太阳能与建筑一体化应用技术

太阳能与建筑一体化应用技术

一、国内外发展概况

太阳是一个巨大的能量源，每秒辐射到地球上的能量相当于500万t标准煤，太阳能是用之不竭的能源。在能源的供应越来越紧张当代，太阳能作为清洁的可再生能源，越来越受到人们的重视，应用领域也越来越广泛。据统计，我国2/3以上国土面积的年日照时间在2200 h以上，年辐射总量在502kJ/㎡以上，为太阳能的利用提供了有利条件。

根据太阳能的特点和实际应用的需要，目前在建筑节能方面的应用可分为光电转换和光热转换两种形式。

欧盟在太阳能与建筑一体化的研究及应用方面均处于世界领先地位。欧共体15国太阳能热水器集热面积正以35％的速度递增，2010年分体式太阳能热水系统总面积达到8155~10000万㎡。集热器的安装实现了太阳能与建筑的完美结合。集热器像天窗一样镶嵌于坡屋面、平铺于屋脊或壁挂于墙体，和建筑融为一体，增加了建筑美观又获得了能源。

美国作为世界上最大的能源消费国，为减少能耗和温室气体排放、调整能源结构，早在1997年就提出了“百万太阳能屋顶计划”，其目标是到2010年将在100万个屋顶或建筑物其他可能的部位安装太阳能系统，使美国的太阳能应用技术得到了极大的提高。。

为了加速我国光伏产业的发展和国内市场的开拓，我国政府2009年相继出台了一系列的扶持政策，如财政部于2009年3月26日发布《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》和财政部、科技部、国家能源局联合印发的《关于实施金太阳示范工程的通知》，建筑节能名列其中并优先支持太阳能光伏组件应与建筑物实现构件化、一体化项目；优先支持并网式太阳能光电建筑应用项目。

二、主要技术内容

“建筑太阳能一体化”是指在建筑规划设计之初，利用屋面构架、建筑屋面、阳台、外墙及遮阳等，将太阳能利用纳入设计内容，使之成为建筑的一个有机组成部分。

“太阳能与建筑一体化”分为太阳能与建筑光热一体化和光电一体化。

太阳能与建筑光热一体化是利用太阳能转化为热能的利用技术，建筑上直接利用的方式有：

利用太阳能空气集热器进行供暖；

利用太阳能热水器提供生活热水；

基于集热—储热原理的间接加热式被动太阳房；

利用太阳能加热空气产生的热压增强建筑通风。

目前利用太阳能热水器提供生活热水的技术比较普遍。

太阳能与建筑光电一体化，是指利用太阳能电池将百天的太阳能转化为电能由蓄电池储存起来，晚上在放电控制器的控制下释放出来，供室内照明和其他需要。光电池组件由多个单晶硅或多晶硅单体电池通过串并联组成，其主要作用是把光能化为电能。目前多采用把太阳电池组件发电方阵形成一个整体屋顶建筑构件来替代传统建筑物南坡屋顶，实现了太阳能发电和建筑的完美结合。

三、技术指标与技术措施

1. 太阳能与建筑光热一体化，按《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》GB 50364和《太阳能供热采暖工程技术规范》GB 50495技术要求进行。

施工过程应注意：保护屋面防水层，防止屋面渗漏；上下水管保温，最好放置室内减少热损；防雷、防风措施，消除安全隐患；安装位置宜在屋顶或阳台板；高寒地区应有防止结冰炸管的措施。

2. 太阳能与建筑光电一体化按《民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范》JGJ 203技术要求进行。

太阳屋顶政策限定示范项目必须大于50kW，即需要至少400㎡的安装面积，一般居民建筑很难参与，符合资格的业主将集中在学校、医院和政府等公用和商用建筑。

四、使用范围与应用前景

1. 使用范围

适用于太阳辐射总量在5000MJ/㎡的青藏高原、西北地区、华北地区、东北地区以及云南、广东、海南的部分低纬度地区。

太阳能与建筑光电一体化宜建小区式发电厂，不宜建单体光电建筑。

2. 应用前景

现阶段在经济发达、产业基础较好的大中城市积极推进太阳能屋顶、光伏幕墙等光电建筑一体化示范，在农村与偏远地区发展离网式发电，在小区推行太阳能热水，以太阳能屋顶、光伏幕墙等光电建筑一体化为突破口，太阳能在我国会有广阔的发展空间。

五、典型工程与应用实例

福建海西光伏发电系统，项目落地南安泉南工业园，金太阳示范电厂的装机容量达到3000kW，整个项目建在8幢标准厂房屋顶，占用屋顶面积3万㎡。

乌鲁木齐市华源·博瑞新村以太阳能真空管为组件的屋顶和外挂墙壁，热水供应，小区路灯和地下车库照明采用LED灯。

东营和利津将分别建设光伏7MW单晶硅太阳能电站和100MW单晶硅太阳能电站。东营电站年发电量948万度，年节约标煤3000多吨；利津电站年发电量1.3亿度，每年可节约标煤47000多吨，减少CO2排放量14万t。

太阳与建筑一体化应用（图5—5）。

图5—5 太阳与建筑一体化应用