前  言

　　隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活水平的提高，城市花園住宅已經(jīng)成為潮流，同時(shí)能源危機(jī)和環(huán)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(chǎn)品的開發(fā)和利用亟需普及，讓太陽能產(chǎn)品助推城市花園化住宅實(shí)現(xiàn)既環(huán)保又節(jié)能，讓未來住宅都太陽能化。隨著國內(nèi)太陽熱水器行業(yè)的發(fā)展，消費(fèi)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(yīng)用對于節(jié)約不可再生的礦物能源，保護(hù)環(huán)境，改善人類生存空間，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)性發(fā)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(fèi)品，然而，目前的太陽能熱水器只考慮自身的結(jié)構(gòu)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(shí)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?shù)淖饔镁哂邢嗨浦?，即可以利用太陽能集熱設(shè)施部分或全部代替屋頂覆蓋層的作用，從而可節(jié)約投資。因此，若能把建筑物與太陽能設(shè)施放到一起考慮，實(shí)現(xiàn)相互間的有機(jī)結(jié)合，便可節(jié)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(shè)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(shù)現(xiàn)狀

　　一直以來，太陽能等可再生能源在建筑技術(shù)上的完美應(yīng)用都是企業(yè)夢寐以來的追求，太陽能與建筑結(jié)合創(chuàng)造的低能耗高舒適度的健康居住環(huán)境，不僅讓住戶家庭生活得更自然更環(huán)保，而且能節(jié)能能減污，對實(shí)現(xiàn)社會可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。在人類面臨生存環(huán)境破壞日益嚴(yán)重和能源危機(jī)的今天，如何開發(fā)利用環(huán)保節(jié)能的住宅配套部品就成了一個(gè)焦點(diǎn)話題。太陽能——作為一種免費(fèi)、清潔的能源，在住宅建筑中的利用，將關(guān)系到可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，可謂意義深遠(yuǎn)。經(jīng)過數(shù)年的研究和開發(fā)，太陽能的利用已取得顯著成果并轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。在我國，太陽能熱水器在全行業(yè)中現(xiàn)已擁有企業(yè)超過千家，推廣應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大。而太陽能與建筑的結(jié)合，也在住宅建設(shè)中越發(fā)呈現(xiàn)出其不可替代的地位，并成為住宅建設(shè)中的一個(gè)最新亮點(diǎn)。

　　早在1999年召開的世界太陽能大會上就有專家認(rèn)為，當(dāng)代世界太陽能科技發(fā)展有兩大基本趨勢，一是光電與光熱結(jié)合；二是太陽能與建筑的結(jié)合。太陽能源建筑系統(tǒng)是綠色能源和新建筑理念的兩大革命的交匯點(diǎn)，專家們公認(rèn)，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(zhuǎn)化率約為10%—12%，太陽能的開發(fā)利用潛力十分巨大，據(jù)報(bào)載，目前，世界各國都在設(shè)施自己的“陽光計(jì)劃”，如去年德國政府就宣布推行“十萬屋頂”計(jì)劃，即在建筑頂部大規(guī)模地鋪設(shè)太陽能發(fā)電裝置，既節(jié)省電力又利于環(huán)保。在歐洲的能源消費(fèi)中，約有1/2用于建筑的建設(shè)和運(yùn)行，而交通運(yùn)輸耗能只占能源消費(fèi)的1/4，因此建筑物利用太陽能成為各發(fā)達(dá)國家政府極力倡導(dǎo)的事業(yè)，太陽能利用設(shè)施與建筑的結(jié)合自然是人們所關(guān)注的問題，主要是太陽能的光伏利用與建筑的結(jié)合上。

　　太陽能與建筑一體化有他獨(dú)特的特點(diǎn)：一是把太陽能的利用納入環(huán)境的總體設(shè)計(jì)，把建筑、技術(shù)和美學(xué)融為一體，太陽能設(shè)施成為建筑的一部分，相互間有機(jī)結(jié)合，取代了傳統(tǒng)太陽能的結(jié)構(gòu)所造成影響；二是利用太陽能設(shè)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(shù)屬于一項(xiàng)綜合性技術(shù)，涉及太陽能利用，建筑，流體分布等多種技術(shù)領(lǐng)域。另外，在云南昆明還建成了一個(gè)平屋頂結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)為輕鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，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(gè)在平屋頂上實(shí)現(xiàn)太陽能與建筑一體化的實(shí)驗(yàn)性工程。聯(lián)合國能源機(jī)構(gòu)最近的調(diào)查報(bào)告顯示，太陽能與建筑一體化將成為21世紀(jì)的市場熱點(diǎn)，成為21世紀(jì)建筑節(jié)能市場的亮點(diǎn)。

　　二、太陽能與建筑一體化的發(fā)展方向

　　目前，建筑物空氣溫度調(diào)節(jié)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(diào)機(jī)和燃煤來控制室溫不僅消耗能量，帶來的外界的環(huán)境污染，而且并不能給室內(nèi)人員帶來健康的環(huán)境。在太陽能用于采暖方面，除造價(jià)較高的被動式太陽房有一些示范建筑外，還沒有大規(guī)模的采用。主動式太陽能供能由于成本更高，與我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展也是遠(yuǎn)不相適應(yīng)。因此，建筑供能的主動與被動相結(jié)合的思想及太陽能與常規(guī)能源相結(jié)合單位思想，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(yùn)行成本，使得整個(gè)方案在商業(yè)化的意義下具有可操作性。

　　太陽能供能設(shè)備的非定常性，對氣象條件和輻照條件的依賴性等特點(diǎn)，要求我們必須對建筑用能負(fù)荷進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測，才能夠在設(shè)備與建筑的匹配上做出設(shè)備投資和節(jié)能效益最佳的選擇。建筑室內(nèi)溫度及氣流的預(yù)測方法和預(yù)測軟件CFD/NHT是太陽能與建筑的結(jié)合的理論和應(yīng)用基礎(chǔ)，也是世界目前建筑空氣調(diào)節(jié)的又一大方面，但是我國目前在該方面的水平和從事人數(shù)還遠(yuǎn)落后于世界先進(jìn)國家。在當(dāng)代，太陽能與建筑的發(fā)展必須有一定的策略與之相適應(yīng)，一是成熟的被動太陽能技術(shù)與現(xiàn)代的太陽能光伏光熱技術(shù)的綜合利用；二是保溫隔熱的維護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)與自然通風(fēng)采光遮陽技術(shù)的有機(jī)結(jié)合；三是傳統(tǒng)建筑構(gòu)造與現(xiàn)代技術(shù)和理念的融合；四是建筑的初投資與生命周期內(nèi)投資的平衡；五是生態(tài)驅(qū)動設(shè)計(jì)理念向常規(guī)建筑設(shè)計(jì)的滲透；六是綜合考慮區(qū)域氣候特征、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度、建筑特征和人們的生活習(xí)慣等相關(guān)因素。

　　綜合考慮社會進(jìn)步，技術(shù)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)能力等因素，在建筑物的策劃、建筑設(shè)計(jì)、使用、維護(hù)以及改造等活動中，主動與被動的利用太陽能的建筑統(tǒng)稱為太陽能建筑。我國太陽能建筑領(lǐng)域中技術(shù)最成熟，應(yīng)用范圍最廣，產(chǎn)業(yè)化發(fā)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?shù)拈w樓中，使太陽能熱水器與建筑有機(jī)結(jié)合，外觀形象是比較漂亮的，只是適合此類結(jié)構(gòu)的建筑較少，推廣應(yīng)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(shè)計(jì)既美觀又減少亭子結(jié)構(gòu)的風(fēng)力和承重荷載，優(yōu)美的造型為屋頂，建筑物和周圍環(huán)境增添了一道亮麗的風(fēng)景，打造出一座別致美麗的樓頂花園，成為融合建筑美學(xué)，園林設(shè)計(jì)和人本文化內(nèi)涵的典范之作，而且結(jié)構(gòu)簡單靈活，安裝方便的特點(diǎn)，使之能夠自然地與庭院，泳池，花園等場所融為一體。