前 言
　　隨著經濟建設和人民生活水平的提高，城市花園住宅已經成為潮流，同時能源危機和環境的惡化也在不斷加劇，為此，既清潔又取之不盡的太陽能產品的開發和利用亟需普及，讓太陽能產品助推城市花園化住宅實現既環保又節能，讓未來住宅都太陽能化。隨著國內太陽熱水器行業的發展，消費者對生活熱水的要求，越來越高，而且對建筑的美觀越來越重視，原有的悶曬式、緊湊式已不能滿足人們的需求。太陽能作為一種無處不在、取之不盡、用之不竭的，潔凈無污染的能源正日益受到重視，它的廣泛應用對于節約不可再生的礦物能源，保護環境，改善人類生存空間，實現經濟社會的可持續性發展具有重要的意義。
　　目前，我們可以看到屋頂各種形式的太陽熱水器，它就象冰箱、彩電一樣已逐漸成為人們生活的基本消費品，然而，目前的太陽能熱水器只考慮自身的結構和功能，沒有考慮到建太陽能熱水器幾乎無一例外的破壞了建筑的整體形象。事實上，太陽能集熱器本身具有防水隔熱的作用，這與建筑物屋頂的作用具有相似之處，即可以利用太陽能集熱設施部分或全部代替屋頂覆蓋層的作用，從而可節約投資。因此，若能把建筑物與太陽能設施放到一起考慮，實現相互間的有機結合，便可節約投資，保持建筑物的整體美觀性不受破壞，又可最大限度的利用設施與建筑的一體化問題，一般簡稱作“太陽能與建筑一體化”。
一、太陽能與建筑一體化技術現狀
　　一直以來，太陽能等可再生能源在建筑技術上的完美應用都是企業夢寐以來的追求，太陽能與建筑結合創造的低能耗高舒適度的健康居住環境，不僅讓住戶家庭生活得更自然更環保，而且能節能能減污，對實現社會可持續發展具有重大意義。在人類面臨生存環境破壞日益嚴重和能源危機的今天，如何開發利用環保節能的住宅配套部品就成了一個焦點話題。太陽能——作為一種免費、清潔的能源，在住宅建筑中的利用，將關系到可持續發展的戰略，可謂意義深遠。經過數年的研究和開發，太陽能的利用已取得顯著成果并轉化為生產力。在我國，太陽能熱水器在全行業中現已擁有企業超過千家，推廣應用范圍也在不斷擴大。而太陽能與建筑的結合，也在住宅建設中越發呈現出其不可替代的地位，并成為住宅建設中的一個最新亮點。
　　世界太陽能大會上就有專家認為，當代世界太陽能科技發展有兩大基本趨勢，一是光電與光熱結合；二是太陽能與建筑的結合。太陽能源建筑系統是綠色能源和新建筑理念的兩大革命的交匯點，專家們公認，太陽能是未來人類最適合，最安全，最理想的替代能源。目前太陽能利用轉化率約為10%—12%，太陽能的開發利用潛力十分巨大，據報載，目前，世界各國都在設施自己的“陽光計劃”，如去年德國政府就宣布推行“十萬屋頂”計劃，即在建筑頂部大規模地鋪設太陽能發電裝置，既節省電力又利于環保。在歐洲的能源消費中，約有1/2用于建筑的建設和運行，而交通運輸耗能只占能源消費的1/4，因此建筑物利用太陽能成為各發達國家政府極力倡導的事業，太陽能利用設施與建筑的結合自然是人們所關注的問題，主要是太陽能的光伏利用與建筑的結合上。
太陽能與建筑一體化有他獨特的特點：一是把太陽能的利用納入環境的總體設計，把建筑、技術和美學融為一體，太陽能設施成為建筑的一部分，相互間有機結合，取代了傳統太陽能的結構所造成影響；二是利用太陽能設施完全取代或部分取代屋頂覆蓋層，可減少成本，提高效益，三是可用于平屋頂和斜屋頂，一般對平屋頂而言用覆蓋式，對斜屋頂用鑲嵌式，四是該技術屬于一項綜合性技術，涉及太陽能利用，建筑，流體分布等多種技術領域。另外，在云南昆明還建成了一個平屋頂結構的太陽能與建筑一體化溫水游泳館，該游泳館屋頂面積約700平方米，屋頂結構為輕鋼網架結構，屋頂覆蓋層完全由特別的太陽能平板集熱器代替。這是我國第一個在平屋頂上實現太陽能與建筑一體化的實驗性工程。聯合國能源機構最近的調查報告顯示，太陽能與建筑一體化將成為21世紀的市場熱點，成為21世紀建筑節能市場的亮點。

二、太陽能與建筑一體化的發展方向
　　目前，建筑物空氣溫度調節消耗著大量的能量。在我國，它要占到建筑物總能耗的約70%。用空調機和燃煤來控制室溫不僅消耗能量，帶來的外界的環境污染，而且并不能給室內人員帶來健康的環境。在太陽能用于采暖方面，除造價較高的被動式太陽房有一些示范建筑外，還沒有大規模的采用。主動式太陽能供能由于成本更高，與我國的經濟發展也是遠不相適應。因此，建筑供能的主動與被動相結合的思想及太陽能與常規能源相結合人思想，按照房間的功能，采用不同方案的配合及交叉，這樣可以大大降低太陽能用于建筑功能的一次投資和運行成本，使得整個方案在商業化的意義下具有可操作性。
　　太陽能供能設備的非定常性，對氣象條件和輻照條件的依賴性等特點，要求我們必須對建筑用能負荷進行準確的預測，才能夠在設備與建筑的匹配上做出設備投資和節能效益最佳的選擇。建筑室內溫度及氣流的預測方法和預測軟件CFD/NHT是太陽能與建筑的結合的理論和應用基礎，也是世界目前建筑空氣調節的又一大方面，但是我國目前在該方面的水平和從事人數還遠落后于世界先進國家。在當代，太陽能與建筑的發展必須有一定的策略與之相適應，一是成熟的被動太陽能技術與現代的太陽能光伏光熱技術的綜合利用；二是保溫隔熱的維護結構技術與自然通風采光遮陽技術的有機結合；三是傳統建筑構造與現代技術和理念的融合；四是建筑的初投資與生命周期內投資的平衡；五是生態驅動設計理念向常規建筑設計的滲透；六是綜合考慮區域氣候特征、經濟發達程度、建筑特征和人們的生活習慣等相關因素。
　　綜合考慮社會進步，技術發展和經濟能力等因素，在建筑物的策劃、建筑設計、使用、維護以及改造等活動中，主動與被動的利用太陽能的建筑統稱為太陽能建筑。我國太陽能建筑領域中技術最成熟，應用范圍最廣，產業化發展最快的是家用太陽能熱水器。在云南昆明，陸良等地，在一些別墅式建筑的屋面，嘗試把平板太陽能集熱器鑲嵌在具有瓦屋面的斜屋頂上，熱水箱則隱蔽在斜屋頂的閣樓中，使太陽能熱水器與建筑有機結合，外觀形象是比較漂亮的，只是適合此類結構的建筑較少，推廣應用受到局限。多功能休閑亭集太陽能熱水器，光電板和納涼休閑功能于一體，流線型設計既美觀又減少亭子結構的風力和承重荷載，優美的造型為屋頂，建筑物和周圍環境增添了一道亮麗的風景，打造出一座別致美麗的樓頂花園，成為融合建筑美學，園林設計和人本文化內涵的典范之作，而且結構簡單靈活，安裝方便的特點，使之能夠自然地與庭院，泳池，花園等場所融為一體。
三、太陽能與建筑一體化存在的問題和解決問題的思路
　　太陽能與建筑一體化問題是多科學，多層面參與和合作的綜合性事業，需要國家政策法規部門、建筑主管部門、太陽能廠商、房地產開發商、建筑設計單位的共同努力，太陽能熱水器的推廣應用離不開建筑師的參與，建筑師作為建筑的設計者，應根據不同的熱水器類型，技術要求，使用目的以及不同地理緯度和氣候特點，建筑類型等，對建筑的造型，平面布局和功能等進行綜合考慮，另一方面太陽能熱利用設備的設計和生產廠家反過來也應從建筑師那里獲得建筑對其設備要求的反饋信息，只有這樣才能使設備的設計和生產與建筑的使用達到完美的統一，推動太陽能在建筑上的運用，太陽能廠商一定要在技術上解決與建筑一體化的難題，要使太陽能系統成為建筑的一個構件，同時產品要標準化、系列化、配套化，這是推行太陽能與建筑一體化的根本問題。
　　對于安置在屋頂的建筑一體化太陽能熱水器，其基本特征是集熱器沿屋面布置，集熱器作為屋頂覆蓋層的一部分或全部。如此結構與傳統技術比較，存在的主要問題是“系統的循環問題”、“集熱器的形成和結構問題”等。一是對于斜屋頂而言，集熱器可以沿屋面傾斜布置，循環問題與傳統技術上沒有差別；二是對于平屋頂，集熱器幾乎呈水平布置，基本循環方式雖然仍為自然循環和強制循環兩種，但對技術要求有很大的差別。
　　目前，國內外太陽能與建筑完美結合的形勢并不樂觀，太陽能的普及率僅為7.6%，盡管國家經貿委已規劃未來15年內我國太陽能熱水器普及率達到25%，但是面臨的困難很多，需要國家的大力支持和社會各界的努力。太陽能熱水器雖有諸多優點，但是與建筑完美結合進程緩慢，太陽能熱水器還沒有有機地大規模溶入建筑設計與施工中，市場刺激和國家立法都有待加強，太陽能熱水器整體水平有待提高，以便適應與建筑結合的要求，如果太陽能熱水器產品標準不統一，就會給建筑應用帶來困難。
　　現代城市的核心是能源系統、營養系統、文化系統組成的，綠色生態人居——太陽能與建筑結合設計要求將這三者和諧統一。太陽能與建筑設計理論強調設計形態的動態與變化，而不是僵死的形式；強調設計的系統性，而不是單一項目的自我表現；強調與環境的關系，而不是孤立的設置構筑物；強調環境科學、技術與文化藝術結合，而不是滿足某些人對建筑成就或象征性表達的片面追求。
　　另外，太陽能熱水器與建筑的完美結合需解決的問題值得注意的是太陽能熱水器要與建筑完美結合，必須做到：根據建筑特點形式，生產與之配套的太陽能熱水器；規范太陽能熱水器在建筑物上放置和安裝；與建筑商協調搞好管路的預留；結合建筑與地區特點，搞好太陽能防風、防雪、防雷等安全防護等。
太陽能與建筑結合目前仍有許多問題需要解決：應以法律法規的形式將太陽能熱水器納入建筑設計規劃，加大太陽能熱水器結構形式與建筑物適應性的研究力度；制定完善規范的太陽能熱水器產品統一標準，提高產品技術水平；國家制定在建筑物上安裝太陽能熱水器的優惠政策，鼓勵安裝太陽能；要求太陽能熱水器與建筑結合的相關技術標準規范。
綠色生態住宅尋求自然、建筑與人三者之間的和諧統一。在“以人為本”的基礎上，利用自然條件和人工手段創造一個有利于人們舒適、健康的生活環境。在住宅健康化發展態勢下，太陽能與建筑一體化也日益成為房地產業關注的焦點。中國建筑科學研究院的鄭瑞澄教授指出，目前太陽能熱水器系統的建筑一體化在各地的發展還不平衡，存在著一些認識上的誤區，有相當多的技術問題亟待解決。

四、 太陽能熱水器與建筑一體化的前景
　　太陽能熱水器屬于一次性投資，雖然購買時比電、燃氣熱水器等貴，但在使用過程中不再投資，且安全可靠，操作簡單方便，綜合計算，太陽能熱水器投資最少。而眾多小區物管公司認為：屋頂安裝太陽能熱水器既不安全又影響了整個小區統一的建筑風格。大好形勢下隱藏著諸多不利因素，是應該引起業內外人士注意的，對隱藏的問題盡早采取措施，才能保證大好形勢健康發展，使太陽能事業在發展過程中少走彎路。
　　隨著行業的發展，技術的進步和人民生活水平的提高，建筑能耗也隨之的提高，日益成為能源供給的沉重負擔，因此建筑物對太陽能的充分利用具有重要的經濟、社會意義和能源安全的戰略意義，太陽能熱水器的性能已經可以滿足用戶全天候24小時隨心所欲的使用要求。太陽能熱水器與建筑結合的方式也是多種多樣，可分為屋面隱藏型、墻體型兩大類；用途上也很廣泛，既可以產生熱能或電能，又可以當作防水和絕熱材料，還可以作表面裝飾材料使用。如果房產開發商從設計、建設開始就像對火、電那樣，把太陽能（光熱、光電）與房屋融為一體，這樣既可以增添商房的功能，也可以滿足住戶的實際需求，自然會提高商房的銷售量。房產開發是一項巨大的產業，同其它行業一樣，誰擁有了新技術和新產品，誰就擁有了用戶和市場。所以，我們希望廣大的房產開發商精心設計商房，優化資源配置，把太陽能與商房巧妙地結合起來，既起到裝點效果，又節能環保，一勞永逸，利國利己，造福子孫。
　　太陽能與建筑一體化，它屬于太陽能利用技術的重大革新，已經引起政府部門和科技、產業部門的高度重視，讓21世紀的太陽能技術上一個新的臺階，讓21世紀的建筑成為綠色生態的太陽能建筑！

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