太陽能與建筑有機結(jié)合
太陽能家用熱水器能解決一般居民家庭的洗浴問題，太陽能集熱器還可以通過串并聯(lián)結(jié)合組成大面積熱水系統(tǒng)，滿足居民區(qū)集中利用太陽能，分戶供應太陽能熱水；也可用來解決賓館、學校、醫(yī)院、機關等單位的集中供應熱水。太陽能熱水器/系統(tǒng)的普及，相應帶來與建筑結(jié)合的問題。很多用戶自行安裝，各自為政，外觀雜亂無章，影響城市景觀，同時帶來建筑防水、結(jié)構(gòu)承載等一系列問題，安裝不規(guī)范還存在安全隱患等。因此，太陽能與建筑如何更好地結(jié)合成為重要課題。
太陽能與建筑結(jié)合，需要多角度、全方位綜合考慮。從建筑角度講，太陽能部件與建筑外觀協(xié)調(diào)，滿足建筑外形的審美需要，以及結(jié)構(gòu)承重；從建筑用戶角度講，要求節(jié)能、安全方便可靠；從太陽能熱利用角度講，太陽能能量密度低，因此希望盡量多地利用建筑外圍護結(jié)構(gòu)，安裝太陽能集熱部件，由于太陽高度角隨季節(jié)變化，太陽能集熱部件的安裝方向，安裝傾角都對太陽能得熱產(chǎn)生重要影響。因此，建筑要考慮太陽能的需要，為太陽能提供有利的安裝空間及條件。
太陽能與建筑有機結(jié)合，要從建設的源頭即設計規(guī)劃開始，設計人員根據(jù)業(yè)主需要，為太陽能考慮安裝位置、安裝面積、結(jié)構(gòu)承載、構(gòu)件預留及管道預留等，牽扯設計的建筑、結(jié)構(gòu)、上下水、電等諸多專業(yè)。作為太陽能專業(yè)生產(chǎn)的企業(yè)，向設計人員提供產(chǎn)品性能、安裝要求方面的資訊及相關產(chǎn)品，可保證太陽能與建筑風格統(tǒng)一協(xié)調(diào)、太陽能系統(tǒng)高效安全可靠。同樣，施工安裝質(zhì)量也關系到用戶的利益。
城鎮(zhèn)建設發(fā)展對太陽能與建筑結(jié)合提出更高的要求，發(fā)展綠色建筑，使太陽能既滿足建筑用熱的需求，同時太陽能部件成為建筑整體的一部分。有關方面都做了很多有益的探索和實踐。
太陽能集熱系統(tǒng)
太陽能集熱系統(tǒng)一般由集熱部件、儲熱水箱、循環(huán)管路、輔助的常規(guī)能源組成。
太陽能集熱器根據(jù)集熱器的類型，分為真空管集熱器、平板集熱器。常見的太陽能集熱系統(tǒng)根據(jù)集熱器與水箱承壓狀況，有分體承壓、分體非承壓、緊湊非承壓、緊湊承壓等。太陽能供水方式，有集中儲熱水箱供水或分散獨立戶式小水箱供水。
太陽能集熱部件在建筑的位置，可安裝在建筑的不同部位，一般采用屋面安裝，在平屋面，采用鋼架支撐集熱器，坡屋面集熱器可采用鑲嵌式安裝。墻壁安裝，陽臺壁掛安裝等等。
太陽能與建筑的結(jié)合需要因地制宜，對于不同類型的建筑，不同的用戶需要，選用不同類型的太陽能集熱系統(tǒng)。例如大型公共建筑，采用集中太陽能熱水工程；小型別墅，宜采用戶式獨立太陽能熱水系統(tǒng)。由于用地緊張，現(xiàn)在新建高層住宅很多，由于高層建筑的屋面面積有限，太陽能無法滿足所有住戶生活用熱水需求，而且集中熱水系統(tǒng)管路長，熱損大，計量管理有諸多不便，因此在南向窗間墻，南陽臺外欄板等處安裝太陽能集熱器，利用南向外立面收集太陽能，成了建筑與太陽能結(jié)合的又一種選擇。其特點是，每戶熱水系統(tǒng)獨立，控制簡單，不用計量，管路短，熱損小，對用戶來講，使用方便。
節(jié)能效益顯著
根據(jù)清華陽光首席科學家、清華大學殷志強教授等提出的測算數(shù)據(jù)，一臺150升家用太陽能熱水器，傾角45°采光面積Ac=2.04m2，在北京、悉尼測試，建能量方程，計算北京地區(qū)年得熱量6180MJ，太陽光-熱轉(zhuǎn)換效率。“年效率”50%。太陽能熱水器可以在1.1年內(nèi)收回產(chǎn)品生產(chǎn)能耗。
以清華陽光JB-150/45家用太陽能熱水器為例，傾角45°，采光面積2.04m2，北京地區(qū)年得熱量6180MJ，單位采光面積年得熱量3029.4MJ/m2(842kWh/m2),折合年節(jié)省標煤103.5kg/m2。一般家庭使用電熱水器，按0.34kg標煤/1kWh電，電熱水器效率95%，由煤發(fā)電到電熱水器產(chǎn)生同樣3029.4MJ(842kWh)熱量，節(jié)電886.3kWh，折合標煤301.3kg。就是說太陽能用于生活熱水，替代高品位能源電，所節(jié)省的標煤，遠大于太陽能產(chǎn)生熱量直接折算的標煤。
與電熱水器、燃氣熱水器和燃煤熱水器相比，全生命周期的總節(jié)能量分別為10.5、3.8和5.1噸標準煤。且采獲的是無污染的太陽能；太陽能熱水器在壽命期內(nèi)，在SO2、NOx、CO2和粉塵方面都具有相當?shù)臏p排效果；太陽能熱水器的使用壽命15年，遠超過太陽能熱水器的能量回收期。
太陽能熱水器的直接經(jīng)濟效益是替代或節(jié)約常規(guī)能源。應用太陽能熱水器/熱水系統(tǒng)可以有效地節(jié)約常規(guī)化石燃料，因而能減少地區(qū)污染和溫室氣體的排放。
太陽能與建筑結(jié)合，在工程投資、產(chǎn)品性能質(zhì)量與多樣性、施工質(zhì)量、安全使用等方面還存在不少問題，制約太陽能與建筑結(jié)合的發(fā)展。但是發(fā)展綠色建筑，是節(jié)能減排的要求，發(fā)展太陽能產(chǎn)業(yè)的需要，需要建設單位、設計單位、太陽能企業(yè)、施工安裝等方面協(xié)調(diào)配合，相互促進。
作者:韓成明 何端練
