管理實務(wù)之太陽能建筑應(yīng)用發(fā)展方向和對策(2)

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三、中國太陽能建筑應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展方向和對策
    要提高我國太陽能建筑應(yīng)用水平,需要太陽能產(chǎn)業(yè)界和建筑業(yè)界的協(xié)作和共同努力,發(fā)揮各自優(yōu)勢,二者缺一不可。太陽能產(chǎn)業(yè)界要致力于改善所制造產(chǎn)品的質(zhì)量,使之符合與建筑結(jié)合的要求,并努力提高自身的技術(shù)創(chuàng)新能力;建筑業(yè)界則應(yīng)改進建筑設(shè)計,使設(shè)計適合于太陽能設(shè)備或部件的應(yīng)用,并努力提高施工水平,保證太陽能設(shè)備和部件的安裝質(zhì)量。
    "十一五"期間太陽能建筑應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)主要針對五個發(fā)展研究方向:太陽能光熱、光電利用與建筑結(jié)合應(yīng)用技術(shù);規(guī)?;么蟆⒅行吞柲芄?、采暖優(yōu)化設(shè)計技術(shù);太陽能供熱水、采暖、空調(diào)全年綜合應(yīng)用三聯(lián)供技術(shù);太陽能與其它能源在建筑中綜合利用的集成技術(shù);被動太陽能建筑設(shè)計技術(shù)。應(yīng)通過產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合進行科技攻關(guān),來解決這些制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù),并結(jié)合已經(jīng)頒布實施的《可再生能源法》,出臺相應(yīng)的引導(dǎo)政策和激勵措施。為推進太陽能建筑應(yīng)用的技術(shù)進步,統(tǒng)一太陽能產(chǎn)業(yè)界和建筑業(yè)界的認識,確定企業(yè)產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新和太陽能建筑應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的正確方向,十分必要。
    1、太陽能熱水器(系統(tǒng))與建筑相結(jié)合我國人口眾多,多層和高層建筑是住宅建設(shè)的主流,要使太陽能熱水系統(tǒng)真正與建筑相結(jié)合,必須逐步改變現(xiàn)在為每家每戶單獨安裝太陽能熱水器的作法,而代之以在每棟建筑上安裝大型、綜合的太陽能熱水系統(tǒng),統(tǒng)一向各家各戶供應(yīng)熱水,并實行熱水計量收費。太陽能熱水系統(tǒng)的建筑一體化應(yīng)該符合目前我國的實際情況和技術(shù)水平。從保護和促進廣大太陽能熱水器企業(yè)的積極性出發(fā),可從兩個方面提出對太陽能熱水系統(tǒng)建筑一體化的基本要求:
    (1) 集熱器的安裝方式:應(yīng)作到能貼附在坡屋頂上、墻面上,作為陽臺欄板,或排列在平屋頂上的集熱器陣列可被完全遮蔽,不影響立面美觀。
    (2) 系統(tǒng)設(shè)計:要求太陽能集熱器本體和儲熱水箱分離,水箱放在室內(nèi)——設(shè)備間、閣樓等,而不放在室外——如屋頂上;集熱系統(tǒng)采用機械循環(huán)方式,有自動控制系統(tǒng),保證全年穩(wěn)定供水。
    一旦太陽能熱水系統(tǒng)在新建建筑上普遍實施建筑一體化安裝,目前應(yīng)用最廣泛的緊湊直插式太陽能熱水器將會被淘汰出大、中城市市場??纱笾聦⑻柲軣崴到y(tǒng)劃分為兩大分系統(tǒng)——太陽能集熱系統(tǒng)和熱水供應(yīng)系統(tǒng),每一分系統(tǒng)都有其需要解決的相關(guān)技術(shù)問題。太陽能集熱系統(tǒng)的主要部件有太陽能集熱器、輔助加熱或換熱裝置、儲水箱(采用容積式換熱器或即熱式熱水鍋爐等輔助熱源時可取消水箱)、循環(huán)管路、循環(huán)泵、控制部件和控制線路。在這些部件中,除太陽能集熱器外,其余部件都是在常規(guī)建筑水暖設(shè)計中經(jīng)常采用的成熟產(chǎn)品,所以這里的關(guān)鍵是要改善太陽能集熱器的性能、質(zhì)量,使之適應(yīng)建筑一體化的要求。
    這種太陽能熱水系統(tǒng)是有壓系統(tǒng),所以首先要提高太陽能集熱器的承壓性能;其次,集熱器應(yīng)能抗凍、抗雨雪、抗冰雹,其結(jié)構(gòu)形式應(yīng)方便維護修理,應(yīng)能方便更換損壞的部件;應(yīng)具有良好的密封性,不滲漏;其規(guī)格、尺寸能與常規(guī)建筑材料的模數(shù)相匹配,同時,熱性能指標(biāo)不應(yīng)有過大的衰減。另一分系統(tǒng)——熱水供應(yīng)系統(tǒng)由配水循環(huán)管路、水泵、控制閥門和熱水計量表組成,與常規(guī)的生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)相同,可按相關(guān)規(guī)范的要求進行設(shè)計。
    只要做到在房屋設(shè)計之初就同步進行太陽能熱水系統(tǒng)的設(shè)計,解決相關(guān)的建筑一體化設(shè)計問題并不困難。為不破壞建筑物的美觀,可對建筑立面設(shè)計做相應(yīng)處理;結(jié)構(gòu)計算需考慮太陽能集熱器的運行負載,同時預(yù)埋構(gòu)件以保證集熱器安裝的強度要求,并在安裝支架后再做防水層施工;集熱器和普通建材結(jié)合部位的防水、排水、防滲漏處理,合理設(shè)置管道走向,預(yù)留管井以設(shè)置配水管道;因地制宜選擇合適的輔助加熱(換熱)設(shè)備和合理的控制手段等,都可以通過太陽能集熱器生產(chǎn)企業(yè)、相關(guān)建材生產(chǎn)企業(yè)、工程設(shè)計人員和建筑施工企業(yè)的互相配合下妥善解決。在設(shè)計系統(tǒng)時,還應(yīng)注意不可片面追求過高的太陽能保證率,使太陽能集熱器的面積過大,給建筑一體化造成困難。此外,政府應(yīng)該出臺相應(yīng)的引導(dǎo)政策和激勵措施,鼓勵房地產(chǎn)開發(fā)商投資建筑一體化的太陽能熱水系統(tǒng)。隨著人民生活水平的不斷提高,具有24小時供應(yīng)生活熱水功能的商品住宅越建越多,今后供熱水會逐步成為住宅的必備功能,無論從節(jié)能還是環(huán)保角度來看,太陽能熱水系統(tǒng)都有其明顯的優(yōu)勢。初投資增加不多,運行費用卻大大節(jié)省,而且包含了"綠色建筑"的概念,既能給房地產(chǎn)開發(fā)商帶來新賣點,又能減少物業(yè)管理部門的日常開支,對國家、企業(yè)和用戶都有好處。
    2、太陽能供暖、空調(diào)系統(tǒng)規(guī)?;么蟆⒅行吞柲芄帷⒉膳夹g(shù)和利用太陽能冬季采暖,夏季空調(diào)、全年供應(yīng)熱水的三聯(lián)供技術(shù)是今后太陽能熱利用技術(shù)在建筑中應(yīng)用的主要發(fā)展方向,而被動太陽能建筑設(shè)計技術(shù)是基礎(chǔ),因為必須首先大幅度降低太陽能采暖空調(diào)建筑本身的能耗需求。太陽能熱利用系統(tǒng)的關(guān)鍵部件是太陽能集熱器,與太陽能熱水系統(tǒng)相比,太陽能供暖、空調(diào)系統(tǒng)對太陽能集熱器的熱性能提出了更高的要求。太陽能供暖系統(tǒng)是在冬季使用,環(huán)境氣溫較低會加大集熱器的熱損失,夏季空調(diào)使用的吸收式制冷機需要高溫水作熱源,要求集熱器產(chǎn)生至少85℃以上的熱水,而目前國內(nèi)的集熱器產(chǎn)品主要是為適應(yīng)太陽能熱水的使用要求,用于太陽能供暖、空調(diào)系統(tǒng)時的熱效率較低,直接影響了系統(tǒng)的效益。所以,開發(fā)可適用于太陽能供暖、空調(diào)系統(tǒng)的中、高溫太陽能集熱器至關(guān)重要,也是獲得本次活動自主創(chuàng)新優(yōu)勢企業(yè)今后的努力方向。
    平板型太陽能集熱器由于本身的材質(zhì)、結(jié)構(gòu),工作壽命較長,與建筑結(jié)合的外觀更受建筑師青睞,可應(yīng)用于各類系統(tǒng)等,在太陽能系統(tǒng)的建筑一體化方面具有一定的優(yōu)勢。國外平板型太陽能集熱器占有90%以上的市場份額,在大型的區(qū)域供熱太陽能供熱、采暖系統(tǒng)中都是使用平板型太陽能集熱器,而我國卻長期存在平板型集熱器只能在冬季溫和南方地區(qū)使用的誤區(qū),這是不合理的,特別在用于太陽能供暖系統(tǒng)時,高性能平板集熱器完全能夠滿足要求。所以,研制開發(fā)中、高溫太陽能集熱器,不能只關(guān)注真空管型集熱器,也要重視平板型集熱器。我國具有技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢的太陽能集熱器企業(yè)大多是生產(chǎn)真空管型集熱器,使得國內(nèi)對高性能平板集熱器的技術(shù)開發(fā)力量顯得比較薄弱,今后這種局面應(yīng)該逐步扭轉(zhuǎn),希望有研發(fā)實力的企業(yè)能在提高國產(chǎn)平板集熱器的性能質(zhì)量方面有所作為。
    太陽能供熱、采暖系統(tǒng)的規(guī)模化應(yīng)用是降低我國建筑采暖能耗的重要途徑,目前城鎮(zhèn)建筑消耗的采暖用能達每年1.3億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,以采暖太陽能保證率30%估算,每年的采暖節(jié)煤量約為0.4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,相當(dāng)于我國2004年煤產(chǎn)量的3%左右,節(jié)能潛力巨大。為提高太陽能供熱、采暖系統(tǒng)的太陽能保證率,研究開發(fā)短期和季節(jié)蓄能新技術(shù)十分必要。蓄存春、夏、秋季太陽熱能用于冬季采暖,可以提高太陽能供熱、采暖系統(tǒng)的節(jié)能效益,做到全年綜合利用,對我國北方冬季寒冷、夏季涼爽的地區(qū)特別適用。
    應(yīng)根據(jù)建筑所在地的氣候特點、居民生活習(xí)慣、經(jīng)濟發(fā)達水平等因素確定太陽能供熱、采暖、空調(diào)的綜合利用方式;冬季溫暖的華南夏熱冬暖地區(qū)為供熱水、空調(diào)系統(tǒng);而在北方采暖區(qū)和中部夏熱冬冷地區(qū),則需冬季采暖、夏季空調(diào),全年供熱水;西部貧困地區(qū),現(xiàn)階段是以建設(shè)被動式太陽能建筑為主。
    在我國北方的西部欠發(fā)達地區(qū),推廣被動式采暖太陽房,對解決農(nóng)、牧民群眾的冬季采暖問題,具有重大意義;但現(xiàn)在被動太陽房的形式比較單一,效果也不能完全令人滿意,應(yīng)開拓思路,與生物質(zhì)能等其他可再生能源綜合利用,與風(fēng)力發(fā)電相結(jié)合,將會有良好的應(yīng)用前景。位于長江中、下游流域的夏熱冬冷地區(qū),夏季氣候炎熱,冬季陰冷,兼有冬季采暖和夏季空調(diào)的要求,受過去我國經(jīng)濟發(fā)展水平低的限制,未將該部分地區(qū)劃為采暖區(qū),現(xiàn)在受常規(guī)能源供應(yīng)形勢的約束,也不可能將該部分地區(qū)納入采暖區(qū),該地區(qū)是目前我國經(jīng)濟最為發(fā)達的地區(qū),具有利用太陽能新技術(shù)的投資優(yōu)勢,所以應(yīng)成為實施太陽能采暖、空調(diào)建筑示范工程的首選地區(qū)。
    3、太陽能并網(wǎng)光伏技術(shù)與建筑結(jié)合降低光電池、逆變器的制造成本,開發(fā)能與光電池有機結(jié)合的新型建材,解決并網(wǎng)問題,是推進光電太陽能建筑發(fā)展的關(guān)鍵;而要降低成本,產(chǎn)品必須要有一定的生產(chǎn)批量,所以拓寬應(yīng)用范圍是當(dāng)務(wù)之急,不能因為目前光電太陽能建筑的高投資就止步不前。開拓市場可以重點抓兩個方面,一是解決偏遠無電地區(qū)的照明及用電;二是針對特殊用途建筑,例如奧運場館等標(biāo)志性建筑、旅游度假村、邊海防營房等,建設(shè)光熱、光電綜合利用太陽能建筑。后者更為重要,只有解決了光熱、光電綜合利用實用技術(shù),才能增加太陽能光電池的市場競爭力。