关于太阳能与建筑一体化设计的研究

侯广明　孙宇

摘要：在绿色建筑、绿色城区的快速发展过程中，太陽能建筑一体化这一技术获得的关注度也越来越高。目前，中国大陆在此方面也逐渐向“工程化规模应用”方向发展。本文主要对太阳能与建筑一体化在应用原则、存在的问题、相应建议等方面加以阐述，并对其发展前景做出展望。

关键词：光伏；光热；太阳能建筑一体化

中图分类号：TU18 文献标识码：A 文章编号：1674-3024（2016）22-0090-01

1太阳能建筑一体化应用原则

1.1光热。（1）采用“光热-体化”的建筑应该积极地利用太阳能。（2）应充分将其设计顺应一系列主客观条件，对其材料、构造、形式加以综合分析后再行选择。（3）立面分格应适应室内空间组合，力求和建筑外观形式、室内功能和视觉相互协调。（4）宜和供热水、供暖、供水体系形成“一体”。（5）太阳集热器应充分利用建筑中相应构件布置，以南向安装为主。（6）光热系统介质、设备总重量应纳入相应结构计算荷载。（7）应进行太阳热水系统设计方面的经济技术分析，充分考虑各方面要求和规定。

1.2光伏。在此方面主要包括绿色建筑设计理念、集成太阳能工程技术与传统建筑构造、全过程协同控制、智能结合外围护结构、分析其生命周期内社会与经济费用等。

1.3太阳能与建筑一体化适用对象。主要适用于能够与建筑同步施工、设计的新建绿色建筑，民用、工业建筑，绿色、节能建筑改造项目等。

2存在的问题及建议

2.1光热。在光热行业，原有的竞争多集中于价格层面，概念炒作甚嚣尘上，但实质性的技术、服务创新则极少。而在如今，太阳能光热行业市场竞争升级局面造成的“技术战”必然日趋升级，不少企业借此来不断研发先进技术，以此来引领行业转型，构建核心技术竞争力。

2.2光伏。

2.2.1技术方面。目前，国际上晶体硅高效电池商业化效率已超过20%，但中国大陆依旧处于空白；国际上铜铟镓硒、碲化镉薄膜电池已经产业化，而中国大陆尚无商业化生产线；新型电池尚未掌握相应技术、生产柔性、高倍聚光、晶体/薄膜硅异质结电池技术，前沿技术（全光谱、黑硅电池）研究也落后于国际先进水平。

在光伏直流并网、区域建筑光伏、光伏微网、大型并网光伏电站等系统的并网技术、功率预测、关键设备、设计集成等方面尚不及国际先进水平，尚缺少综合利用经验。

2.2.2产业方面。目前，光伏产业链有“上游小下游大”这一问题的存在，缺乏应有的产品设备设计、制造能力。很多晶体硅电池的关键设备性能尚落后于国际先进水平，缺乏具备自动化程度的成套生产线；薄膜电池关键设备严重依赖进口。整线集成解决方案缺失。

2.2.3建议。欲对太阳能与建筑一体化建设有所推进，首先应对政策法规加以完善，应及时出台相关文件，加大此方面的政策支持力度；要对经济杠杆予以充分利用以调动开发商积极性；提升技术研发力度，解决其散热性、安全性等方面问题，对系统智能化、集成化程度予以提升；加强人才建设，尤其要加强培养建筑、机械、电磁学、光学等学科人才和产品开发设计、施工安装人员的培养；以“全寿命周期成本”在社会、经济层面评价工程，政府也应在推广“全寿命周期成本”的过程中，给予政策扶持。

3前景展望

3.1中国的可持续发展战略。中国大陆的建筑面积在如今平均每年增加20亿m²——就数量而言，全社会总能耗中建筑能耗占比已近1，3，而在城市化进程加快的过程中，建筑能耗也将进一步增长。提升建筑领域中可再生能源的“规模化应用”，是调整用能结构、降低能耗的一个主要措施。《可再生能源中长期发展规划》中也提到：到2020年，中国大陆范围内屋顶光伏发电项目总容量将达到100万KW，数量达到2万个。

3.2中国的经济发展。截至2014年，中国大陆的GDP总量已经接近了60兆元人民币的国模，GDP也获得了高达7.8%的增长率；全社会也完成了近40兆元人民币的固定资产投资，同比增长近21%；全国范围内有近8兆元人民币的房地产开发投资，同比上升16.2%；从上世纪70年代末至今，中国大陆经济发展成就堪称举世瞩目，也奠定了中国大陆发展太阳能建筑一体化这一方面的基础。

3.3中国太阳能产业的发展。2015年，中国大陆的太阳能热水器获得了高达44730MW的年生产量，和2014年相比上升了约11%，按照专业研究机构提供的数据，2015年中国大陆已经拥有约为4.5GW的光伏装机容量，和2014年的2.89GW相比，获得了55.7%的增长率。在近段时间内召开的“全国能源工作会议”房中，国家能源局确立了光伏发电装机目标，并出台了关于《国务院关于印发能源发展“十三五”规划的通知》，将其装机容量目标定位为25GW——中国大陆光热、光伏产业在如今的不断向前推进，给太阳能建筑一体化提供了坚强后盾。

3.4行业发展前景展望。近段时间里，中国大陆太阳能技术发展迅速，同时也对着绿色建筑、建筑节能减排等方面的快速发展，应用太阳能建筑一体化获得了不小的便利。中国大陆的建筑为数众多，若可以充分考虑环境能源技术，并借助于可以充分保证环保的太阳能建筑组件，往往可以很好地对太阳能一体化建筑的发展产生促进作用，借鉴此方面发达的国家和地区的经验，在设计建筑主体之前，将太阳能与建筑设计彼此融合的做法颇为值得肯定和期待——和并网发电一样，最终必然会在太阳能应用方面成为主流，在未来，中国大陆在太阳能建筑一体化这一层面必然会占有巨大的发展空间。中国大陆目前我国现有500亿m²的建筑面积之内，有近1/4者需加以节能改造。要对此目标加以实现，必然会采取太阳能建筑一体化系统。后者也正因此获得了颇为广阔的市场发展前景。而太阳能技术正从“示范工程应用”层面逐步向“工程化规模应用”的方向快速发展。