量和儲水水箱重量，對安裝位置進行結(jié)構(gòu)荷載校核；5）集熱器安裝所需鋼構(gòu)件所使用的鋼材、連接材料和涂料材料應(yīng)具有質(zhì)量合格證書，并應(yīng)符合設(shè)計文件的要求和國家現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；6）新建建筑安裝集熱器前，應(yīng)在混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)預(yù)埋支座，不可后打膨脹螺栓固定，不可安裝固定于非結(jié)構(gòu)構(gòu)件（如窗臺填充墻等）之上；7）集熱器支架安裝所有鋼材表面的原始腐蝕等級不得低于B級，其除銹等級應(yīng)滿足《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》（GB8923-88）相關(guān)要求；8）集熱器埋入混凝土的鋼埋件表面、現(xiàn)場焊接處及構(gòu)件剖口焊接部位均不許涂刷油漆或有油污，待現(xiàn)場安裝完畢后，再按設(shè)計要求補防銹漆或防火涂料。
關(guān)鍵詞：太陽能，太陽能熱水器
引言 太陽能是各種可再生能源中最重要的基本能源。太陽能的推廣應(yīng)用意義深遠，前景廣闊。總體來說，太陽能的熱利用主要有間接利用和直接利用兩種形式。而太陽能熱水器是目前太陽能熱直接利用中最具有代表性的一種裝置，它技術(shù)成熟、成本低廉、用途廣泛、形式多樣。其中，我們最熟悉的一種形式是設(shè)在多層建筑屋頂?shù)膫鹘y(tǒng)太陽能熱水器，僅為人們提供春、夏、秋季的生活洗浴熱水，冬季另輔以電熱水器作為補充。論文參考網(wǎng)。
太陽能熱水器的全壽命期費用大大低于電熱水器和燃氣熱水器。據(jù)測定，1平方米面積的太陽能熱水器可供2-3人使用，相比電熱水器年節(jié)約500元左右，長期效益十分可觀。反言之，一年四季完全利用高品味的電能制取低品味的衛(wèi)生熱水也是與當(dāng)前的能源政策相背的。
因此，為引領(lǐng)、推動這一符合國家產(chǎn)業(yè)政策的朝陽行業(yè)在聊城地區(qū)的正確發(fā)展，我們專業(yè)人員共同參與、多方調(diào)研，對這一新技術(shù)的應(yīng)用推廣進行了一番探索、分析。現(xiàn)就主要結(jié)果向大家作簡單匯報，希望大家多提寶貴意見：
一、首先，有必要簡單介紹一下上述的傳統(tǒng)太陽能熱水器。
1、它是一種非承壓式供水系統(tǒng)，集熱器與蓄水箱組合為一體，熱水箱為與大氣相通的開式系統(tǒng)，其內(nèi)膽與集熱器均不承壓。冷水上水管與熱水取水管是同一根管路，上水時靠自來水的壓力充水，下水（供應(yīng)熱水即取水）時以太陽能熱水器的水箱產(chǎn)生的靜壓力為動力，同時，設(shè)一根溢流管以觀察熱水箱是否充滿水（因溢流管僅作為信號管，設(shè)計時為降低造價其規(guī)格比上水管小一號）。因此，該形式又稱為“落水式”系統(tǒng)。
2、經(jīng)分析，認為該系統(tǒng)存在以下問題：一是用戶使用不便，上水時需用心關(guān)照，用水時又擔(dān)心熱水是否夠用，如水箱缺水使真空管處于干燒狀態(tài)，則會降低其使用壽命――因此，太陽能熱水器水箱不宜缺水；二是下層用戶有較大的冷水損失（須把立管內(nèi)的冷水放盡才能用熱水）；三是熱水箱內(nèi)冷熱水因密度差異而上下分層――熱水在上冷水在下，這樣造成設(shè)于水箱底部的下水管取用的是水箱內(nèi)最低溫度的那部分水，熱利用效率低，尤其在少量洗刷用水時特別不便。
3、為解決用戶上水不便的問題，可在太陽能上水管上安裝電磁閥，根據(jù)水箱水位自動控制上水及停水，取消信號管。其造價約700元左右。更加智能的電磁閥還可根據(jù)水箱水溫控制進水量，使用戶水溫恒定。
4、上述第二和第三個方面的問題可在使用和設(shè)計時采取措施改進：當(dāng)少量洗刷用水時，可通過開啟上水管閥門，而使用溢流管的熱水－－類似于承壓系統(tǒng)的“頂水式”。因溢流管管口設(shè)于熱水箱頂部，故使用的是最高溫度的熱水，另溢流管下水無冷水損失。但同時，使用時也要注意兩個方面的問題：一是因為上水的壓力（自來水壓力）大于溢流管下水壓力（水箱與用水點的高差產(chǎn)生的靜壓力），加上溢流管管徑較小，為防止屋頂溢流損失，上水閥不可全開；二是由于水箱內(nèi)水位波動和溢流立管容積的蓄水量，溢流管出水較上水管閥門操作有一定的延遲性。
5、對應(yīng)于上述使用方法，設(shè)計時亦應(yīng)有所改進：
1）、上水管（閥）與溢流管應(yīng)在同一個房間（最好在常用的衛(wèi)生間）。
2）、溢流管末端應(yīng)考慮放置移動式受水容器的空間條件，附近應(yīng)有地漏。末端不宜加水嘴，以防操作不當(dāng)造成溢流損失。移動式受水容器較之固定式衛(wèi)生器具的優(yōu)點主要是使用靈活，便于清潔。
3）、為便于使用，設(shè)計時可考慮溢流管與上水管同徑甚至大一號。
6、針對非承壓式系統(tǒng)存在的問題，有些廠家研制開發(fā)出承壓式系統(tǒng)（依然是落水式），熱水箱為閉式系統(tǒng)，內(nèi)膽和真空管應(yīng)能承受0.5MPa的壓力。上水管從水箱底部進水，出水管從從水箱上部頂壓出水。但該系統(tǒng)由于價格太高，對于適應(yīng)傳統(tǒng)太陽能熱水器的用戶不易接受，其推廣應(yīng)用受到限制。
二、對相當(dāng)一部分場所如：高層住宅、賓館客房、高校宿舍，由于受屋頂面積、上水壓力、管路布置及運行管理等諸方面的制約，傳統(tǒng)太陽能熱水器已不能滿足需要。論文參考網(wǎng)。目前，市場上已有多種分體式太陽能熱水器投入使用，其主要特點是太陽能真空管集熱器與儲熱水箱分開設(shè)置，太陽能真空管集熱器根據(jù)需要設(shè)于屋頂或南向立面上，儲熱水箱置于屋頂水箱間、室內(nèi)衛(wèi)生間或陽臺上，集熱器與水箱之間通過自然或機械循環(huán)加熱冷水，另水箱內(nèi)設(shè)有電輔加熱器，以彌補冬季太陽能熱利用的不足。現(xiàn)以十二層的小高層住宅為例，對幾種新型的太陽能熱水器系統(tǒng)進行論證分析：
1、據(jù)初步了解，目前應(yīng)用最廣泛、技術(shù)最成熟的形式是集中式太陽能熱水系統(tǒng)，其基本工作原理是：將集熱器直接置于樓頂平面或在樓頂專門制作用于安裝集熱器的鋼結(jié)構(gòu)飄板，兼顧了建筑風(fēng)格的美學(xué)要求；屋面露天或水箱間內(nèi)放置蓄熱水箱；水箱內(nèi)用浮球閥控制水位，隨用隨補；集熱器與熱水箱之間通過機械循環(huán)泵完成冷熱水的交換，為減少無效冷水損失，熱水箱與用戶之間也設(shè)有循環(huán)泵，以保證末端熱水供應(yīng)的可靠性，循環(huán)泵均采用定時定溫自控措施，以節(jié)約運行費用；各用戶設(shè)有水表進行用水計量。
該系統(tǒng)形式的主要優(yōu)點是：便于集中管理，運行安全可靠；造價較低，戶均初投資約3500元；因是機械循環(huán)，無效損失少；便于與建筑構(gòu)件整合設(shè)計，增加整體的美觀效果。
該系統(tǒng)形式最大的缺點是當(dāng)入住率較低時，其總體運行管理費用（主要是管理人員和循環(huán)泵）分攤給30％以內(nèi)的用戶，就非常不合算，增加了物業(yè)管理的困難。例如：青島市千禧龍花園就是一個典型的例子。
因此，該系統(tǒng)形式比較適合于集體公寓、學(xué)生宿舍、醫(yī)院病房及賓館客房等集中性強的場所，系統(tǒng)使用率高，末端用戶計量又不要求十分精確。據(jù)調(diào)查，應(yīng)用該系統(tǒng)的主要工程有：青島市千禧龍花園；省交警培訓(xùn)中心；省建筑大學(xué)梅園1＃學(xué)生宿舍；濟南市金馬大酒店；聊城市公安交警小區(qū)（正施工中，尚未運行）等。
2、為避免鄰里之間相互干擾，方便物業(yè)管理，針對開發(fā)住宅入住率低的特點，很多廠家研發(fā)生產(chǎn)了分戶獨立的承壓式太陽能熱水器，且已有大量的用戶正在使用，技術(shù)可靠，運行穩(wěn)定。論文參考網(wǎng)。其基本工作原理是：將集熱器壁掛于每戶南向陽臺攔板或窗間墻上，熱水箱根據(jù)需要置于陽臺或衛(wèi)生間內(nèi)；加熱介質(zhì)在集熱器與水箱內(nèi)加熱盤管間封閉循環(huán)，按其循環(huán)動力又可分為帶水泵的機械循環(huán)形式和不帶泵的自然循環(huán)形式；加熱盤管間接加熱水箱冷水，用戶可利用自來水壓力把水箱內(nèi)加熱后的熱水頂壓至器具配水點，管路暗敷于地面墊層或墻內(nèi)，不影響室內(nèi)美觀。
該系統(tǒng)形式的主要優(yōu)點是：各住戶分散獨立管理，互不影響；集熱器與建筑南立面有機結(jié)合，充分利用空間，點綴裝飾，效果突出；循環(huán)管路短，頂壓出水，熱利用率高。兩種循環(huán)方式（集熱器與水箱內(nèi)加熱盤管間的循環(huán)）相比，機械循環(huán)系統(tǒng)其技術(shù)更加成熟，運行更可靠，熱水量及水溫更加有保證，實際用戶更多，經(jīng)實測，循環(huán)泵采用定時定溫自控措施后，其電力費用也非常有限。對自然循環(huán)系統(tǒng)而言，由于受層高的制約，其由位能形成的循環(huán)動力非常有限，太陽輻射強度對系統(tǒng)的影響很大，熱水量及水溫波動大，對更適合的介質(zhì)尚處于研究階段，用戶較少。
據(jù)初步調(diào)查，機械循環(huán)系統(tǒng)形式的分戶太陽能熱水器每套價格約8000元左右；自然循環(huán)系統(tǒng)形式的分戶太陽能熱水器每套價格約5000元左右。對開發(fā)成本而言相對較高。
該系統(tǒng)形式較適合于無屋面集熱器安裝面積的別墅、開發(fā)的高檔多層住宅及高層住宅。據(jù)調(diào)查，應(yīng)用該系統(tǒng)的主要工程有：濟南軍分區(qū)高層住宅，皇明集團職工公寓。在北京及南方城市有較多用戶。
3、經(jīng)分析認為：對建科置業(yè)小高層住宅工程，如屋面面積足夠、衛(wèi)生間內(nèi)管道布置條件許可，則傳統(tǒng)落水式太陽能系統(tǒng)應(yīng)用在小高層住宅中的方案從技術(shù)上是可以解決的。具體設(shè)計原理和應(yīng)用流程為：高區(qū)（上五層）從戶內(nèi)系統(tǒng)直接引出太陽能上下水管，其用法同多層住宅；低區(qū)（下五層）戶內(nèi)其它器具配水直接由市政供水系統(tǒng)供應(yīng)，太陽能上（下）水管可從高區(qū)供水主立管通過單獨水表引入戶內(nèi)，其操作方式同多層住宅。該系統(tǒng)形式投資低，操作方式已得到適應(yīng)，運行管理方便。但其缺點是下幾層的冷水損失較大，上幾層衛(wèi)生間內(nèi)管道較多。
三、其實，太陽能應(yīng)用正開啟了多元化發(fā)展的局面。就太陽能直接供暖系統(tǒng)來說，隨著節(jié)能建筑的實施和節(jié)能技術(shù)的深入推廣，這一技術(shù)應(yīng)用逐步成為可能，據(jù)權(quán)威部門測定，以聊城地區(qū)的五層住宅建筑而言，當(dāng)僅在屋面設(shè)置集熱器時，利用太陽能采暖可節(jié)能73.72％，當(dāng)在屋面和南墻面面積的1/2均設(shè)置集熱器時，利用太陽能采暖則可節(jié)能85.05％。太陽能光伏發(fā)電技術(shù)而今也有很成功的試驗成果，隨著科技進步，相信這一利國利民的技術(shù)應(yīng)用會離我們越來越近，零能耗建筑已不是個別先例；間接利用的太陽能熱泵技術(shù)應(yīng)用也有了實質(zhì)性的進展。
結(jié)語 太陽能應(yīng)用推廣功在當(dāng)代，利在千秋。建筑由于有了太陽能熱水器，不僅具備了高科技內(nèi)容，也有了相應(yīng)的高科技氣息的外在表現(xiàn)形式。同時，太陽能熱水器與建筑的整合、一體化設(shè)計又是不同方面的參與者，包括太陽能系統(tǒng)的制造企業(yè)、房地產(chǎn)開發(fā)商、建筑師及各專業(yè)的設(shè)計師之間的互動過程，因此，需要大家的積極關(guān)注、共同探索，才能創(chuàng)造出更多的以人為本的和諧建筑精品出來。
關(guān)鍵詞：智能建筑，光電建筑，太陽能，新能源
Abstract: with the green building continuously thorough popular feeling, low energy consumption and low pollution, the construction of the new type of intelligent building and environmental protection and photoelectric building has become the social issues of common concern. In this paper, the solar energy technology in the green building energy saving design are studied, and the solar energy technology in our country the future development of green architecture is made in this paper.
Keywords: intelligent building, photoelectric buildings, solar energy, new energy
中圖分類號：TK511文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：
隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們對降低建筑能耗的重要性。采用新型的建筑節(jié)能技術(shù)，可以減輕建筑污染，改善建筑熱環(huán)境，實現(xiàn)建筑業(yè)的綠色發(fā)展的重要途徑。由傳統(tǒng)的高消耗型發(fā)展模式轉(zhuǎn)向節(jié)能環(huán)保型模式成為必然的趨勢，綠色建筑的概念應(yīng)運而生。
綠色建筑，是指在建筑物的全生命周期中，最少程度地占有和消耗地球資源，最小且高效率地使用能源，最少產(chǎn)生廢棄物并最少排放有害環(huán)境物質(zhì)，成為與自然和諧共生、有利生態(tài)系統(tǒng)與人居系統(tǒng)共同安全、健康且滿足人類功能需求、心里需求、生理需求及舒適度需求的可持續(xù)建筑物。因此，以太陽能光電技術(shù)為首的新能源在綠色建建筑中的應(yīng)用，得到了人們廣泛的重視。
一、太陽能光電技術(shù)簡介
太陽能作為一種全新的清潔能源，在綠色建筑中，主要可以從光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)或光電轉(zhuǎn)換技術(shù)兩條路徑應(yīng)用。目前，光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)已經(jīng)較為成熟，太陽能熱水供應(yīng)系統(tǒng)、太陽能溫水游泳池系統(tǒng)和太陽能地板采暖系統(tǒng)等已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，解決了人們生活的熱水和取暖等問題。
隨著太陽能光電轉(zhuǎn)換技術(shù)的進一步成熟，以及太陽能光電板成本的進一步降低，太陽能光電建筑必然也將逐漸走入人們的生活。太陽能光電建筑，是指從規(guī)劃、設(shè)計、施工到使用過程中，將太陽能利用設(shè)施與建筑有機結(jié)合起來，使光伏發(fā)電材料成為建筑體的有機組成部分。其中，建筑內(nèi)照明、空調(diào)及生活所需的大部分能源依靠其自身的太陽能光伏發(fā)電材料產(chǎn)生的能源來滿足，基本擺脫對常規(guī)能源的依賴，做到能源消耗既清潔又環(huán)保。
太陽能光伏發(fā)電被公認為一種極好的新型替代能源，它的開發(fā)利用有利于降低二氧化碳的排放，保護環(huán)境。在很多國家，如，美國、日本、印度、中國等，都在研究將太陽能發(fā)電和建筑結(jié)合起來的利用形式，并相繼開發(fā)出光伏太陽能建筑。1997年美國和歐洲相繼宣布“百萬屋頂光伏計劃”，而日本在1997年僅用于補貼屋頂光伏計劃的經(jīng)費就高達9200萬美元。
近年來，國家對新能源利用的政策不斷出臺，促使太陽能、風(fēng)能、光熱發(fā)電等一系列新能源產(chǎn)業(yè)日益興起，尤其是對太陽能的開發(fā)利用更是備受人們的關(guān)注。但由于太陽能產(chǎn)業(yè)尚未規(guī)模化，太陽能技術(shù)還不十分成熟，從而導(dǎo)致太陽能光電建筑的成本較高，這是制約太陽能建筑發(fā)展的主要因素。
二、太陽能光電技術(shù)在建筑節(jié)能中設(shè)計
光伏與建筑的結(jié)合有如下兩種方式，都可以通過并網(wǎng)逆變器、控制裝置與公共電網(wǎng)聯(lián)接起來組成并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。一種是建筑與光伏系統(tǒng)相結(jié)合，把封裝好的的光伏組件（平板或曲面板）安裝在居民住宅或建筑物的屋頂上，組成光伏發(fā)電系統(tǒng)；另外一種是建筑與光伏器件相結(jié)合，是將光伏器件與建筑材料集成化，用光伏器件直接代替建筑材料，即光伏建筑一體化（BIPV），如將太陽光伏電池制作成光伏玻璃幕墻、太陽能電池瓦等，這樣不僅可開發(fā)和應(yīng)用新能源，還可與裝飾美化合為一體，達到節(jié)能環(huán)保效果，是今后的發(fā)展光伏建筑一體化的趨勢。
1、光伏并網(wǎng)發(fā)電方式
光伏并網(wǎng)發(fā)電設(shè)計太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)由光伏組件、并網(wǎng)逆變器、計量裝置及配電系統(tǒng)組成。 目前，太陽能光電建筑的發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計容量可以從幾千瓦到幾百千瓦，甚至上兆瓦，由于國內(nèi)的光伏與建筑結(jié)合形式各種各樣，設(shè)備的選型需根據(jù)光伏陣列安裝的實際情況（如組件規(guī)格、安裝朝向等）進行優(yōu)化設(shè)計，大致可分為。集中式并網(wǎng)發(fā)電和分布式并網(wǎng)發(fā)電兩種并網(wǎng)發(fā)電方式。其中前者適合于在建筑物上安裝朝向相同且規(guī)格相同的光伏陣列，在電氣設(shè)計時，采用單臺逆變器集中并網(wǎng)發(fā)電方案實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能。后者適合于在建筑物上安裝不同朝向或不同規(guī)格的的光伏陣列，在電氣設(shè)計時，可將同一朝向且規(guī)格相同的光伏陣列通過單臺逆變器集中并網(wǎng)發(fā)電，采用多臺逆變器分布式并網(wǎng)發(fā)電方案實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能。
2、光伏陣列的設(shè)計
并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的光伏陣列設(shè)計需要考慮以下幾點：
（1）光伏陣列朝向。光伏陣列正向赤道是其獲得最多太陽輻射能的主要條件之一。一般情況下，方陣朝向正南。系統(tǒng)的光伏陣列處于北半球，一般應(yīng)按正南偏西。
（2）光伏陣列傾角。在并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，光伏陣列相對于水平面的傾斜角度一般應(yīng)該按照使陣列獲得全年最多太陽輻射能的設(shè)計原則。電池板廠商將根據(jù)不同地區(qū)的地理位置及氣象環(huán)境，會提供最佳的安裝角度。
（3）光伏組件串聯(lián)設(shè)計。逆變器在并網(wǎng)發(fā)電時，光伏陣列必須實現(xiàn)最大功率點跟蹤控制，以便光伏陣列在任何當(dāng)前日照下不斷獲得最大功率輸出。在設(shè)計光伏組件串聯(lián)數(shù)量時，應(yīng)注意接至同一臺逆變器的光伏組件的規(guī)格類型、串聯(lián)數(shù)量及安裝角度應(yīng)保持一致。此外，需考慮光伏組件的最佳工作電壓和開路電壓的溫度系數(shù)，串聯(lián)后的光伏陣列的最佳工作電壓應(yīng)在逆變器范圍內(nèi)，開路電壓應(yīng)低于逆變器輸入電壓的最大值。
（4）光伏系統(tǒng)的避雷技術(shù)要求。對于光伏系統(tǒng)的避雷設(shè)計，主要考慮直擊雷和感應(yīng)雷的防護：光伏陣列安裝在室外，當(dāng)雷電發(fā)生時可能會受到直擊雷的侵入，直擊雷的防護通常都是采用避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網(wǎng)或金屬物件作為接閃器，將雷電流接收下來，并通過作引下線的金屬導(dǎo)體導(dǎo)引至埋于大地起散流作用的接地裝置再泄散入地。感應(yīng)雷的防護需要考慮太陽能電池板四周鋁合金框架與支架應(yīng)等電位接地，以及交直流輸電線路和逆變器等感應(yīng)雷的防護，防護措施可采用防雷保護器。防雷防護國家現(xiàn)在還沒有專門針對光伏系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)范，在項目設(shè)計時是要委托專業(yè)的設(shè)計單位來設(shè)計。
3、接入電網(wǎng)方案
光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的電網(wǎng)接入有低壓接入和高壓接入兩種方案。前者中，并網(wǎng)系統(tǒng)接入三相400V或單相230V低壓配電網(wǎng)，通過交流配電線路給當(dāng)?shù)刎摵晒╇姡Ｓ嗟碾娏︷伻牍秒娋W(wǎng)。根據(jù)是否允許向公用電網(wǎng)逆向發(fā)電來劃分，分為可逆流并網(wǎng)系統(tǒng)和不可逆流并網(wǎng)系統(tǒng)。后者中，并網(wǎng)系統(tǒng)通過升壓變壓器接入10KV或 35KV 高壓電網(wǎng)，升壓并網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)采用單獨的上網(wǎng)變壓器，向上級電網(wǎng)輸電。高壓并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)由供電部門進行接入系統(tǒng)的設(shè)計，高、低壓開關(guān)柜應(yīng)設(shè)有開關(guān)保護、計量和防雷保護裝置，實際并網(wǎng)的發(fā)電量應(yīng)在高壓側(cè)計量。
4、系統(tǒng)的安全性設(shè)計
太陽能光電建筑設(shè)計時，安全性設(shè)計有幾點需要注意：屋頂和建筑作為安裝太陽能發(fā)電系統(tǒng)的場所，要有荷重（自重、積雪、風(fēng)壓）的承能力。陣列的安裝考慮到漏雨的問題，確保不給房屋系統(tǒng)造成破壞。支架等安裝材料的耐用性。太陽能組件到室內(nèi)的配線性能及保護方法。施工作業(yè)的安全防護。系統(tǒng)的防雷安全保護措施。
三、太陽能光電技術(shù)的應(yīng)用前景
目前，我國太陽能光電建筑的建設(shè)已經(jīng)得到了大量的發(fā)展：上海世博會中國館就是太陽能光電建筑一體化工程，中國館的太陽能裝機容量達302千瓦，主題館屋頂?shù)奶柲芸傃b機容量高達2825千瓦，有望成為亞洲單體建筑中最大的光伏建筑一體化電站。當(dāng)前，隨著太能能儲能技術(shù)和太陽能電池技術(shù)的不斷進步，太陽能光電技術(shù)必然能在建筑中有更加廣闊的應(yīng)用前景。
參考文獻
【關(guān)鍵詞】 太陽能表皮光熱光電采光遮陽
中圖分類號：TK511 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：
一、前言
（一）概況
建筑高耗能問題已成為世界通病，全球能源調(diào)查報告顯示,每年的建筑能耗約占總能耗的30% ~40%。我國情況更為嚴重，建筑能耗約占社會總能耗的31％，單位建筑能耗是發(fā)達國家的3倍。針對建筑能耗過高的問題，歐美國家不斷深化與自然和諧共存的可持續(xù)發(fā)展的概念理念和技術(shù)，推廣環(huán)保節(jié)能概念，利用清潔能源--太陽能與建筑結(jié)合的設(shè)計水平日益成熟。
我國自上世紀(jì)80年代起，各種節(jié)能政策和管理條例鼓勵和督促建筑師轉(zhuǎn)變思路，嘗試環(huán)保節(jié)能建筑的設(shè)計，自本世紀(jì)以來不同類型競賽與示范性建筑紛紛亮相，顯示我國對太陽能與建筑一體化的重視程度，同時也表明太陽能建筑已逐漸成為當(dāng)今建筑界的一個重要潮流之一（圖1 ）。
（二）問題
目前在我國，建筑與太陽能系統(tǒng)的結(jié)合仍然普遍存在以下問題：
1、利用形式單一。國內(nèi)利用太陽能的主要方式是太陽能熱水器， 1999年，全世界的太陽能熱水器面積達5400萬平方米，我國則高達到400萬平方米，居全球之首。2008年全球太陽能光伏系統(tǒng)裝機總量已累計達15GW，而國內(nèi)光伏系統(tǒng)的累計裝機容量僅為10萬千瓦（100MW）。
2、安裝使用粗放。太陽能熱水器安裝缺乏統(tǒng)一規(guī)劃：規(guī)格各異、位置參差不齊、管道布置零亂；施工困難，太陽能裝置易破壞屋頂防水層，無預(yù)設(shè)管道，管線長期暴露；建筑的防水、防雷、防風(fēng)、承重方面造成安全隱患。
3、設(shè)計缺乏考慮。建筑師對于太陽能利用技術(shù)與建筑本身相互結(jié)合欠缺考慮。建筑外觀處于雜亂無章的無序狀態(tài)，形成視覺污染。
二、建筑表皮與新能源結(jié)合
太陽能與建筑一體化是建筑節(jié)能的重要途徑，也是科技水平的綜合運用。它是將太陽能利用技術(shù)與先進的建筑節(jié)能技術(shù)和節(jié)能產(chǎn)品等優(yōu)化組合，調(diào)整建筑耗能比例結(jié)構(gòu)、提高太陽能保證率，為建筑提供采暖、制冷和熱水，營建低能耗、高舒適性的使用環(huán)境。
（一）光電系統(tǒng)與表皮結(jié)合
主動式太陽能建筑往往由于建筑師設(shè)計與施工方安裝不同步不協(xié)調(diào)而顯得相互間格格不入。“一體化設(shè)計，統(tǒng)一施工”就是建筑方案設(shè)計之初，將光伏電池系統(tǒng)作為美學(xué)一部分納入設(shè)計思路中，并做到從技術(shù)層面使之可行、可用，從藝術(shù)方面可觀、可賞（圖2 ）。
光伏電池的物理特性為隔熱保溫，防水防潮，可作為玻璃幕墻成為建筑表皮的一部分；當(dāng)光伏電池位于屋頂與墻壁等護結(jié)構(gòu)時，彩色光模塊與造型光模塊可以成為屋面或墻體的構(gòu)成材料，不僅節(jié)約外裝，同時使建筑外觀更具魅力。
（二）光熱系統(tǒng)與表皮結(jié)合
國家《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》要求，將太陽能熱利用作為可再生能源發(fā)展的重點領(lǐng)域。大幅度提高太陽能供熱系統(tǒng)能力，不僅提供熱水，還可為家用采暖系統(tǒng)提供熱力輔助，將太陽能與建筑的結(jié)合推向更深的層次。預(yù)計到2020年，太陽能熱水器總集熱面積將達到3億平方米，可替代約5000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，總產(chǎn)值會超過3000億元。
輻射板技術(shù)建筑一體化 圖3輻射板技術(shù)與建筑表皮融為一體
在建筑的墻面和屋頂上安裝具有選擇性吸收涂層的輻射板，提高建筑護結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能，利用太陽能、空氣源和低溫太空源，通過顯熱儲存系統(tǒng)短期調(diào)節(jié)自然條件對系統(tǒng)性能的影響，建立超低能耗的可再生能源綜合利用建筑，既可降低建筑所需能耗，又可減少對大氣和環(huán)境的污染。輻射板系統(tǒng)可以滿足建筑的外觀材質(zhì)與顏色的需要，管道藏于墻內(nèi)，可替代暖氣與空調(diào)，做到與建筑表皮融為一體（圖3）。
2、結(jié)構(gòu)與構(gòu)件蓄熱
為了貯存熱量，把建筑物的圍護結(jié)構(gòu)里皮，裝以蓄熱材料，作成“特隆布墻”，將蓄熱體直接設(shè)置在南面窗戶的后面，當(dāng)蓄熱體吸收太陽輻射，加熱后能再通過輻射和對流方式加熱房間內(nèi)部空氣。
新型建筑外墻雙層中空玻璃可以同時起到太陽熱水器的作用，玻璃40%的面積是透明的，余下部分被盤旋狀的可以通水的銅管以及銀反射管所覆蓋，覆蓋物位于玻璃內(nèi)層雙層中空玻璃可以吸收太陽能，并把水加熱，對于一個大樓來說，僅僅利用外墻玻璃就能把熱水問題解決，每年可節(jié)省大量的電力和煤氣。
（三）采光遮陽與表皮結(jié)合
據(jù)統(tǒng)計，建筑的空調(diào)系統(tǒng)與公共建筑的照明耗費的能源數(shù)據(jù)相當(dāng)驚人。國內(nèi)建筑由于文化傳統(tǒng)考慮自然通風(fēng)與采光，但國外一直以來崇尚機械通風(fēng)采光。在節(jié)能為首的基礎(chǔ)上，越來越多建筑師通過不同的采光與遮陽手段展現(xiàn)建筑的魅力。
1、導(dǎo)光系統(tǒng)與表皮結(jié)合
通過外部構(gòu)件的設(shè)置，使得外部光線合理的引入內(nèi)部空間，避免強光，同時也為背光側(cè)引入太陽光。（圖4）這樣就使整個建筑呈現(xiàn)一種類似于“暖水保溫瓶”的現(xiàn)象，在一定程度上實現(xiàn)了建筑物的單向熱傳導(dǎo)性，降低建筑內(nèi)熱能或冷能的流失，減少建筑的整體能耗。
遮陽系統(tǒng)與窗結(jié)合（圖5） 圖5 遮陽系統(tǒng) 不僅可以調(diào)節(jié)室內(nèi)光
線的強度，更可以創(chuàng)造出令人震撼的建筑
表皮效果。
在室外或室內(nèi)甚至雙層體系中增加可調(diào)遮光百葉或安裝傾斜角度可控的鋼制遮陽板。此類建筑的前期投入并不比普通建筑高很多,但在長期運營過程中,卻能取得很好的節(jié)能效益。
三、結(jié)語
國內(nèi)利用太陽能方興未艾，在已頒發(fā)的《可再生能源法》中明確規(guī)定：國家鼓勵單位、個人安裝和使用太陽能熱水系統(tǒng)、供熱采暖和制冷系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)等設(shè)施，太陽能成為了最佳的替代性能源。如果太陽能系統(tǒng)中各種色彩和肌理的組件，也可以取代和節(jié)約昂貴的外飾材料(如玻璃幕墻等)，使建筑物的外觀統(tǒng)一協(xié)調(diào)，增加建筑美感。建筑與太陽能結(jié)合一舉多得，建筑的表皮同樣可以用蘊含的能量巨大的太陽能設(shè)施。不同學(xué)科對此問題思考的越多，對社會的貢獻越大。
【參考文獻】
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關(guān)鍵詞：太陽能技術(shù)；綠色建筑；節(jié)能
目前世界上所采用的主要能源有：煤、天然氣、石油等，這些能源是大自然在幾十億年中逐漸積累形成的財富，但是，它們的儲藏量有限，并且不可再生。隨著人類對能源的需求日益增長，大量利用這些不可再生的能源會導(dǎo)致資源枯竭和環(huán)境污染。許多國家從70年代開始尋找可再生的替代能源，例如，太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒊毕堋淠堋⑸锬艿取@些新能源的開發(fā)和利用，既保護了環(huán)境，又使支持經(jīng)濟發(fā)展的能源可循環(huán)使用，對人類社會的持續(xù)發(fā)展具有重要意義[1]。
1綠色建筑的概念
綠色建筑詞意的關(guān)鍵在于綠色，它不是傳統(tǒng)意義上綠色的建筑，用綠色來表征健康的、可持續(xù)、環(huán)保和節(jié)能。我國建設(shè)部 2006 年的《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》GB 50378 對綠色建筑作了明確定義：綠色建筑是指在建筑的全生命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材），保護環(huán)境和減少污染，為人們提供健康，適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。從這個定義中可以看出，綠色建筑的含義包括三個層面的意思：一是最大限度的節(jié)約資源，也就是概念中所說的四節(jié)：節(jié)約能源、節(jié)約用地、節(jié)約用水、節(jié)約材料；二是保護環(huán)境和減少污染，盡可能的避免對環(huán)境的影響，盡可能避免對環(huán)境的改變，盡可能減少污染；三是適用性，要求對人身體健康無損害，高使用率、與自然和諧相處，創(chuàng)造生態(tài)文明。
2太陽能在綠色建筑中的開發(fā)可行性
太陽能是一種清潔、環(huán)保能源，是一種可再生資源，同樣也是一種可持續(xù)發(fā)展的能源和綠色的能源。太陽能是節(jié)能和環(huán)保的資源，取之不盡用之不竭。能源為經(jīng)濟發(fā)展提供源源不斷動力，經(jīng)濟發(fā)展又依賴于能源的開發(fā)和有效利用。現(xiàn)代社會能源的發(fā)展進程直接制約著經(jīng)濟的發(fā)展速度和發(fā)展規(guī)模。我國的能源資源雖然較豐富，但是后備儲量不足，人均資源量非常有限，并且目前我國的能源利用率偏低，為35%左右。因此，經(jīng)濟發(fā)展與能源需求的矛盾、能源的短缺與能源利用率低的現(xiàn)實對新能源的開發(fā)，提出了迫切的要求。可再生能源屬于綠色能源，對環(huán)境和人類的發(fā)展提供持續(xù)的動力支撐，綠色能源既能滿足人類長久生存和發(fā)展的需要，在滿足人類生存發(fā)展需求的同時也不會造成環(huán)境上的負擔(dān)和后續(xù)的問題，利用非可再生資源在有些層面上是以生態(tài)環(huán)境的破壞為代價換取經(jīng)濟的發(fā)展，就近看似乎促進了經(jīng)濟的發(fā)展，但從長遠和宏觀的層面看實際上不利于經(jīng)濟的發(fā)展，甚至為人類的發(fā)展造成了嚴重的后果。當(dāng)前，房地產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為了經(jīng)濟發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)，同時也是消耗能源較大的行業(yè)[2]。
由于太陽能建筑的節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟和主體需求價值在社會生活的方方面面源源不斷的體現(xiàn)，太陽能建筑在當(dāng)今社會發(fā)展中的重要性益發(fā)明顯，因此，為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的需要，大力提倡發(fā)展太陽能建筑的舉措，變得越發(fā)的緊迫。
3太陽能技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用及節(jié)能
綠色建筑在于綠色能源的墻壁、門窗等建筑的外在結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新綠色建筑體系結(jié)構(gòu)，采用高效的新型保溫材料，或是在墻體的建設(shè)上加入能夠利用太陽能的材料提高建筑的保溫效益，減小能量的損耗。在建筑的屋頂或陽臺架設(shè)太陽能裝置供太陽能熱水器或太陽能空調(diào)、太陽能采暖設(shè)備使用以控制室內(nèi)的溫度，建立健康而節(jié)能的生活環(huán)境。
3.1太陽房
以被動式太陽能利用中的直接受益式太陽房為例，陽光通過采光窗直接照入室內(nèi)，通過“溫室效應(yīng)”提高室內(nèi)溫度。太陽房構(gòu)造上的矛盾在于：建筑冬季，為了取暖要盡可能多地引入太陽輻射；夏季，又要為了防曬盡量避免室內(nèi)光照。解決這一矛盾的措施通常是設(shè)置遮陽板，而融入適應(yīng)性設(shè)計的太陽房建筑能夠達到更加有效地降低建筑的運行成本。如位于德國的蓋爾森基興科技園設(shè)計，方案在建筑臨湖的西側(cè)設(shè)計了一座長約300 m的長廊作為室內(nèi)外的氣候緩沖區(qū)，長廊傾斜的幕墻由可隨季節(jié)變換進行調(diào)節(jié)的玻璃窗組成，玻璃幕處于關(guān)閉狀態(tài)，長廊形成一個溫室，依靠它所儲存的熱量使與之毗鄰的各層空間保持溫暖，夏季時，白天為了防曬，長廊玻璃幕上的布簾遮陽板打開，同時下部玻璃窗滑動至上方，主導(dǎo)風(fēng)從湖面上吹來，冷卻過的新鮮空氣從開啟處吹入室內(nèi)，受熱了的空氣再通過“煙囪效應(yīng)”從頂部排出。板下的水循環(huán)系統(tǒng)視情況向室內(nèi)補充白天儲存在其中的熱量。
3.2太陽墻
太陽墻是一種與建筑結(jié)構(gòu)融為一體的新型太陽能集熱系統(tǒng)，蓄熱板材覆于建筑外墻的外側(cè)，上面開有小孔，與結(jié)構(gòu)墻的間距一般在200mm左右，形成的空腔與建筑內(nèi)部通風(fēng)管道相連，管道中設(shè)置風(fēng)機，用于抽取空腔內(nèi)的空氣。冬季，白天室外空氣通過小孔進入空腔，在流動過程中獲得板材的太陽輻射熱，受熱壓作用上升，進入建筑的通風(fēng)系統(tǒng)，然后由管道分配輸送到各層空間。板材底部不密封，保持了內(nèi)腔的干燥，同時起到排水作用。夜晚向外散失的熱量被空腔內(nèi)的空氣吸收，在風(fēng)扇運轉(zhuǎn)的情況下被重新帶回室內(nèi)。這樣保持了新風(fēng)量，又補充了熱量，使墻體起到了熱交換器的作用；夏季時，室外熱空氣會從太陽墻板底部及空洞進入，風(fēng)扇相應(yīng)停止運行，熱量從上部和周圍的孔洞流出，不進入室內(nèi)[3]。
3.3太陽能熱水系統(tǒng)
目前，太陽能熱水系統(tǒng)在綠色建筑中得到了廣泛應(yīng)用，尤其是在江蘇省等地，國家已在某些省市強制要求12層以下的建筑必須使用該系統(tǒng)。建筑行業(yè)的大趨勢就是以低能耗、低污染為基點的綠色經(jīng)濟模式，太陽能資源正具備很大的發(fā)展?jié)摿ΑＴ趪艺叩拇罅Ψ龀窒拢A(yù)計到2020年，全國太陽能熱水系統(tǒng)總集熱面積將達到3億平方米。我國太陽能資源豐富，年平均總?cè)照招r數(shù)比較充裕，足以說明太陽能熱水系統(tǒng)在未來有著美好的發(fā)展前景和利用空間，希望該系統(tǒng)能與綠色建筑緊密結(jié)合，能夠使建筑節(jié)省更多的能源，促進綠色建筑的可持續(xù)發(fā)展。從整體而言，中國太陽能光熱利用在全世界所占的比例都比較大。
3.3太陽能光電系統(tǒng)
太陽能發(fā)電系統(tǒng)通過太陽能電池板產(chǎn)生電能，在其最初的應(yīng)用領(lǐng)域一衛(wèi)星的供電系統(tǒng)中，電池板到了使用時才全部打開，靠旋轉(zhuǎn)來捕獲盡可能多的陽光。建筑的太陽能光電系統(tǒng)由于沒有熱水系統(tǒng)中上下水管和蓄水箱的束縛，其建筑適應(yīng)性設(shè)計要比后者更加靈活。
像衛(wèi)星一樣獲取陽光的太陽能建筑已經(jīng)不是紙上談兵，建于德國的波茨坦能源中心就成功的把這一構(gòu)想變?yōu)榱爽F(xiàn)實，為太陽能建筑的適應(yīng)性設(shè)計開辟了一條新思路。該建筑創(chuàng)造性的設(shè)計了一座高25 m能源塔，塔頂安有被稱之“電池帆”的太陽能光電轉(zhuǎn)換器。該設(shè)備的面積約30 m2，通過它獲得的太陽能可為全樓節(jié)約3 kW.h的電能。“電池帆”的特點在于自動隨太陽照射角度發(fā)生旋轉(zhuǎn)，是一個智能的接收器，可以最大程度的接受太陽能。驅(qū)動“電池帆”轉(zhuǎn)動的能源也來自太陽能，通過電動機的作用使其隨風(fēng)向調(diào)整，當(dāng)遇到暴風(fēng)時“電池帆”會停止追蹤陽光，以防設(shè)備損壞。
結(jié)論
在我國資源和能源正面臨日益短缺的嚴峻形勢下，人類在其發(fā)展的道路上，只有不斷地提高認識，把握自己的天然資源和優(yōu)勢，才能創(chuàng)造出一條適合自己的可持續(xù)發(fā)展道路。太陽能建筑是一個嶄新的充滿生命力的領(lǐng)域，隨著太陽能應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展完善與提高，太陽能建筑必將會發(fā)揮它無與倫比的價值和作用，實現(xiàn)經(jīng)濟效益、生態(tài)環(huán)保效益和社會效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。在政府的全面推行、學(xué)術(shù)界的研發(fā)研究已進入如火如荼階段的大趨勢下，我們相信，綠色建筑必將得到大規(guī)模的推行和廣泛的運用，在保護環(huán)境建設(shè)生態(tài)文明的過程中發(fā)揮不可替代的作用。
參考文獻：
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【關(guān)鍵詞】太陽能；建筑節(jié)能；采暖
一、前言
在全世界的能源消耗中，建筑能耗在總能耗中約占30%～40%。在我國，建筑能源問題更為緊迫。據(jù)國家最新統(tǒng)計，我國每年城鄉(xiāng)新建房屋建筑面積近20億平方米，其中80%以上為高耗能建筑。我國建筑能耗在能源總消耗量中所占比例已經(jīng)從1978年的10%上升到2001年的27.45%，根據(jù)發(fā)達國家的經(jīng)驗將逐步提高到35%左右。而且我國單位建筑面積能耗是發(fā)達國家的2至3倍，對社會造成了沉重的能源負擔(dān)和嚴重的環(huán)境污染，已經(jīng)成為制約我國可持續(xù)發(fā)展的突出問題。因此，有效降低建筑尤其是大量性民用建筑的能耗已經(jīng)變得愈發(fā)具有現(xiàn)實意義。發(fā)展太陽能建筑技術(shù)可以節(jié)約非可再生能源，減小環(huán)境污染和對自然資源的破壞，這將直接關(guān)系到國家資源戰(zhàn)略、可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護。我國具有豐富的太陽能資源，全年日照時間最長的有2800～3300h，年日照時數(shù)大于 2200h即每天日照時數(shù)大于 6h的地區(qū)，占國土面積的 2/3以上。而且絕大部分采暖地區(qū)均分布在長日照區(qū)域內(nèi)，這些地區(qū)日照時數(shù)每天≥6h 的年總出現(xiàn)天氣大都在 200 天以上，多的可達 300 多天。全國年輻照總量大約 3340～8360MJ/，每平方米每年可產(chǎn)生相當(dāng)于 110～280kg 標(biāo)準(zhǔn)煤的熱量。這就為利用太陽能采暖技術(shù)進行建筑節(jié)能提供了便利。
二、太陽能采暖技術(shù)在建筑節(jié)能中的應(yīng)用
太陽能采暖技術(shù)總體可分為兩大類――被動式和主動式，每一類都包括多種形式。
1、被動式太陽能采暖
被動式采暖設(shè)計是通過建筑朝向和周圍環(huán)境的合理分布、內(nèi)部空間和外部形體的巧妙處理、以及建筑材料和結(jié)構(gòu)構(gòu)造的恰當(dāng)選擇，使其在冬季能集取、保持、儲存、分布太陽熱能，從而解決建筑物的采暖問題。該設(shè)計的基本思想是控制陽光和空氣在恰當(dāng)?shù)臅r間進入建筑并儲存和分配熱空氣。其設(shè)計原則是要有有效的絕熱外殼，有足夠大的集熱表面，室內(nèi)布置盡可能多的儲熱體，以及主次房間的平面位置合理。被動式設(shè)計應(yīng)用范圍廣、造價低，可以在增加少許或幾乎不增加投資的情況下完成，在中小型建筑或住宅中最為常見。
（1）直接受益式。直接受益式是應(yīng)用最廣的一種方式，構(gòu)造簡單，易于安裝和日常維護；與建筑功能配合緊密，便于建筑立面的處理；室溫上升快，但是室內(nèi)溫度波動較大。采用該形式需要注意以下幾點：建筑朝向在南偏東西 30°以內(nèi)，有利于冬季集熱和避免夏季過熱；根據(jù)熱工要求確定窗口面積、玻璃種類、玻璃層數(shù)、開窗方式、窗框材料和構(gòu)造；合理確定窗格劃分，減少窗框、窗扇自身遮擋，保證窗的密閉性；最好與保溫簾、遮陽板相結(jié)合，確保冬季夜晚和夏季的使用效果。
（2）集熱蓄熱墻式。屬于間接受益太陽能采暖系統(tǒng)，向陽側(cè)設(shè)置帶玻璃罩的儲熱墻體，墻體可選擇磚、混凝土、石料、土、水等儲熱性能好的材料。墻體吸收太陽輻射后向室內(nèi)輻射熱量，同時加熱墻內(nèi)表面空氣，通過對流使室內(nèi)升溫。如果墻體上下開有通風(fēng)口，玻璃與墻體之間加熱的空氣可以和室內(nèi)冷空氣形成對流循環(huán)，促使室溫上升。該形式與直接受益式相結(jié)合，既可充分利用南墻集熱，又可與建筑結(jié)構(gòu)相結(jié)合，并且室內(nèi)晝夜溫度波動較小。墻體外表面涂成深色、墻體與玻璃之間的夾層安裝波形鋼板或透明熱阻材料，都可以提高系統(tǒng)集熱效率。可通過模擬計算或選擇經(jīng)驗數(shù)值確定空氣間層的厚度及通風(fēng)口的尺寸，這是影響集熱效果的重要數(shù)值。
（3）附加陽光間式。在向陽側(cè)設(shè)透光玻璃構(gòu)成陽光間接受日光照射，是直接受益式和集熱蓄熱式的組合。陽光間可結(jié)合南廊、入口門廳、休息廳、封閉陽臺等設(shè)置，可作為生活、休閑空間或種植植物。該形式具有集熱面積大、升溫快的特點，與相鄰內(nèi)側(cè)房間組織方式多樣，中間可設(shè)磚石墻、落地門窗或帶檻墻的門窗。陽光間內(nèi)中午易過熱，應(yīng)該通過門窗或通風(fēng)窗合理組織氣流，將熱空氣及時導(dǎo)入室內(nèi)。另外，只有解決好冬季夜晚保溫和夏季遮陽、通風(fēng)散熱，才能減少因陽光間自身缺點帶來的熱工方面的不利影響。冬季的通風(fēng)也很重要，因為種植植物等原因，陽光間內(nèi)濕度較大，容易出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象。夏季可以利用室外植物遮陽，或安裝遮陽板、百葉簾，開啟甚至拆除玻璃扇。
（4）屋頂池式。屋頂上放置有吸熱和儲熱功能的貯水塑料袋或相變材料，其上設(shè)可開閉的蓋板，冬夏兼顧，都能工作。冬季白天打開蓋板，水袋吸熱，夜晚蓋上蓋板，水袋釋放的熱量以輻射和對流的形式傳到室內(nèi)。夏季工況與冬季相反。該形式適合冬季不太寒冷且緯度低的地區(qū)。因為緯度高的地區(qū)冬季太陽高度角太低，水平面上集熱效率也低，而且嚴寒地區(qū)冬季水易凍結(jié)。另外系統(tǒng)中的蓋板熱阻要大，貯水容器密閉性要好。使用相變材料，熱效率可提高。
2、主動式太陽能采暖
主動式設(shè)計是以太陽能的集熱器、管道、散熱器、風(fēng)機或泵以及儲熱裝置等組成強制循環(huán)的太陽能采暖系統(tǒng)。按照集熱器與集熱介質(zhì)的不同，可以分為多種系統(tǒng)形式。相對于被動式系統(tǒng)而言，主動式系統(tǒng)較為復(fù)雜，造價較高，多應(yīng)用于大型公共建筑。
（1）空氣集熱式。以空氣作媒介源自被動式太陽能采暖技術(shù)的基本思路，但是因為增加了需要動力的風(fēng)機和引導(dǎo)氣流的風(fēng)管，有的還包括了儲熱部分，所以將其歸為主動式設(shè)計手法，而且隨著技術(shù)和材料的發(fā)展，該類型出現(xiàn)了多種形式。a.傳統(tǒng)形式。在建筑的向陽面設(shè)置太陽能空氣集熱器，用風(fēng)機將空氣通過碎石貯熱層送入建筑物內(nèi)，并與輔助熱源配合。由于空氣的比熱小，從集熱器內(nèi)表面?zhèn)鹘o空氣的傳熱系數(shù)低，所以需要大面積的集熱器，而且該形式熱效率較低。b. 集熱屋面。把集熱器放在坡屋面、用混凝土地板作為蓄熱體的系統(tǒng)，冬季，室外空氣被屋面下的通氣槽引入，積蓄在屋檐下，被安裝在屋頂上的玻璃集熱板加熱，上升到屋頂最高處，通過通氣管和空氣處理器進入垂直風(fēng)道轉(zhuǎn)入地下室，加熱室內(nèi)厚水泥地板，同時熱空氣從地板通風(fēng)口流入室內(nèi)。該系統(tǒng)也可在加熱室外新鮮空氣的同時熱室內(nèi)冷空氣，但是需要在室內(nèi)上空設(shè)風(fēng)機和風(fēng)口，把空氣吸入并送到屋面集熱板下。夏季夜晚系統(tǒng)運行與冬季白天相同，但送入室內(nèi)的是涼空氣，起到降溫作用。夏季白天集聚的熱空氣能夠加熱生活熱水。
（2）液體集熱式。一般用水做介質(zhì)，也可以使用高沸點油或防凍劑。建筑頂層設(shè)置太陽能集熱器，結(jié)合水泵、水箱、輔助熱源供熱、供水。其中供熱的散熱方式有多種：在地板或頂棚鋪設(shè)盤管，進行低溫輻射采暖；將熱水先送入中央風(fēng)機盤管熱交換器，變成管道熱風(fēng)后再送入房間；利用房間的風(fēng)機盤管散熱器散熱；利用房間的板式散熱器散熱。根據(jù)水溫不同，該系統(tǒng)可以起到采暖和降溫的不同作用。作為供應(yīng)生活熱水系統(tǒng)，該方式已經(jīng)得到了普遍推廣。
三、結(jié)語
總之，太陽能采暖在設(shè)計和使用時往往不同形式相結(jié)合，以求合理與最優(yōu)化。在條件允許的情況下，應(yīng)優(yōu)先選用被動式太陽能技術(shù)，或者設(shè)計一些緩沖性的房間，而主動式太陽能技術(shù)的采用則作為利用太陽能的補充部分。今后在加強宣傳的同時，應(yīng)當(dāng)發(fā)展多層次、全方位的太陽能技術(shù)，并與建筑全面結(jié)合。相信隨著太陽能技術(shù)的大力推廣，在我國終將出現(xiàn)建筑面積總量不斷增加、房屋舒適度逐步提高、建筑總能耗下降的趨勢。
參考文獻：
[1] 宋德萱，節(jié)能建筑設(shè)計與技術(shù)。上海：同濟大學(xué)出版社，2008.
[2] 王長貴，新能源在建筑中的應(yīng)用。北京：中國電力出版社，2007.
介紹傳統(tǒng)養(yǎng)豬行業(yè)存在的污染問題，闡述高架網(wǎng)床生態(tài)養(yǎng)豬技術(shù)的概念及特點，重點分析其基本工藝流程，并對高架網(wǎng)床生態(tài)養(yǎng)豬技術(shù)的優(yōu)勢及前景進行了展望，希望對促進廣西地區(qū)高架網(wǎng)床節(jié)能減排生態(tài)養(yǎng)豬技術(shù)的推廣有所裨益。
關(guān)鍵詞
高架網(wǎng)床；節(jié)能減排；生態(tài)養(yǎng)豬技術(shù)
筆者所在的廣西博白縣歷來就有悠久的養(yǎng)豬傳統(tǒng)，是全國生豬調(diào)出大縣，但伴隨著養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展，養(yǎng)殖污染及環(huán)境保護問題愈加突出，成了困擾養(yǎng)豬業(yè)發(fā)展的一大瓶頸[1]。在縣領(lǐng)導(dǎo)的推動及對歐美先進國家養(yǎng)豬技術(shù)發(fā)展考察基礎(chǔ)上，結(jié)合縣域氣候地理條件特點，通過技術(shù)攻關(guān)，積極探索節(jié)能環(huán)保、高效益的養(yǎng)殖新方法，創(chuàng)立出了高架網(wǎng)床節(jié)能減排生態(tài)養(yǎng)豬這一契合南方特點的新型養(yǎng)豬技術(shù)，為從源頭上降低養(yǎng)殖污染并最終實現(xiàn)零排放目標(biāo)，打下了堅實基礎(chǔ)。
1傳統(tǒng)養(yǎng)豬行業(yè)存在的污染問題
長期以來，“臟、臭、累”是我國生豬飼養(yǎng)行業(yè)所無法回避的一個嚴峻問題。我國是豬肉消費大國，也是生豬飼養(yǎng)大國，年產(chǎn)豬肉量幾千萬噸，占全球產(chǎn)量的一半以上。據(jù)實地測算，飼養(yǎng)一頭生豬需要用水0.05t，需排廢水0.04t，碳排放量等同于19個身體健康的成年人，其氨氮排放量嚴重超過土地承載能力。按國家標(biāo)準(zhǔn)，廢水處理最低需20元/t，這對規(guī)模化養(yǎng)豬企業(yè)來說，無疑是個天文數(shù)字。特別是2015年被稱為史上最嚴環(huán)保法的出臺，更是使廣大養(yǎng)殖企業(yè)雪上加霜。但生豬飼養(yǎng)不等同于其他污染企業(yè)，這些企業(yè)往往集中于不發(fā)達地區(qū)，事關(guān)廣大農(nóng)民的經(jīng)濟效益，且其污染特點不是急劇性的，不能簡單采取關(guān)閉就了事；同時，生豬飼養(yǎng)是關(guān)系民生工程的大事，必須慎重對待之。即使部分地區(qū)采用了水泡糞飼養(yǎng)模式可以節(jié)約部分用水量，但因為廣西地區(qū)氣候高溫濕熱，蟲蛆蚊蠅較多，各種有害氣體很難得以排除，加之生豬糞污量比較大和區(qū)內(nèi)山區(qū)較多實際情況，配套設(shè)置難以大面積展開建設(shè)的實際情況很難得到克服，為此，高架網(wǎng)床生態(tài)養(yǎng)豬模式成為了必然的選擇[2]。
2高架網(wǎng)床生態(tài)養(yǎng)豬技術(shù)的概念及特點
2.1高架網(wǎng)床生態(tài)養(yǎng)豬技術(shù)的概念針對傳統(tǒng)養(yǎng)豬模式中的弊端，特別是對外在環(huán)境產(chǎn)生的巨大污染，生態(tài)養(yǎng)豬模式正日益受到社會各界人士的廣泛重視。其中，高架網(wǎng)床技術(shù)是目前發(fā)展較好的一種新型養(yǎng)豬模式。該模式主要包括高架網(wǎng)床、通風(fēng)道和排污道等主要設(shè)施。該技術(shù)將豬舍分為2層：底層為集糞區(qū)，表面要用水泥進行硬化，高度設(shè)置成1.9～2.5m，并安裝好控濕、控溫和控風(fēng)設(shè)備；二層為飼養(yǎng)區(qū)，生豬在這一層進行飼養(yǎng)，高架網(wǎng)床由全漏縫地板編織成，圍欄將其分為幾個豬圈，二層的入口處應(yīng)設(shè)置有降溫通風(fēng)設(shè)備，內(nèi)部高度應(yīng)為2.4～3.5m。
2.2高架網(wǎng)床生態(tài)養(yǎng)豬技術(shù)的特點同傳統(tǒng)養(yǎng)豬技術(shù)相比，高架網(wǎng)床技術(shù)能夠使每頭生豬飼養(yǎng)成本降低約200元，排污量減少約90%，通過林木和魚塘的消納，實現(xiàn)零排放、零污染的目標(biāo)。同時，還盡量少的占用耕地，不使養(yǎng)殖規(guī)模擴大過度；實現(xiàn)了欄舍的免沖洗，減排節(jié)能效果很好；全漏縫，使豬群遠離糞便污染，盡量降低豬患病概率；實現(xiàn)了集約化生豬養(yǎng)殖，通過高度自動化，降低了人工成本；設(shè)計了固液分離、干清糞和雨污分流，結(jié)合微生物發(fā)酵、沼氣及林木消納，確保了良好的治污效果。表1為高架網(wǎng)床同傳統(tǒng)生豬飼養(yǎng)模式對比表，從表1中可以看出，高架網(wǎng)床生態(tài)養(yǎng)豬模式有其自身顯著的特點。
3高架網(wǎng)床生態(tài)養(yǎng)豬技術(shù)的工藝
高架網(wǎng)床生態(tài)養(yǎng)豬技術(shù)對工藝上的要求并不是很高，豬在網(wǎng)床上方飼養(yǎng)，通過下方的全漏縫將排泄物全部落到底層地面。底層的水泥硬化地面設(shè)計成30°～40°的斜度，通過人工就可以很方便地將糞便進行收集。豬尿通過30cm×30cm的收集溝進入固液分離池進行處理，豬糞在這一環(huán)節(jié)實現(xiàn)了脫水處理，使豬糞渣同豬尿有效分離開[3]。一般情況下，豬糞渣都能夠控制在60%以下的含水量，這就便于后期的打包外運工序，使其非常方便地用于農(nóng)田有機肥。另外，工序中所產(chǎn)生的污水還能夠通過沼氣池的發(fā)酵用在經(jīng)濟林木等的噴灌上，更加節(jié)約了種植業(yè)成本。豬舍設(shè)計有雨污分流，通過屋頂?shù)募瓴酆蜋谏徇叺挠晁疁希褂晁靡灾苯油馀牛乐挝鬯M入污水池形成二次污染，而污水溝內(nèi)污水經(jīng)過專用管道進入到固液分離系統(tǒng)中。有的養(yǎng)殖企業(yè)還將微生物技術(shù)配以適宜飼料配比以除去豬糞臭味，從而降低糞便對環(huán)境污染，或者采取自動刮干糞技術(shù)，克服了現(xiàn)有機械刮糞方式下糞尿水一起刮的傳統(tǒng)模式，確保了清糞技術(shù)高效有序。
4高架網(wǎng)床生態(tài)養(yǎng)豬技術(shù)的優(yōu)勢及前景
高架網(wǎng)床生態(tài)養(yǎng)豬技術(shù)的優(yōu)勢非常明顯，其應(yīng)用前景非常廣闊。一是實現(xiàn)了真正意義上的節(jié)能減排。所養(yǎng)生豬排泄的糞便由漏縫板漏到底層地面，使生豬同糞尿?qū)崿F(xiàn)了有效分離，使養(yǎng)殖過程中所用欄舍實現(xiàn)了免沖洗，養(yǎng)殖所用水量降低了90%以上，污染處理系統(tǒng)壓力大大降低，從源頭上控制了整體排污量。同時，欄舍的用電量比較少，每個豬舍平均只需100元左右水電費進行運轉(zhuǎn)，降低了額外養(yǎng)殖成本。二是提高了生豬整體抗病免疫力。生豬在高架網(wǎng)床的上方生活，使其遠離了氨氣等有害氣體的不良影響，使空氣保持了較好的控制質(zhì)量，生豬的抗病力顯著提高，死亡率明顯降低，患病豬的出現(xiàn)大為降低，并最終降低了藥品，特別是抗生素等的濫用。另外，由于豬身上的汗腺不是很發(fā)達，自身很難通過排汗的方式排出體內(nèi)所產(chǎn)生的毒素，而排泄物又是毒素積累的主要地方，高架網(wǎng)床飼養(yǎng)模式下，生豬遠離了糞污，自然就會減少疫病發(fā)生；同時，清潔的環(huán)節(jié)也保證了飼料較高的轉(zhuǎn)化率，實現(xiàn)了集約增效。三是獲得了較高的養(yǎng)殖效益。經(jīng)過實際測算，肉料比達到了（1∶2.75）～（1∶2.5），明顯高于傳統(tǒng)養(yǎng)豬業(yè)（1∶3.5）～（1∶3）的肉料比，普遍可以提前約半個月，即在4個月時達到120kg時生豬就可以出欄，縮短了出欄時間，生豬的平均飼養(yǎng)密度達到了0.8m2/頭。平均測算單頭生豬可節(jié)約1～1.5kg飼料，至生豬出欄每頭可以最多節(jié)約七八十千克飼料，很明顯可以有效提高生豬飼養(yǎng)利潤。四是有效降低了人工成本。因高架網(wǎng)床模式下并不需要經(jīng)常對欄舍進行沖水，從而使工作人員的工作量明顯降低。如果條件好的養(yǎng)殖戶或企業(yè)再輔之以自動投料設(shè)備，則單個工人就可以喂養(yǎng)三四千頭生豬，這是傳統(tǒng)養(yǎng)豬業(yè)所無法比擬的優(yōu)勢。經(jīng)過養(yǎng)殖戶實際工作，采用高架網(wǎng)床飼養(yǎng)方式，平均豬肉降低成本最低為2元/kg，提高了經(jīng)濟效益。
5結(jié)語
當(dāng)前，廣西全區(qū)特別是筆者所在的博白縣養(yǎng)豬業(yè)正處在轉(zhuǎn)型升級提高的關(guān)鍵時期，由于高架網(wǎng)床所具有的產(chǎn)業(yè)增效明顯、污染減排效果良好的顯著優(yōu)勢，勢必得到業(yè)界及廣大養(yǎng)殖戶的高度關(guān)注，也是傳統(tǒng)生豬養(yǎng)豬業(yè)的必然發(fā)展方向，這對未來建立生豬飼養(yǎng)中心下全程兼顧有益微生物菌群的微生態(tài)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，并進而逐步推廣至肉牛奶牛、肉鴨肉雞養(yǎng)殖等方向，意義將會是十分積極的。
參考文獻
[1]宣蘇哲.生態(tài)養(yǎng)豬新模式：高架網(wǎng)床技術(shù)[N].中國畜牧獸醫(yī)報,2015-11-22.
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