關于太陽能與建筑一體化設計的研究

侯廣明　孫宇

摘要：在綠色建筑、綠色城區的快速發展過程中，太陽能建筑一體化這一技術獲得的關注度也越來越高。目前，中國大陸在此方面也逐漸向“工程化規模應用”方向發展。本文主要對太陽能與建筑一體化在應用原則、存在的問題、相應建議等方面加以闡述，并對其發展前景做出展望。

關鍵詞：光伏；光熱；太陽能建筑一體化

中圖分類號：TU18 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3024（2016）22-0090-01

1太陽能建筑一體化應用原則

1.1光熱。（1）采用“光熱-體化”的建筑應該積極地利用太陽能。（2）應充分將其設計順應一系列主客觀條件，對其材料、構造、形式加以綜合分析后再行選擇。（3）立面分格應適應室內空間組合，力求和建筑外觀形式、室內功能和視覺相互協調。（4）宜和供熱水、供暖、供水體系形成“一體”。（5）太陽集熱器應充分利用建筑中相應構件布置，以南向安裝為主。（6）光熱系統介質、設備總重量應納入相應結構計算荷載。（7）應進行太陽熱水系統設計方面的經濟技術分析，充分考慮各方面要求和規定。

1.2光伏。在此方面主要包括綠色建筑設計理念、集成太陽能工程技術與傳統建筑構造、全過程協同控制、智能結合外圍護結構、分析其生命周期內社會與經濟費用等。

1.3太陽能與建筑一體化適用對象。主要適用于能夠與建筑同步施工、設計的新建綠色建筑，民用、工業建筑，綠色、節能建筑改造項目等。

2存在的問題及建議

2.1光熱。在光熱行業，原有的競爭多集中于價格層面，概念炒作甚囂塵上，但實質性的技術、服務創新則極少。而在如今，太陽能光熱行業市場競爭升級局面造成的“技術戰”必然日趨升級，不少企業借此來不斷研發先進技術，以此來引領行業轉型，構建核心技術競爭力。

2.2光伏。

2.2.1技術方面。目前，國際上晶體硅高效電池商業化效率已超過20%，但中國大陸依舊處于空白；國際上銅銦鎵硒、碲化鎘薄膜電池已經產業化，而中國大陸尚無商業化生產線；新型電池尚未掌握相應技術、生產柔性、高倍聚光、晶體/薄膜硅異質結電池技術，前沿技術（全光譜、黑硅電池）研究也落后于國際先進水平。

在光伏直流并網、區域建筑光伏、光伏微網、大型并網光伏電站等系統的并網技術、功率預測、關鍵設備、設計集成等方面尚不及國際先進水平，尚缺少綜合利用經驗。

2.2.2產業方面。目前，光伏產業鏈有“上游小下游大”這一問題的存在，缺乏應有的產品設備設計、制造能力。很多晶體硅電池的關鍵設備性能尚落后于國際先進水平，缺乏具備自動化程度的成套生產線；薄膜電池關鍵設備嚴重依賴進口。整線集成解決方案缺失。

2.2.3建議。欲對太陽能與建筑一體化建設有所推進，首先應對政策法規加以完善，應及時出臺相關文件，加大此方面的政策支持力度；要對經濟杠桿予以充分利用以調動開發商積極性；提升技術研發力度，解決其散熱性、安全性等方面問題，對系統智能化、集成化程度予以提升；加強人才建設，尤其要加強培養建筑、機械、電磁學、光學等學科人才和產品開發設計、施工安裝人員的培養；以“全壽命周期成本”在社會、經濟層面評價工程，政府也應在推廣“全壽命周期成本”的過程中，給予政策扶持。

3前景展望

3.1中國的可持續發展戰略。中國大陸的建筑面積在如今平均每年增加20億m²——就數量而言，全社會總能耗中建筑能耗占比已近1，3，而在城市化進程加快的過程中，建筑能耗也將進一步增長。提升建筑領域中可再生能源的“規模化應用”，是調整用能結構、降低能耗的一個主要措施。《可再生能源中長期發展規劃》中也提到：到2020年，中國大陸范圍內屋頂光伏發電項目總容量將達到100萬KW，數量達到2萬個。

3.2中國的經濟發展。截至2014年，中國大陸的GDP總量已經接近了60兆元人民幣的國模，GDP也獲得了高達7.8%的增長率；全社會也完成了近40兆元人民幣的固定資產投資，同比增長近21%；全國范圍內有近8兆元人民幣的房地產開發投資，同比上升16.2%；從上世紀70年代末至今，中國大陸經濟發展成就堪稱舉世矚目，也奠定了中國大陸發展太陽能建筑一體化這一方面的基礎。

3.3中國太陽能產業的發展。2015年，中國大陸的太陽能熱水器獲得了高達44730MW的年生產量，和2014年相比上升了約11%，按照專業研究機構提供的數據，2015年中國大陸已經擁有約為4.5GW的光伏裝機容量，和2014年的2.89GW相比，獲得了55.7%的增長率。在近段時間內召開的“全國能源工作會議”房中，國家能源局確立了光伏發電裝機目標，并出臺了關于《國務院關于印發能源發展“十三五”規劃的通知》，將其裝機容量目標定位為25GW——中國大陸光熱、光伏產業在如今的不斷向前推進，給太陽能建筑一體化提供了堅強后盾。

3.4行業發展前景展望。近段時間里，中國大陸太陽能技術發展迅速，同時也對著綠色建筑、建筑節能減排等方面的快速發展，應用太陽能建筑一體化獲得了不小的便利。中國大陸的建筑為數眾多，若可以充分考慮環境能源技術，并借助于可以充分保證環保的太陽能建筑組件，往往可以很好地對太陽能一體化建筑的發展產生促進作用，借鑒此方面發達的國家和地區的經驗，在設計建筑主體之前，將太陽能與建筑設計彼此融合的做法頗為值得肯定和期待——和并網發電一樣，最終必然會在太陽能應用方面成為主流，在未來，中國大陸在太陽能建筑一體化這一層面必然會占有巨大的發展空間。中國大陸目前我國現有500億m²的建筑面積之內，有近1/4者需加以節能改造。要對此目標加以實現，必然會采取太陽能建筑一體化系統。后者也正因此獲得了頗為廣闊的市場發展前景。而太陽能技術正從“示范工程應用”層面逐步向“工程化規模應用”的方向快速發展。