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關鍵詞:建筑物節能;太陽能建筑;能源建筑物;綜合應用
中圖分類號：S210文獻標識碼： A
建筑節能成為日益關切的大問題,當今社會十分關注建筑工程的能耗及建筑物使用過程中長期的能耗,因此要根據建筑設計的節能要求,尤其是利用太陽能建筑技術的推廣應用。
1、建筑物的節能技術
建筑節能是技術進步的重要標志,新能源利用是實現建筑可持續發展的重要環節。在目前條件下,建筑節能主要采取以下五項技術措施:
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。控制建筑物體形系數的重點是平面設計,當平面凸凹過多,建筑物外表面積就會增加。如住宅建筑設計中,經常會遇到臥室及衛生間開窗問題,由于衛生間靠內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,曬臺等構造對節省能源很不利。所以對平面設計時,要綜合考慮多種因素,在滿足使用功能的同時,使建筑物體形系數控制在有合理效范圍內。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。進入21世紀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減小,整體尺寸較和諧,也保持了建筑物的外觀,對建筑節能是有益的。體現了建筑設計理念的新思維。
1.2重視圍護結構體設計。建筑物的能源和熱工消耗,主要反映在護結構上。圍護結構設計主要包括:選擇圍護結構材料和構造,確定圍護結構傳熱系數,外墻受周邊冷熱橋影響下其平均傳熱系數的計算,圍護結構熱工性能指標及保溫層厚度的計算等。在外墻外側或者內側增設一定厚度的保溫材料,以提高墻體的保溫性能,是現階段墻體節能的重要措施。目前外墻保溫多數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,加強保溫板的粘結及固定牢固,保證邊緣及底部的質量,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。對門窗進行節能設計就會明顯提高節能效果。必須選擇熱阻值高的門窗框體材料。現在許多門窗框體材料常用塑料內襯托鋼架,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,增加窗戶的固定扇,加強框及扇邊緣的密封,根據規定進行權衡判斷計算,以達到建筑物的整體節能效率。
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。寒冷及嚴寒地區建筑物四周內外地面處理,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板的,凡是遇外界接觸的板都必須進行保溫節能處理。現在建筑采用專門用的節能設計軟件,通過綜合計算滿足各項熱工指標。要根據熱工指標采取相應的構造措施,使建筑物整體達到節能要求。
1.5采取其它節能措施,綜合實現節能目標。另外采取其它一些節能控制措施如安裝熱量表,熱量控制開關等,使溫度保持均衡,也是減少能耗的必要手段。事實上建筑節能的主要內容除采暖空調外,應該包含通風,家用電氣,熱水及照明等。假如家庭所有電氣都是節能產品,那節能的潛力更大效果更明顯。
2、太陽能建筑技術
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;根據當地氣候條件,在很少使用機械設備條件下,通過建筑物布局,構造處理,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,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。并根據當地的氣象條件及所處位置,做出恰當調整,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。為了使透光外罩內最大限度得到太陽照射,在空氣夾層內壁表面涂上吸熱材料。當太陽照射的時候加熱了空氣夾層內的空氣和墻體,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,通過與室內相連的上,下通風口,與室內空氣進行循環對流,從而使室內溫度上升;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,當夜晚到后氣溫降低時墻體蓄存熱向室內釋放,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。透光材料傳統使用的是玻璃,透光率一般達到65～85%之間,而現在使用的采光板,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,如采取水墻做蓄熱體以增加墻體的蓄熱量。另外設置貯熱間也是一種蓄熱方法,貯熱間的傳統作法是,將卵石堆放在貯熱間內,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。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。現在高層建筑也采用這一原理:將玻璃幕墻分層設置,在外墻樓板上下聯接處設可控式進出通風口,這樣既采用了太陽能又美化了建筑立面,是太陽能技術的具體體現。
主動式太陽能建筑就是利用機械設備,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置貯熱間。這樣把采暖系統,熱水供應系統組合成一體,應用有效的熱能控制設備,使太陽能利用更加合理。
主動式太陽能采暖系統的運行過程是:該系統裝有兩臺風機,一臺是太陽能集熱器風機,另一臺為供熱風機。當依靠太陽輻射直接采暖時兩臺風機同時運行,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。熱空氣系統使用電動風門控制氣流,當直接采暖時空氣控制器中兩個電動風門轉向使空氣流入房間位置。在太陽能集熱器出口處設熱水盤管可以使房間的熱水供應系統與太陽能采暖系統成為一體。
當太陽能集熱器收集到的熱量超過房間的需要時,集熱器風機開動而采暖機風機停止。通向房間的電動機門關閉。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。進入夜晚沒有太陽輻射時,就要從貯熱間里取熱。此時關閉空氣控制器中第一個電動風門,打開第二個電動風門,啟動供暖風機,使室內的空氣循環由下向上通過貯熱間卵石層加熱,再返回到供暖調節系統。當貯熱間有充足的熱量時,進入空氣調節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。這一循環過程將持續到貯熱間卵石層的熱量差不放完。然后若是設有附助加熱器時,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。
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展。如果把地熱資源與太陽能結合起來使用,取長補短,采取有效技術措施轉換能源,合理的熱控技術,優良的熱工材料,那么,環保節能的新型建筑會得到大力發展。由此可見,環保節能的應用是一個綜合性很強的技術,要想得到大力發展還要解決一些具體問題。
3.1節能措施要切實可行:新能源的利用是以節能措施為依托的應用,建筑圍護結構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。總之要滿足規范,規程及行業保溫要求。
3.2要解決好熱能綜合利用控制技術;而單獨的太陽能,地熱能的利用都有一定局限性。新能源的利用要根據當地自然資源狀況,進行綜合應用才有效果。再加上必要的輔助熱源,才能保證正常的供熱。而綜合控制技術是根據建筑物室內溫度需求和熱源的供應情況,自動轉換對房間的熱量供給,達到溫度的穩定。根據現在自動化控制技術的進步,熱工材料,熱交換設備,熱電氣元件功能,解決這些技術是完全可能的。
3.3節能和新能源中最佳選擇仍然是太陽能,而節能和太陽能的應用對建筑物的外觀有一些影響,為此在建筑物設計中,處理好建筑物立面,屋頂收集熱源的外觀構造,不僅關系到熱效率,同時也是關系到建筑物的整體效果。
綜上所述,建筑節能是技術進步的重要標志,新能源利用是實現建筑可持續發展的重要環節,也是世界上所有國家采取的節能措施。在今后的發展中,太陽能的應用和新型的節能建筑,只能以最低的能量消耗,使居住環境更舒適,更清浩,而節能及社會效益更好。
參考文獻
[1]龍惟定.國內建筑合理用能的現狀及展望.能源工程，2001，(02)1-6.
[2]龍惟定.我國的能源形勢和建筑節能.第十一屆全國空調技術信息網大會論文集.中國建筑工業出版社，2001，(05).
[3]賈懷東. 開發節能住宅是企業進化的標志.城市開發，2007， (22).
【論文摘 要】 建筑節能是技術是反映一個國家先進的重要標志，新能源利用是實現建筑可持續發展的重要環節。本文對建筑物的節能和太陽能建筑技術的推廣應用進行分析探討。
建筑節能成為日益關切的大問題，當今社會十分關注建筑工程的能耗及建筑物使用過程中長期的能耗，因此要根據建筑設計的節能要求，尤其是利用太陽能建筑技術的推廣應用。
1建筑物的節能技術
建筑節能是技術進步的重要標志，新能源利用是實現建筑可持續發展的重要環節。在目前條件下，建筑節能主要采取以下五項技術措施:
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。控制建筑物體形系數的重點是平面設計，當平面凸凹過多，建筑物外表面積就會增加。如住宅建筑設計中，經常會遇到臥室及衛生間開窗問題，由于衛生間靠內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，曬臺等構造對節省能源很不利。所以對平面設計時，要綜合考慮多種因素，在滿足使用功能的同時，使建筑物體形系數控制在有合理效范圍內。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。進入21世紀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減小，整體尺寸較和諧，也保持了建筑物的外觀，對建筑節能是有益的。體現了建筑設計理念的新思維。
1.2重視圍護結構體設計。建筑物的能源和熱工消耗，主要反映在外圍護結構上。圍護結構設計主要包括:選擇圍護結構材料和構造，確定圍護結構傳熱系數，外墻受周邊冷熱橋影響下其平均傳熱系數的計算，圍護結構熱工性能指標及保溫層厚度的計算等。在外墻外側或者內側增設一定厚度的保溫材料，以提高墻體的保溫性能，是現階段墻體節能的重要措施。目前外墻保溫多數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，加強保溫板的粘結及固定牢固，保證邊緣及底部的質量，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。對門窗進行節能設計就會明顯提高節能效果。必須選擇熱阻值高的門窗框體材料。現在許多門窗框體材料常用塑料內襯托鋼架，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，增加窗戶的固定扇，加強框及扇邊緣的密封，根據規定進行權衡判斷計算，以達到建筑物的整體節能效率。
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。寒冷及嚴寒地區建筑物四周內外地面處理，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板的，凡是遇外界接觸的板都必須進行保溫節能處理。現在建筑采用專門用的節能設計軟件，通過綜合計算滿足各項熱工指標。要根據熱工指標采取相應的構造措施，使建筑物整體達到節能要求。
1.5采取其它節能措施，綜合實現節能目標。另外采取其它一些節能控制措施如安裝熱量表，熱量控制開關等，使溫度保持均衡，也是減少能耗的必要手段。事實上建筑節能的主要內容除采暖空調外，應該包含通風，家用電氣，熱水及照明等。假如家庭所有電氣都是節能產品，那節能的潛力更大效果更明顯。
2太陽能建筑技術
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;根據當地氣候條件，在很少使用機械設備條件下，通過建筑物布局，構造處理，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，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。并根據當地的氣象條件及所處位置，做出恰當調整，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。為了使透光外罩內最大限度得到太陽照射，在空氣夾層內壁表面涂上吸熱材料。當太陽照射的時候加熱了空氣夾層內的空氣和墻體，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，通過與室內相連的上，下通風口，與室內空氣進行循環對流，從而使室內溫度上升;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，當夜晚到后氣溫降低時墻體蓄存熱向室內釋放，從而達到晝夜溫度適宜的程度。
當夏季高溫到來時，將透光外罩內的空氣層與室外連接的通風口開啟，與室內連接的通風口關閉。室外通風口上部通向大氣，下部通風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。這樣當空氣層的溫度加熱后，氣流迅速向上部通風口處流動，將熱空氣排向室外，隨著空氣的不停流動，通過下部通風口的涼空氣進入空氣層，這時空氣層內的溫度低于室外溫度，室內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。透光材料傳統使用的是玻璃，透光率一般達到65～85%之間，而現在使用的采光板，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，如采取水墻做蓄熱體以增加墻體的蓄熱量。另外設置貯熱間也是一種蓄熱方法，貯熱間的傳統作法是，將卵石堆放在貯熱間內，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。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。現在高層建筑也采用這一原理:將玻璃幕墻分層設置，在外墻樓板上下聯接處設可控式進出通風口，這樣既采用了太陽能又美化了建筑立面，是太陽能技術的具體體現。
主動式太陽能建筑就是利用機械設備，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置貯熱間。這樣把采暖系統，熱水供應系統組合成一體，應用有效的熱能控制設備，使太陽能利用更加合理。
主動式太陽能采暖系統的運行過程是:該系統裝有兩臺風機，一臺是太陽能集熱器風機，另一臺為供熱風機。當依靠太陽輻射直接采暖時兩臺風機同時運行，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。熱空氣系統使用電動風門控制氣流，當直接采暖時空氣控制器中兩個電動風門轉向使空氣流入房間位置。在太陽能集熱器出口處設熱水盤管可以使房間的熱水供應系統與太陽能采暖系統成為一體。
當太陽能集熱器收集到的熱量超過房間的需要時，集熱器風機開動而采暖機風機停止。通向房間的電動機門關閉。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。進入夜晚沒有太陽輻射時，就要從貯熱間里取熱。此時關閉空氣控制器中第一個電動風門，打開第二個電動風門，啟動供暖風機，使室內的空氣循環由下向上通過貯熱間卵石層加熱，再返回到供暖調節系統。當貯熱間有充足的熱量時，進入空氣調節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。這一循環過程將持續到貯熱間卵石層的熱量差不放完。然后若是設有附助加熱器時，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。
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。這樣系統內的所有設備在同樣熱效應下，體積減小同時還可以與其它能源共同使用一個熱水系統。這是用水做媒介的最大優點。另一種能源是利用地熱做熱源，工作過程是將地下水熱量提取后，通過采暖系統將熱量送到房間，制冷時反向運行，工作原理如同空調機組。其不足是機組連續工作時間較長時，熱量可能供應不足。因此在地熱資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展。如果把地熱資源與太陽能結合起來使用，取長補短，采取有效技術措施轉換能源，合理的熱控技術，優良的熱工材料，那么，環保節能的新型建筑會得到大力發展。由此可見，環保節能的應用是一個綜合性很強的技術，要想得到大力發展還要解決一些具體問題。
3.1節能措施要切實可行:新能源的利用是以節能措施為依托的應用，建筑圍護結構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。總之要滿足規范，規程及行業保溫要求。
3.2要解決好熱能綜合利用控制技術;而單獨的太陽能，地熱能的利用都有一定局限性。新能源的利用要根據當地自然資源狀況，進行綜合應用才有效果。再加上必要的輔助熱源，才能保證正常的供熱。而綜合控制技術是根據建筑物室內溫度需求和熱源的供應情況，自動轉換對房間的熱量供給，達到溫度的穩定。根據現在自動化控制技術的進步，熱工材料，熱交換設備，熱電氣元件功能，解決這些技術是完全可能的。
3.3節能和新能源中最佳選擇仍然是太陽能，而節能和太陽能的應用對建筑物的外觀有一些影響，為此在建筑物設計中，處理好建筑物立面，屋頂收集熱源的外觀構造，不僅關系到熱效率，同時也是關系到建筑物的整體效果。
綜上所述，建筑節能是技術進步的重要標志，新能源利用是實現建筑可持續發展的重要環節，也是世界上所有國家采取的節能措施。在今后的發展中，太陽能的應用和新型的節能建筑，只能以最低的能量消耗，使居住環境更舒適，更清浩，而節能及社會效益更好。
關鍵詞：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
太陽能是節能減排的關鍵技術之一。中國計劃到2020年，太陽能發電達到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用的道路，自2011年10月20日起，煙臺市建筑設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—體化應用的研究任務。
1、調研目的
1.1 利用太陽能制備熱水達到節能的需要
《民用建筑太陽能熱水系統應用技術規范》規定，日照時數大于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，宜優先采用太陽能作為熱水供應熱源。
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，完全可以優先采用太陽能作為熱水供應熱源。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，全年可節省80%～90%的電能。
1.2 貫徹有關節能的方針政策需要
根據規定，煙臺全市縣級以上城市規劃區內新（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，太陽能熱水器應用比例要達到總戶數的50%，鼓勵太陽能與建筑一體化設計、施工。
1.3 示范工程積累的經驗教訓
到2011年末，煙臺市區已經完成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驗，也發現了許多問題。針對出現問題，煙臺市住房和城鄉建設局于2011年7月7日出臺文件明確規定了太陽能熱水系統要實行同步設計、同步施工、同步交付使用。
2、研究方法
對煙臺市區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研，深入工程第一現場，搜集資料，發現及研究問題，同時與使用單位及太陽能施工企業座談討論，并參觀太陽能廠家生產車間、觀摩產品展示及相關工程，記錄和拍照搜集材料。
3、調查數據統計及分析
3.1 太陽能品牌使用情況
本次調研的工程為煙臺市五區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是信譽較好的地產商，以力諾瑞特、桑樂、皇明等山東省品牌產品為主，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，因為準入門檻較低，涉及的太陽能廠家很多，本地企業產品較多。
3.2 調研項目采用的太陽能系統匯總
（1）多層：90%運用屋頂直插式太陽能系統（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。也有個別重視品質的建筑選用陽臺壁掛分散式太陽能熱水系統（圖2）。
（2）小高層：9～11層采用屋面與陽臺壁掛相結合的分散式太陽能熱水系統（圖3），顏色、形式與外立面和諧統一。
（3）中高層：12～18層采用陽臺分體壁掛分散太陽能熱水系統（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，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（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。
縱觀住宅建筑中的太陽能運用，尚處于初級階段，大多數為一家一戶的分散熱水供應及事后安裝。
4、調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。在兩這種系統中，基于安全方面的原因，壁掛系統優先采用平板太陽能，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）系統得熱量高。國標熱性能要求：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品很難達標。
（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，即使住戶外出數日，平板集熱器也不會產生過熱損害。
（4）安全性好，適合與建筑結合。平板集熱器可以實現緊湊式或無間隙安裝，形成建筑模塊，是太陽能系統與建筑一體化的理想構件。同時集熱器還可以兼備保溫、隔熱、遮光、防水的功能；可取代部分或全部屋面，為立面建筑構件提供基礎，并且集熱器的尺寸可靈活設計適應需要，容易與建筑結構達到較好的相容性。
（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，還是有一定的風險（圖8）。
高級平板太陽能集熱器具有以下優良性能：1）采用激光焊接技術，太陽能集熱器外框采用無鉚釘結構，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，低發射率），而國內最普遍的工藝還集中在銅鋁復合或鍍黑鉻涂層；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）可以直接當做建筑外墻材料使用，有非常廣闊的發展前景。調研中參觀了北京海林的機械化潔凈平板太陽能生產流水線（圖9，10）。
5、調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膽材料；按換熱結構，分為換熱盤管和換熱套水箱；按太陽能工作方式，分為自然循環和強制循環。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生間內部，對建筑外立面影響不大，且不存在安全隱患。
5.1.1 不銹鋼內膽與搪瓷內膽的比較
（1）不銹鋼水箱：致命缺點是在高溫和壓力環境下，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境比電熱水器要求還高，所以必須用搪瓷水箱。
（2）搪瓷內膽水箱以其突出的抗沖擊性、抗腐蝕性、抗熱變性，實現了熱水器內膽的歷史突破，要采用整體特殊拉伸與無縫焊接工藝，才能保證內膽不易漏水與吸癟。搪瓷內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，其膨脹系數與搪瓷的膨脹系數必須相吻合。
5.2 安裝形式
5.2.1 臥式水箱
需要定制。優點是陽臺內高置不影響其他設備；缺點是影響太陽能循環，使用時混水層多（圖11）。
5.2.2 立式水箱
主流產品，由電熱水器工藝轉變而來。優點是太陽能循環好，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、電輔助加熱系統等組成。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。因內膽為不銹鋼，存在不銹鋼內膽的缺點。作為建筑構件，要滿足門窗的氣密性、水密性要求，還有待于繼續改進探索。目前主要是一些小廠家生產，沒有形成大的規模（圖13，14）。
6、太陽能價格統計匯總
太陽能熱水系統每戶安裝的太陽能集熱面積為2～3m2，集熱器的系統增投資1200～3000元/m2，每戶的太陽能熱水系統增投資為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在5000～7000元/戶（水箱100L），真空管中的銅管循環系統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的管理下每年可節約的能量相當于標準煤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，既節能減排，又實現了能源自給。
7、調研發現的問題
7.1 集熱器的安裝問題
在公共建筑中，太陽能應用多為集體浴室集中太陽能熱水系統，因為集熱器放在屋頂，集中管理，沒有發現安全及其他隱患；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，基本都是角鐵支架配合螺栓或扁鐵固定，現在看來問題不大，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，現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
信譽好的企業承諾15年，大多數只承諾3～5年。有的住戶剛人住太陽能就不能使用，而通常開發商與施工企業及用戶簽的是雙向合同，損壞后找不到人來維修。太陽能產品的檢測標準亟待解決，保修期及合理使用年限亟待確定。
山東濰坊規定太陽能產品使用年限15年以上，既然好的產品能夠達到15年的使用年限，我們就應該明確規定采用的產品使用年限應為15年以上。太陽能熱水器產品應在政府、企業、設計、施工等各部門的通力配合下，使其產品更規范化、標準化。
7.3 水箱和集熱器整合掛外墻
《居住建筑太陽能熱水系統一體化應用技術規程》（J11859-2011）中只提到，儲熱水箱可設置在設備間、建筑屋面、平臺、陽臺、廚房、地下室，沒有規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 太陽能產品出現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。調研中發現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 從規劃階段考慮太陽能設計的建筑數量微乎其微
絕大多數是從擴初、施工圖階段開始考慮太陽能設計的（特別是外地設計單位做方案設計的項目），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，因為太陽能設計增加了責任和工作量，設計費用并沒有增加，設計師主觀上參與方案設計的積極性不高；加上一些開發商對選擇太陽能廠家不及時、不積極，所以絕大多數項目是施工圖都結束了，也沒有確定生產廠商，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的優劣
對于大高層，集中集熱、分戶儲熱系統很好，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，且水溫不穩定，還有物業收水費困難等因素，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。
7.8 規范產品
需要取得技術認證的產品，固定支架的使用年限、集熱器、水箱等的使用年限確認，這樣產品安全性才能有保障，煙臺市住建局已出臺相關文件。
7.9 安裝憑經驗較多，缺乏理論計算數據
通過對欄桿上固定集熱器進行測算，發現集熱器固定在欄桿的不同部位以及固定點的數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，甲方或廠家在確定欄桿尺寸及節點后，應交給設計院對欄桿的荷載受力情況及安全性進行復核。
8、結論及建議
8.1 提倡同步規劃、同步設計、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用思路
8.1.1 同步規劃
太陽能與建筑一體化都是綠色建筑的內容，如果能從規劃人手是最理想的選擇，可以綜合考慮所在地區的地理緯度、氣候狀況、場地條件及周圍環境，確定群體建筑太陽能熱水系統的規模及形式，確定相應的單體建筑布局、朝向、間距、群體組合，以滿足太陽能熱水系統設計和安裝的技術要求，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造條件。
8.1.2 同步設計
把建筑、技術和美學融為一體，太陽能熱水器與住宅建筑設計有機結合，改變傳統太陽能的結構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。在結構上，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備的匹配合理，盡可能實現系統的智能化和自動控制。
8.1.3 同步施工
安裝不規范，客觀上會影響工程效果的發揮，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化，并且由多方同步施工，不但可以使兩者有機結合，更能減少重復施工的現象，從而節省人力、物力，在保證質量的同時降低成本。
8.1.4 同步驗收
從規劃、設計、施工階段就同步驗收，保證質量，可以保證太陽能系統合理、穩定、安全，達到系統運行效率高，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是必不可少的，針對設備損壞的維修、物業溝通的缺失等有必要實行同步管理。從設備上來說，可以引進逐級承諾制度。開發商要向業主承諾，太陽能企業要向開發商承諾……比如，要承諾熱水供應的時間，熱度和噸水成本，并且還要承諾太陽能產品的使用壽命是20年，還是30年或者更久。若達不到承諾標準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系，用戶才會用著放心，開發商裝著安心，太陽能建筑一體化才會發展壯大。
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計（圖25）；7）在建筑物南墻外挑飄板或者在另設型鋼立柱的立面上安裝。
8.2.2 太陽能的系統選擇
在不同的居住建筑中，應根據不同的供水要求和條件選用合理的太陽能熱水系統：1）在別墅及排屋住宅中，宜采用分離承壓式強制循環的分戶式系統（圖26，27）；2）低層及多層住宅中，宜優先選用分離承壓式強制循環太陽能熱水系統，在建筑造型允許的前提下，可采用自然循環的整體式太陽能熱水系統；3）當太陽能熱水系統中的用水點設有冷熱水混合器或混合龍頭時，冷熱水供應系統在配水點處應有相近的水壓；4）低層及多層住宅的太陽能熱水系統中應視具體條件選擇分戶式、半集中式或集中式系統；5）分戶式太陽能熱水系統各戶管道獨立，管線數量較多，管線的布置應考慮檢修的可行性，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，為便于熱水的計量和循環加熱，宜采用間接式加熱系統，但應有可靠的技術措施保證戶內的熱量（水）不外流至管網；7）集中集熱、集中儲熱的集中式太陽能熱水系統應適當控制系統規模，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，可以采用分段供應熱水的方法部分滿足上部建筑的太陽能熱水系統的集熱要求，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不少于4h。
8.2.3 安全設計要求
安全設計要求如下：1）建筑的主體結構或結構構件應能夠承受太陽能集熱系統傳遞的荷載和作用；2）應對集熱器安裝形式的重力荷載、風荷載和地震作用效應進行校核，確保集熱器安裝的安全；3）當集熱器作為建筑圍護結構的一部分時，應對其強度進行復核，確保其能實現相關建筑性能；4）應根據集熱系統設計單位提供的集熱器運行重量和儲水水箱重量，對安裝位置進行結構荷載校核；5）集熱器安裝所需鋼構件所使用的鋼材、連接材料和涂料材料應具有質量合格證書，并應符合設計文件的要求和國家現行有關規范、標準的規定；6）新建建筑安裝集熱器前，應在混凝土結構構件內預埋支座，不可后打膨脹螺栓固定，不可安裝固定于非結構構件（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，其除銹等級應滿足《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》（GB8923-88）相關要求；8）集熱器埋入混凝土的鋼埋件表面、現場焊接處及構件剖口焊接部位均不許涂刷油漆或有油污，待現場安裝完畢后，再按設計要求補防銹漆或防火涂料。
關鍵詞：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在多層建筑屋頂的傳統太陽能熱水器，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。
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生熱水也是與當前的能源政策相背的。
因此，為引領、推動這一符合國家產業政策的朝陽行業在聊城地區的正確發展，我們專業人員共同參與、多方調研，對這一新技術的應用推廣進行了一番探索、分析。現就主要結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太陽能熱水器。
1、它是一種非承壓式供水系統，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，其內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（供應熱水即取水）時以太陽能熱水器的水箱產生的靜壓力為動力，同時，設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，設計時為降低造價其規格比上水管小一號）。因此，該形式又稱為“落水式”系統。
2、經分析，認為該系統存在以下問題：一是用戶使用不便，上水時需用心關照，用水時又擔心熱水是否夠用，如水箱缺水使真空管處于干燒狀態，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（須把立管內的冷水放盡才能用熱水）；三是熱水箱內冷熱水因密度差異而上下分層――熱水在上冷水在下，這樣造成設于水箱底部的下水管取用的是水箱內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計時采取措施改進：當少量洗刷用水時，可通過開啟上水管閥門，而使用溢流管的熱水－－類似于承壓系統的“頂水式”。因溢流管管口設于熱水箱頂部，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、對應于上述使用方法，設計時亦應有所改進：
1）、上水管（閥）與溢流管應在同一個房間（最好在常用的衛生間）。
2）、溢流管末端應考慮放置移動式受水容器的空間條件，附近應有地漏。末端不宜加水嘴，以防操作不當造成溢流損失。移動式受水容器較之固定式衛生器具的優點主要是使用靈活，便于清潔。
3）、為便于使用，設計時可考慮溢流管與上水管同徑甚至大一號。
6、針對非承壓式系統存在的問題，有些廠家研制開發出承壓式系統（依然是落水式），熱水箱為閉式系統，內膽和真空管應能承受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。但該系統由于價格太高，對于適應傳統太陽能熱水器的用戶不易接受，其推廣應用受到限制。
二、對相當一部分場所如：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，傳統太陽能熱水器已不能滿足需要。論文參考網。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置，太陽能真空管集熱器根據需要設于屋頂或南向立面上，儲熱水箱置于屋頂水箱間、室內衛生間或陽臺上，集熱器與水箱之間通過自然或機械循環加熱冷水，另水箱內設有電輔加熱器，以彌補冬季太陽能熱利用的不足。現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進行論證分析：
1、據初步了解，目前應用最廣泛、技術最成熟的形式是集中式太陽能熱水系統，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構飄板，兼顧了建筑風格的美學要求；屋面露天或水箱間內放置蓄熱水箱；水箱內用浮球閥控制水位，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有循環泵，以保證末端熱水供應的可靠性，循環泵均采用定時定溫自控措施，以節約運行費用；各用戶設有水表進行用水計量。
該系統形式的主要優點是：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，無效損失少；便于與建筑構件整合設計，增加整體的美觀效果。
該系統形式最大的缺點是當入住率較低時，其總體運行管理費用（主要是管理人員和循環泵）分攤給30％以內的用戶，就非常不合算，增加了物業管理的困難。例如：青島市千禧龍花園就是一個典型的例子。
因此，該系統形式比較適合于集體公寓、學生宿舍、醫院病房及賓館客房等集中性強的場所，系統使用率高，末端用戶計量又不要求十分精確。據調查，應用該系統的主要工程有：青島市千禧龍花園；省交警培訓中心；省建筑大學梅園1＃學生宿舍；濟南市金馬大酒店；聊城市公安交警小區（正施工中，尚未運行）等。
2、為避免鄰里之間相互干擾，方便物業管理，針對開發住宅入住率低的特點，很多廠家研發生產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，技術可靠，運行穩定。論文參考網。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，熱水箱根據需要置于陽臺或衛生間內；加熱介質在集熱器與水箱內加熱盤管間封閉循環，按其循環動力又可分為帶水泵的機械循環形式和不帶泵的自然循環形式；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，不影響室內美觀。
該系統形式的主要優點是：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合，充分利用空間，點綴裝飾，效果突出；循環管路短，頂壓出水，熱利用率高。兩種循環方式（集熱器與水箱內加熱盤管間的循環）相比，機械循環系統其技術更加成熟，運行更可靠，熱水量及水溫更加有保證，實際用戶更多，經實測，循環泵采用定時定溫自控措施后，其電力費用也非常有限。對自然循環系統而言，由于受層高的制約，其由位能形成的循環動力非常有限，太陽輻射強度對系統的影響很大，熱水量及水溫波動大，對更適合的介質尚處于研究階段，用戶較少。
據初步調查，機械循環系統形式的分戶太陽能熱水器每套價格約8000元左右；自然循環系統形式的分戶太陽能熱水器每套價格約5000元左右。對開發成本而言相對較高。
該系統形式較適合于無屋面集熱器安裝面積的別墅、開發的高檔多層住宅及高層住宅。據調查，應用該系統的主要工程有：濟南軍分區高層住宅，皇明集團職工公寓。在北京及南方城市有較多用戶。
3、經分析認為：對建科置業小高層住宅工程，如屋面面積足夠、衛生間內管道布置條件許可，則傳統落水式太陽能系統應用在小高層住宅中的方案從技術上是可以解決的。具體設計原理和應用流程為：高區（上五層）從戶內系統直接引出太陽能上下水管，其用法同多層住宅；低區（下五層）戶內其它器具配水直接由市政供水系統供應，太陽能上（下）水管可從高區供水主立管通過單獨水表引入戶內，其操作方式同多層住宅。該系統形式投資低，操作方式已得到適應，運行管理方便。但其缺點是下幾層的冷水損失較大，上幾層衛生間內管道較多。
三、其實，太陽能應用正開啟了多元化發展的局面。就太陽能直接供暖系統來說，隨著節能建筑的實施和節能技術的深入推廣，這一技術應用逐步成為可能，據權威部門測定，以聊城地區的五層住宅建筑而言，當僅在屋面設置集熱器時，利用太陽能采暖可節能73.72％，當在屋面和南墻面面積的1/2均設置集熱器時，利用太陽能采暖則可節能85.05％。太陽能光伏發電技術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應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應用也有了實質性的進展。
結語 太陽能應用推廣功在當代，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容，也有了相應的高科技氣息的外在表現形式。同時，太陽能熱水器與建筑的整合、一體化設計又是不同方面的參與者，包括太陽能系統的制造企業、房地產開發商、建筑師及各專業的設計師之間的互動過程，因此，需要大家的積極關注、共同探索，才能創造出更多的以人為本的和諧建筑精品出來。
關鍵詞：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文獻標識碼：A 文章編號：
隨著社會經濟的不斷發展，人們對降低建筑能耗的重要性。采用新型的建筑節能技術，可以減輕建筑污染，改善建筑熱環境，實現建筑業的綠色發展的重要途徑。由傳統的高消耗型發展模式轉向節能環保型模式成為必然的趨勢，綠色建筑的概念應運而生。
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，最少產生廢棄物并最少排放有害環境物質，成為與自然和諧共生、有利生態系統與人居系統共同安全、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建筑物。因此，以太陽能光電技術為首的新能源在綠色建建筑中的應用，得到了人們廣泛的重視。
一、太陽能光電技術簡介
太陽能作為一種全新的清潔能源，在綠色建筑中，主要可以從光熱轉換技術或光電轉換技術兩條路徑應用。目前，光熱轉換技術已經較為成熟，太陽能熱水供應系統、太陽能溫水游泳池系統和太陽能地板采暖系統等已經得到了廣泛的應用，解決了人們生活的熱水和取暖等問題。
隨著太陽能光電轉換技術的進一步成熟，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，是指從規劃、設計、施工到使用過程中，將太陽能利用設施與建筑有機結合起來，使光伏發電材料成為建筑體的有機組成部分。其中，建筑內照明、空調及生活所需的大部分能源依靠其自身的太陽能光伏發電材料產生的能源來滿足，基本擺脫對常規能源的依賴，做到能源消耗既清潔又環保。
太陽能光伏發電被公認為一種極好的新型替代能源，它的開發利用有利于降低二氧化碳的排放，保護環境。在很多國家，如，美國、日本、印度、中國等，都在研究將太陽能發電和建筑結合起來的利用形式，并相繼開發出光伏太陽能建筑。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、風能、光熱發電等一系列新能源產業日益興起，尤其是對太陽能的開發利用更是備受人們的關注。但由于太陽能產業尚未規模化，太陽能技術還不十分成熟，從而導致太陽能光電建筑的成本較高，這是制約太陽能建筑發展的主要因素。
二、太陽能光電技術在建筑節能中設計
光伏與建筑的結合有如下兩種方式，都可以通過并網逆變器、控制裝置與公共電網聯接起來組成并網發電系統。一種是建筑與光伏系統相結合，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，組成光伏發電系統；另外一種是建筑與光伏器件相結合，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，這樣不僅可開發和應用新能源，還可與裝飾美化合為一體，達到節能環保效果，是今后的發展光伏建筑一體化的趨勢。
1、光伏并網發電方式
光伏并網發電設計太陽能光伏并網發電系統由光伏組件、并網逆變器、計量裝置及配電系統組成。 目前，太陽能光電建筑的發電系統設計容量可以從幾千瓦到幾百千瓦，甚至上兆瓦，由于國內的光伏與建筑結合形式各種各樣，設備的選型需根據光伏陣列安裝的實際情況（如組件規格、安裝朝向等）進行優化設計，大致可分為。集中式并網發電和分布式并網發電兩種并網發電方式。其中前者適合于在建筑物上安裝朝向相同且規格相同的光伏陣列，在電氣設計時，采用單臺逆變器集中并網發電方案實現聯網功能。后者適合于在建筑物上安裝不同朝向或不同規格的的光伏陣列，在電氣設計時，可將同一朝向且規格相同的光伏陣列通過單臺逆變器集中并網發電，采用多臺逆變器分布式并網發電方案實現聯網功能。
2、光伏陣列的設計
并網發電系統的光伏陣列設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。系統的光伏陣列處于北半球，一般應按正南偏西。
（2）光伏陣列傾角。在并網發電系統中，光伏陣列相對于水平面的傾斜角度一般應該按照使陣列獲得全年最多太陽輻射能的設計原則。電池板廠商將根據不同地區的地理位置及氣象環境，會提供最佳的安裝角度。
（3）光伏組件串聯設計。逆變器在并網發電時，光伏陣列必須實現最大功率點跟蹤控制，以便光伏陣列在任何當前日照下不斷獲得最大功率輸出。在設計光伏組件串聯數量時，應注意接至同一臺逆變器的光伏組件的規格類型、串聯數量及安裝角度應保持一致。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，串聯后的光伏陣列的最佳工作電壓應在逆變器范圍內，開路電壓應低于逆變器輸入電壓的最大值。
（4）光伏系統的避雷技術要求。對于光伏系統的避雷設計，主要考慮直擊雷和感應雷的防護：光伏陣列安裝在室外，當雷電發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體導引至埋于大地起散流作用的接地裝置再泄散入地。感應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等電位接地，以及交直流輸電線路和逆變器等感應雷的防護，防護措施可采用防雷保護器。防雷防護國家現在還沒有專門針對光伏系統的設計規范，在項目設計時是要委托專業的設計單位來設計。
3、接入電網方案
光伏并網發電系統的電網接入有低壓接入和高壓接入兩種方案。前者中，并網系統接入三相400V或單相230V低壓配電網，通過交流配電線路給當地負荷供電，剩余的電力饋入公用電網。根據是否允許向公用電網逆向發電來劃分，分為可逆流并網系統和不可逆流并網系統。后者中，并網系統通過升壓變壓器接入10KV或 35KV 高壓電網，升壓并網系統應采用單獨的上網變壓器，向上級電網輸電。高壓并網發電系統應由供電部門進行接入系統的設計，高、低壓開關柜應設有開關保護、計量和防雷保護裝置，實際并網的發電量應在高壓側計量。
4、系統的安全性設計
太陽能光電建筑設計時，安全性設計有幾點需要注意：屋頂和建筑作為安裝太陽能發電系統的場所，要有荷重（自重、積雪、風壓）的承能力。陣列的安裝考慮到漏雨的問題，確保不給房屋系統造成破壞。支架等安裝材料的耐用性。太陽能組件到室內的配線性能及保護方法。施工作業的安全防護。系統的防雷安全保護措施。
三、太陽能光電技術的應用前景
目前，我國太陽能光電建筑的建設已經得到了大量的發展：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，主題館屋頂的太陽能總裝機容量高達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。當前，隨著太能能儲能技術和太陽能電池技術的不斷進步，太陽能光電技術必然能在建筑中有更加廣闊的應用前景。
參考文獻
【關鍵詞】 太陽能表皮光熱光電采光遮陽
中圖分類號：TK511 文獻標識碼：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發展的概念理念和技術，推廣環保節能概念，利用清潔能源--太陽能與建筑結合的設計水平日益成熟。
我國自上世紀80年代起，各種節能政策和管理條例鼓勵和督促建筑師轉變思路，嘗試環保節能建筑的設計，自本世紀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，建筑與太陽能系統的結合仍然普遍存在以下問題：
1、利用形式單一。國內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裝機總量已累計達15GW，而國內光伏系統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一規劃：規格各異、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，無預設管道，管線長期暴露；建筑的防水、防雷、防風、承重方面造成安全隱患。
3、設計缺乏考慮。建筑師對于太陽能利用技術與建筑本身相互結合欠缺考慮。建筑外觀處于雜亂無章的無序狀態，形成視覺污染。
二、建筑表皮與新能源結合
太陽能與建筑一體化是建筑節能的重要途徑，也是科技水平的綜合運用。它是將太陽能利用技術與先進的建筑節能技術和節能產品等優化組合，調整建筑耗能比例結構、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、高舒適性的使用環境。
（一）光電系統與表皮結合
主動式太陽能建筑往往由于建筑師設計與施工方安裝不同步不協調而顯得相互間格格不入。“一體化設計，統一施工”就是建筑方案設計之初，將光伏電池系統作為美學一部分納入設計思路中，并做到從技術層面使之可行、可用，從藝術方面可觀、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；當光伏電池位于屋頂與墻壁等護結構時，彩色光模塊與造型光模塊可以成為屋面或墻體的構成材料，不僅節約外裝，同時使建筑外觀更具魅力。
（二）光熱系統與表皮結合
國家《可再生能源中長期發展規劃》要求，將太陽能熱利用作為可再生能源發展的重點領域。大幅度提高太陽能供熱系統能力，不僅提供熱水，還可為家用采暖系統提供熱力輔助，將太陽能與建筑的結合推向更深的層次。預計到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5000萬噸標準煤，總產值會超過3000億元。
輻射板技術建筑一體化 圖3輻射板技術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，提高建筑護結構的保溫隔熱性能，利用太陽能、空氣源和低溫太空源，通過顯熱儲存系統短期調節自然條件對系統性能的影響，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境的污染。輻射板系統可以滿足建筑的外觀材質與顏色的需要，管道藏于墻內，可替代暖氣與空調，做到與建筑表皮融為一體（圖3）。
2、結構與構件蓄熱
為了貯存熱量，把建筑物的圍護結構里皮，裝以蓄熱材料，作成“特隆布墻”，將蓄熱體直接設置在南面窗戶的后面，當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，每年可節省大量的電力和煤氣。
（三）采光遮陽與表皮結合
據統計，建筑的空調系統與公共建筑的照明耗費的能源數據相當驚人。國內建筑由于文化傳統考慮自然通風與采光，但國外一直以來崇尚機械通風采光。在節能為首的基礎上，越來越多建筑師通過不同的采光與遮陽手段展現建筑的魅力。
1、導光系統與表皮結合
通過外部構件的設置，使得外部光線合理的引入內部空間，避免強光，同時也為背光側引入太陽光。（圖4）這樣就使整個建筑呈現一種類似于“暖水保溫瓶”的現象，在一定程度上實現了建筑物的單向熱傳導性，降低建筑內熱能或冷能的流失，減少建筑的整體能耗。
遮陽系統與窗結合（圖5） 圖5 遮陽系統 不僅可以調節室內光
線的強度，更可以創造出令人震撼的建筑
表皮效果。
在室外或室內甚至雙層體系中增加可調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,卻能取得很好的節能效益。
三、結語
國內利用太陽能方興未艾，在已頒發的《可再生能源法》中明確規定：國家鼓勵單位、個人安裝和使用太陽能熱水系統、供熱采暖和制冷系統、光伏發電系統等設施，太陽能成為了最佳的替代性能源。如果太陽能系統中各種色彩和肌理的組件，也可以取代和節約昂貴的外飾材料(如玻璃幕墻等)，使建筑物的外觀統一協調，增加建筑美感。建筑與太陽能結合一舉多得，建筑的表皮同樣可以用蘊含的能量巨大的太陽能設施。不同學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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[3]張揚.建筑遮陽設計研究[D] .同濟大學碩士學位論文,2006.2，
關鍵詞：太陽能技術；綠色建筑；節能
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致資源枯竭和環境污染。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、風能、地熱能、潮汐能、氫能、生物能等。對這些新能源的開發和利用，既保護了環境，又使支持經濟發展的能源可循環使用，對人類社會的持續發展具有重要意義[1]。
1綠色建筑的概念
綠色建筑詞意的關鍵在于綠色，它不是傳統意義上綠色的建筑，用綠色來表征健康的、可持續、環保和節能。我國建設部 2006 年的《綠色建筑評價標準》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，最大限度地節約資源（節能、節地、節水、節材），保護環境和減少污染，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：一是最大限度的節約資源，也就是概念中所說的四節：節約能源、節約用地、節約用水、節約材料；二是保護環境和減少污染，盡可能的避免對環境的影響，盡可能避免對環境的改變，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，創造生態文明。
2太陽能在綠色建筑中的開發可行性
太陽能是一種清潔、環保能源，是一種可再生資源，同樣也是一種可持續發展的能源和綠色的能源。太陽能是節能和環保的資源，取之不盡用之不竭。能源為經濟發展提供源源不斷動力，經濟發展又依賴于能源的開發和有效利用。現代社會能源的發展進程直接制約著經濟的發展速度和發展規模。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，經濟發展與能源需求的矛盾、能源的短缺與能源利用率低的現實對新能源的開發，提出了迫切的要求。可再生能源屬于綠色能源，對環境和人類的發展提供持續的動力支撐，綠色能源既能滿足人類長久生存和發展的需要，在滿足人類生存發展需求的同時也不會造成環境上的負擔和后續的問題，利用非可再生資源在有些層面上是以生態環境的破壞為代價換取經濟的發展，就近看似乎促進了經濟的發展，但從長遠和宏觀的層面看實際上不利于經濟的發展，甚至為人類的發展造成了嚴重的后果。當前，房地產業已經成為了經濟發展的重要產業，同時也是消耗能源較大的行業[2]。
由于太陽能建筑的節能、環保、經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，太陽能建筑在當今社會發展中的重要性益發明顯，因此，為了實現可持續發展的需要，大力提倡發展太陽能建筑的舉措，變得越發的緊迫。
3太陽能技術在綠色建筑中的應用及節能
綠色建筑在于綠色能源的墻壁、門窗等建筑的外在結構，創新綠色建筑體系結構，采用高效的新型保溫材料，或是在墻體的建設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太陽能裝置供太陽能熱水器或太陽能空調、太陽能采暖設備使用以控制室內的溫度，建立健康而節能的生活環境。
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，通過“溫室效應”提高室內溫度。太陽房構造上的矛盾在于：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光照。解決這一矛盾的措施通常是設置遮陽板，而融入適應性設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計，方案在建筑臨湖的西側設計了一座長約300 m的長廊作為室內外的氣候緩沖區，長廊傾斜的幕墻由可隨季節變換進行調節的玻璃窗組成，玻璃幕處于關閉狀態，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，主導風從湖面上吹來，冷卻過的新鮮空氣從開啟處吹入室內，受熱了的空氣再通過“煙囪效應”從頂部排出。板下的水循環系統視情況向室內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構融為一體的新型太陽能集熱系統，蓄熱板材覆于建筑外墻的外側，上面開有小孔，與結構墻的間距一般在200mm左右，形成的空腔與建筑內部通風管道相連，管道中設置風機，用于抽取空腔內的空氣。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，進入建筑的通風系統，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的空氣吸收，在風扇運轉的情況下被重新帶回室內。這樣保持了新風量，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，風扇相應停止運行，熱量從上部和周圍的孔洞流出，不進入室內[3]。
3.3太陽能熱水系統
目前，太陽能熱水系統在綠色建筑中得到了廣泛應用，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。建筑行業的大趨勢就是以低能耗、低污染為基點的綠色經濟模式，太陽能資源正具備很大的發展潛力。在國家政策的大力扶持下，預計到2020年，全國太陽能熱水系統總集熱面積將達到3億平方米。我國太陽能資源豐富，年平均總日照小時數比較充裕，足以說明太陽能熱水系統在未來有著美好的發展前景和利用空間，希望該系統能與綠色建筑緊密結合，能夠使建筑節省更多的能源，促進綠色建筑的可持續發展。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
太陽能發電系統通過太陽能電池板產生電能，在其最初的應用領域一衛星的供電系統中，電池板到了使用時才全部打開，靠旋轉來捕獲盡可能多的陽光。建筑的太陽能光電系統由于沒有熱水系統中上下水管和蓄水箱的束縛，其建筑適應性設計要比后者更加靈活。
像衛星一樣獲取陽光的太陽能建筑已經不是紙上談兵，建于德國的波茨坦能源中心就成功的把這一構想變為了現實，為太陽能建筑的適應性設計開辟了一條新思路。該建筑創造性的設計了一座高25 m能源塔，塔頂安有被稱之“電池帆”的太陽能光電轉換器。該設備的面積約30 m2，通過它獲得的太陽能可為全樓節約3 kW.h的電能。“電池帆”的特點在于自動隨太陽照射角度發生旋轉，是一個智能的接收器，可以最大程度的接受太陽能。驅動“電池帆”轉動的能源也來自太陽能，通過電動機的作用使其隨風向調整，當遇到暴風時“電池帆”會停止追蹤陽光，以防設備損壞。
結論
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勢，才能創造出一條適合自己的可持續發展道路。太陽能建筑是一個嶄新的充滿生命力的領域，隨著太陽能應用技術的不斷發展完善與提高，太陽能建筑必將會發揮它無與倫比的價值和作用，實現經濟效益、生態環保效益和社會效益的協調統一。在政府的全面推行、學術界的研發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模的推行和廣泛的運用，在保護環境建設生態文明的過程中發揮不可替代的作用。
參考文獻：
[1] 申 雪. 綠色建筑將依靠太陽能采暖[J]. 建材發展導向，2013，03：31.
[2] 郭 文. 太陽能綠色建筑一體化設計[J]. 工程建設與設計，2013，07：107-108.
【關鍵詞】太陽能；建筑節能；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。據國家最新統計，我國每年城鄉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從1978年的10%上升到2001年的27.45%，根據發達國家的經驗將逐步提高到35%左右。而且我國單位建筑面積能耗是發達國家的2至3倍，對社會造成了沉重的能源負擔和嚴重的環境污染，已經成為制約我國可持續發展的突出問題。因此，有效降低建筑尤其是大量性民用建筑的能耗已經變得愈發具有現實意義。發展太陽能建筑技術可以節約非可再生能源，減小環境污染和對自然資源的破壞，這將直接關系到國家資源戰略、可持續發展和環境保護。我國具有豐富的太陽能資源，全年日照時間最長的有2800～3300h，年日照時數大于 2200h即每天日照時數大于 6h的地區，占國土面積的 2/3以上。而且絕大部分采暖地區均分布在長日照區域內，這些地區日照時數每天≥6h 的年總出現天氣大都在 200 天以上，多的可達 300 多天。全國年輻照總量大約 3340～8360MJ/，每平方米每年可產生相當于 110～280kg 標準煤的熱量。這就為利用太陽能采暖技術進行建筑節能提供了便利。
二、太陽能采暖技術在建筑節能中的應用
太陽能采暖技術總體可分為兩大類――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
被動式采暖設計是通過建筑朝向和周圍環境的合理分布、內部空間和外部形體的巧妙處理、以及建筑材料和結構構造的恰當選擇，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。該設計的基本思想是控制陽光和空氣在恰當的時間進入建筑并儲存和分配熱空氣。其設計原則是要有有效的絕熱外殼，有足夠大的集熱表面，室內布置盡可能多的儲熱體，以及主次房間的平面位置合理。被動式設計應用范圍廣、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。直接受益式是應用最廣的一種方式，構造簡單，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，有利于冬季集熱和避免夏季過熱；根據熱工要求確定窗口面積、玻璃種類、玻璃層數、開窗方式、窗框材料和構造；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，向陽側設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輻射熱量，同時加熱墻內表面空氣，通過對流使室內升溫。如果墻體上下開有通風口，玻璃與墻體之間加熱的空氣可以和室內冷空氣形成對流循環，促使室溫上升。該形式與直接受益式相結合，既可充分利用南墻集熱，又可與建筑結構相結合，并且室內晝夜溫度波動較小。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，都可以提高系統集熱效率。可通過模擬計算或選擇經驗數值確定空氣間層的厚度及通風口的尺寸，這是影響集熱效果的重要數值。
（3）附加陽光間式。在向陽側設透光玻璃構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。陽光間可結合南廊、入口門廳、休息廳、封閉陽臺等設置，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，與相鄰內側房間組織方式多樣，中間可設磚石墻、落地門窗或帶檻墻的門窗。陽光間內中午易過熱，應該通過門窗或通風窗合理組織氣流，將熱空氣及時導入室內。另外，只有解決好冬季夜晚保溫和夏季遮陽、通風散熱，才能減少因陽光間自身缺點帶來的熱工方面的不利影響。冬季的通風也很重要，因為種植植物等原因，陽光間內濕度較大，容易出現結露現象。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。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。因為緯度高的地區冬季太陽高度角太低，水平面上集熱效率也低，而且嚴寒地區冬季水易凍結。另外系統中的蓋板熱阻要大，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
主動式設計是以太陽能的集熱器、管道、散熱器、風機或泵以及儲熱裝置等組成強制循環的太陽能采暖系統。按照集熱器與集熱介質的不同，可以分為多種系統形式。相對于被動式系統而言，主動式系統較為復雜，造價較高，多應用于大型公共建筑。
（1）空氣集熱式。以空氣作媒介源自被動式太陽能采暖技術的基本思路，但是因為增加了需要動力的風機和引導氣流的風管，有的還包括了儲熱部分，所以將其歸為主動式設計手法，而且隨著技術和材料的發展，該類型出現了多種形式。a.傳統形式。在建筑的向陽面設置太陽能空氣集熱器，用風機將空氣通過碎石貯熱層送入建筑物內，并與輔助熱源配合。由于空氣的比熱小，從集熱器內表面傳給空氣的傳熱系數低，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，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道轉入地下室，加熱室內厚水泥地板，同時熱空氣從地板通風口流入室內。該系統也可在加熱室外新鮮空氣的同時熱室內冷空氣，但是需要在室內上空設風機和風口，把空氣吸入并送到屋面集熱板下。夏季夜晚系統運行與冬季白天相同，但送入室內的是涼空氣，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，也可以使用高沸點油或防凍劑。建筑頂層設置太陽能集熱器，結合水泵、水箱、輔助熱源供熱、供水。其中供熱的散熱方式有多種：在地板或頂棚鋪設盤管，進行低溫輻射采暖；將熱水先送入中央風機盤管熱交換器，變成管道熱風后再送入房間；利用房間的風機盤管散熱器散熱；利用房間的板式散熱器散熱。根據水溫不同，該系統可以起到采暖和降溫的不同作用。作為供應生活熱水系統，該方式已經得到了普遍推廣。
三、結語
總之，太陽能采暖在設計和使用時往往不同形式相結合，以求合理與最優化。在條件允許的情況下，應優先選用被動式太陽能技術，或者設計一些緩沖性的房間，而主動式太陽能技術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，應當發展多層次、全方位的太陽能技術，并與建筑全面結合。相信隨著太陽能技術的大力推廣，在我國終將出現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，節能建筑設計與技術。上海：同濟大學出版社，2008.
[2] 王長貴，新能源在建筑中的應用。北京：中國電力出版社，2007.
介紹傳統養豬行業存在的污染問題，闡述高架網床生態養豬技術的概念及特點，重點分析其基本工藝流程，并對高架網床生態養豬技術的優勢及前景進行了展望，希望對促進廣西地區高架網床節能減排生態養豬技術的推廣有所裨益。
關鍵詞
高架網床；節能減排；生態養豬技術
筆者所在的廣西博白縣歷來就有悠久的養豬傳統，是全國生豬調出大縣，但伴隨著養豬業的發展，養殖污染及環境保護問題愈加突出，成了困擾養豬業發展的一大瓶頸[1]。在縣領導的推動及對歐美先進國家養豬技術發展考察基礎上，結合縣域氣候地理條件特點，通過技術攻關，積極探索節能環保、高效益的養殖新方法，創立出了高架網床節能減排生態養豬這一契合南方特點的新型養豬技術，為從源頭上降低養殖污染并最終實現零排放目標，打下了堅實基礎。
1傳統養豬行業存在的污染問題
長期以來，“臟、臭、累”是我國生豬飼養行業所無法回避的一個嚴峻問題。我國是豬肉消費大國，也是生豬飼養大國，年產豬肉量幾千萬噸，占全球產量的一半以上。據實地測算，飼養一頭生豬需要用水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。按國家標準，廢水處理最低需20元/t，這對規模化養豬企業來說，無疑是個天文數字。特別是2015年被稱為史上最嚴環保法的出臺，更是使廣大養殖企業雪上加霜。但生豬飼養不等同于其他污染企業，這些企業往往集中于不發達地區，事關廣大農民的經濟效益，且其污染特點不是急劇性的，不能簡單采取關閉就了事；同時，生豬飼養是關系民生工程的大事，必須慎重對待之。即使部分地區采用了水泡糞飼養模式可以節約部分用水量，但因為廣西地區氣候高溫濕熱，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內山區較多實際情況，配套設置難以大面積展開建設的實際情況很難得到克服，為此，高架網床生態養豬模式成為了必然的選擇[2]。
2高架網床生態養豬技術的概念及特點
2.1高架網床生態養豬技術的概念針對傳統養豬模式中的弊端，特別是對外在環境產生的巨大污染，生態養豬模式正日益受到社會各界人士的廣泛重視。其中，高架網床技術是目前發展較好的一種新型養豬模式。該模式主要包括高架網床、通風道和排污道等主要設施。該技術將豬舍分為2層：底層為集糞區，表面要用水泥進行硬化，高度設置成1.9～2.5m，并安裝好控濕、控溫和控風設備；二層為飼養區，生豬在這一層進行飼養，高架網床由全漏縫地板編織成，圍欄將其分為幾個豬圈，二層的入口處應設置有降溫通風設備，內部高度應為2.4～3.5m。
2.2高架網床生態養豬技術的特點同傳統養豬技術相比，高架網床技術能夠使每頭生豬飼養成本降低約200元，排污量減少約90%，通過林木和魚塘的消納，實現零排放、零污染的目標。同時，還盡量少的占用耕地，不使養殖規模擴大過度；實現了欄舍的免沖洗，減排節能效果很好；全漏縫，使豬群遠離糞便污染，盡量降低豬患病概率；實現了集約化生豬養殖，通過高度自動化，降低了人工成本；設計了固液分離、干清糞和雨污分流，結合微生物發酵、沼氣及林木消納，確保了良好的治污效果。表1為高架網床同傳統生豬飼養模式對比表，從表1中可以看出，高架網床生態養豬模式有其自身顯著的特點。
3高架網床生態養豬技術的工藝
高架網床生態養豬技術對工藝上的要求并不是很高，豬在網床上方飼養，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，豬糞在這一環節實現了脫水處理，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田有機肥。另外，工序中所產生的污水還能夠通過沼氣池的發酵用在經濟林木等的噴灌上，更加節約了種植業成本。豬舍設計有雨污分流，通過屋頂的集雨槽和欄舍邊的雨水溝，使雨水得以直接外排，防治污水進入污水池形成二次污染，而污水溝內污水經過專用管道進入到固液分離系統中。有的養殖企業還將微生物技術配以適宜飼料配比以除去豬糞臭味，從而降低糞便對環境污染，或者采取自動刮干糞技術，克服了現有機械刮糞方式下糞尿水一起刮的傳統模式，確保了清糞技術高效有序。
4高架網床生態養豬技術的優勢及前景
高架網床生態養豬技術的優勢非常明顯，其應用前景非常廣闊。一是實現了真正意義上的節能減排。所養生豬排泄的糞便由漏縫板漏到底層地面，使生豬同糞尿實現了有效分離，使養殖過程中所用欄舍實現了免沖洗，養殖所用水量降低了90%以上，污染處理系統壓力大大降低，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，降低了額外養殖成本。二是提高了生豬整體抗病免疫力。生豬在高架網床的上方生活，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量，生豬的抗病力顯著提高，死亡率明顯降低，患病豬的出現大為降低，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達，自身很難通過排汗的方式排出體內所產生的毒素，而排泄物又是毒素積累的主要地方，高架網床飼養模式下，生豬遠離了糞污，自然就會減少疫病發生；同時，清潔的環節也保證了飼料較高的轉化率，實現了集約增效。三是獲得了較高的養殖效益。經過實際測算，肉料比達到了（1∶2.75）～（1∶2.5），明顯高于傳統養豬業（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，生豬的平均飼養密度達到了0.8m2/頭。平均測算單頭生豬可節約1～1.5kg飼料，至生豬出欄每頭可以最多節約七八十千克飼料，很明顯可以有效提高生豬飼養利潤。四是有效降低了人工成本。因高架網床模式下并不需要經常對欄舍進行沖水，從而使工作人員的工作量明顯降低。如果條件好的養殖戶或企業再輔之以自動投料設備，則單個工人就可以喂養三四千頭生豬，這是傳統養豬業所無法比擬的優勢。經過養殖戶實際工作，采用高架網床飼養方式，平均豬肉降低成本最低為2元/kg，提高了經濟效益。
5結語
當前，廣西全區特別是筆者所在的博白縣養豬業正處在轉型升級提高的關鍵時期，由于高架網床所具有的產業增效明顯、污染減排效果良好的顯著優勢，勢必得到業界及廣大養殖戶的高度關注，也是傳統生豬養豬業的必然發展方向，這對未來建立生豬飼養中心下全程兼顧有益微生物菌群的微生態現代農業系統，并進而逐步推廣至肉牛奶牛、肉鴨肉雞養殖等方向，意義將會是十分積極的。
參考文獻
[1]宣蘇哲.生態養豬新模式：高架網床技術[N].中國畜牧獸醫報,2015-11-22.
[2]丘毅.陸川縣高架網床養豬技術集成模式評析[J].豬業科學,2014(4).
