新能源论文

太阳能建筑一体化的最新进展

摘要

“太阳能与建筑一体化”己成为我国建筑节能技术领域的重要议题。本篇文章对现阶段国内外太阳能建筑一体化的发展状况做了简单介绍，并对太阳能建筑的分类与组成，太阳能建筑的能量获取技术进行了概要说明。最后着重对最新发展的太阳能热泵技术应用于建筑进行了详细说明，同时阐述了我对太阳能建筑一体化的一些认识。

关键词：

太阳能建筑一体化国内外现状分类与组成太阳能热泵技术

引言

人类从星星之火可以燎原的远古洪荒，走到今天科技为主要生产力瞬息万变的新时代，能源是永恒的主题，它是人类生存与发展的重要基础，经济的发展依赖于能源的发展。尤其当今能源问题已经成为全世界共同关注的问题，随着化石能源的逐渐枯竭，自然环境的恶化，人们越来越重视太阳能、风能、生物质能、地热能等新能源的利用。建筑从建材生产、建筑施工直到建筑物的使用无时不在消耗着能源，有关数据表明，我国建筑采暖、空调、通风、照明的能耗占全国总能耗的30%左右。另外，建筑在二氧化碳排放总量中，几乎占到了50%，这一比例远远高于运输和工业领域，对环境造成了极大影响。加上我国建筑业迅速发展，急需在建筑领域开发利用新能源。新能源建筑及其技术的研究将成为建筑界永恒的课题，成为我国建筑节能发展的方向，也是我国生态环境得到改善，社会、经济全面协调发展的必由之路

在建筑中主要利用太阳能、风能、生物质能、地热能等新能源代替常规能源，直接与间接或被动、地热能建筑以及综合性新能源建筑等。而世界上最大的、可供利用的再生能源莫过于太阳能，所以将太阳能应用于建筑一体化将会有很大的发展利用空间。所谓太阳能与建筑一体化是将太阳能利用设施与建筑有机结合，利用太阳能集热器替代屋顶覆盖层或替代屋顶保温层，既消除了太阳能对建筑物形象的影响，又避免了重复投资，降低了成本。太阳能与建筑一体化是未来太阳能技术发展的方向。太阳能建筑一体化的与主动地为建筑物提供采暖、热水、空调、照明、通风、动力等一系列功能，以满足（或部分满足）人们生活和生产需要的建筑可称为新能源建筑。

太阳能建筑一体化国内外发展现况

国内发展现状及国家政策性的导向

在前不久于昆明召开的亚太太阳能建筑系统技术研究应用研讨会上，来自印度、韩国、泰国、菲律宾等国及中国部分省份的科研人士，围绕太阳能与建筑一体化展开讨论。有关负责人在研讨会上表示，太阳能作为取之不尽的新能源，是现在和未来能源开发利用的重点，而建筑业一直都是耗能大户。“在能源危机和环境污染的双重压力下，为适应对人居环境的可持续发展，顺应世界低碳经济发展趋势，发展太阳能建筑一体化无疑是建筑业与科技有机结合、实现节能降耗的一种积极的解决方案和发展方向。”

中国作为太阳能产业大国，正加快推进太阳能建筑一体化建设。2006 年以来，随着中国《可再生能源法》施行，太阳能在建筑中的应用逐渐走上法制化、规范化道路。全国先后确定4 批共计363 个可再生资源建筑应用示范推广项目，进一步推进可再生资源特别是太阳能在建筑中的规模化应用。目前，中国正积极致力于从被动式太阳房技术和产品向主动式太阳能建筑、太阳能光伏与建筑一体化等方面的工作。此外，中国与亚太地区国家都有着丰富的太阳能资源，加强区域合作、推进技术共享和转移，大力发展太阳能建筑一体化技术和产品，是各国促进建筑节能降耗、发展低碳经济、实现经济社会可持续发展的共同选择。

我国太阳能资源十分丰富，有着相当广阔的开发利用前景。太阳能年日照时数超过2 200 h 以上的地区约占国土面积的2/3 以上。目前，我国太阳能利用集热面积居世界第一。工业、交通、建筑是我国消耗能源最多的3 个领域。据粗略估计，建筑能耗占我国总能耗的27%。在建筑能耗中，空调、供暖和热水占75%。此外，我国正处于城市化进程之中，每年有1 500 万人进城，城乡新建房屋建筑面积近20 亿m2。因此，我国建筑领域存在着巨大的节能空间。一边是数量富、成本低廉的太阳能资源，一边是亟待降低的建筑领域能耗，太阳能技术与建相结合被专家称为“天仙配”，在建筑节能已成为我国节能战略必然选择的今天，太阳能与建筑一体化推广势在必行。

国外发展概况

美国太阳能建筑的发展极为迅速，无论是对太阳能建筑的科学研究、优化设计，还是太阳能应用材料、太阳能房屋相关部件结构的产品开发应用，以及真正形成商业运作的房地产开发，美国均处于世界领先地位，并在国内形成了完整的太阳能建筑产业化体系。美国是全球能量消耗最大的国家，国会先后通过了“太阳能供暖降温房屋的建筑条例”和“节约能源房屋建筑法规”等鼓励新能源利用的法律法规。在经济上也采取有效措施，不仅在太阳能利用科学研究方面投入大量经费，而且由国会通过一项对太阳能系统买方减税的优惠办法。因此，美国太阳能建筑的发展极为迅速，无论是对太阳能建筑的科学研究、优化设计，还是太阳能应用材料、太阳能房屋相关部件结构的产品开发应用，以及真正形成商业运作的房地产开发，美国均处于世界领先地位，并在国内形成了完整的太阳能建筑产业化体系。美国于20 世纪80 年代初就由新墨西哥洲的洛斯阿拉莫斯科学实验

室编制出版了被动式太阳房设计手册。此外，美国还出版了许多被动式太阳房建筑图集，既有成功的设计实例介绍，也有对太阳房原理、构造的详细说明。比较著名的示范建筑有：位于新墨西哥州圣塔菲的圣塔菲太阳房；位于新泽西州普林斯顿的凯尔布住宅；位于加利福尼亚州阿塔斯卡德洛的阿塔斯卡德洛住宅，位于新墨西哥州科拉尔斯的贝尔住宅；以及位于新墨西哥州科拉尔斯的戴维斯住宅。这些建筑采用壁炉或电散热器作辅助热源，但太阳能供暖率均在75%以上，有的已达到100%，例如位于加利福尼亚州阿塔斯卡德洛的阿塔斯卡德洛住宅。为了减少能耗，降低污染、调整能源结构，实现环境保护的可持续发展，美国对太阳能作了积极的探索，其中“百万太阳能屋顶计划”就是规模最大、涉及部分最多、已实现的项目计划。这一计划的实施，到2010 年在100 万个屋顶或建筑物其他可能的部位安装太阳能系统，包括太阳能光伏发电系统、太阳能热水系统和太阳能空气集热系统。这一计划的实现，太阳能技术的应用进一步扩大，达到减少温室气体排放，扩展能源选择，创造新的高新技术工作岗位等目的，给美国带来相当可观的环境效益和经济效益。到2010 年末，百万屋顶计划已生产相当于2- 3 个燃煤发电厂的电力，不仅满足建筑物自身的电力需求，而且有的地方已经在出售由太阳能所产生的电力。

作为全球第二大经济体，日本是世界上主要能源消耗大国，而且其能源严重依赖进口。但是近年来日本节能技术使能源利用效率大幅提高，新能源开发利用出现倍增趋势。日本在主动式太阳能房的研究应用领域也处于世界领先。1974 年日本通产省制定了“阳光计划”，并按此计划建造出了数幢典型太阳能采暖空调试验建筑，如矢崎实验太阳房。而且多年来日本的太阳能采暖、空调建筑一直发展很快，并已应用于很多大型建筑物上。在太阳能利用领域，日本居民光伏屋顶系统到2010 年底，总计安装482 万千瓦。在日本，普通的居住小区对节能十分重视，太阳能利用相当普遍。对居住小区的节能工作由日本建设省颁布建筑规范做了明确的规定。在建筑物的保暖节能方面，规范中对建筑物的围墙结构、分层厚度及选用保温材料等均作出具体的规定。在节电方面，日本居住小区中比较普遍地应用太阳能。通过屋顶吸光板高效率地采集太阳能，通过自身的太阳能电池自动控制系统，根据室内房间需要，自动地向室内输入热（冷）风同时可以供应热水。居住小区的太阳能利用不仅可以节省电能，还可以改善、保护和优化环境，是一种新的绿色能源，也是小区建设中符合可持续性发展节能的一个方向，因此备受日本政府的重视。

德国十分重视太阳能在建筑上的利用，建筑设计师在设计中将建筑物设计成曲尺型，主要房间都朝南，屋顶和窗户采用透明的保温材料吸收太阳能。德国建筑学家设计制造成功一种向日葵式的太阳能旋转房屋。它装有如同雷达一样的红外线跟踪器，只要天一亮，房屋的自动控制马达就开始启动，使房屋迎着太阳缓慢转动，始终与太阳保持最佳角度，使阳光最大限度地照进屋内。夜间，房屋又在不知不觉中慢慢复位。这种建筑能够充分利用太阳能，保证房屋的日常供热和用电，又能将光能和热能储存起来，供阴雨天和夜晚使用。法国国家实用技术研究所最近发明了一种建筑外墙玻璃，可以同时起到太阳能热水器的作用这一研究成果非常适合目前法国提倡的建筑节能要求。法国政府通过改善房屋结构和利用自然能源，达到节省电能和保护环境的目的。利用太阳能加热热水是法国政府重点支持的建筑节能技术之一。

此外，英国、澳大利亚等发达国家也拥有当先进的太阳能建筑应用技术。最后值得一提的是近几年来在发达国家处于领先水平的“零能耗房屋”，即完全由