1. 概述
世间万物靠太阳,它不断地自我牺牲向宇宙空间辐射着无限的能量。由于煤炭石油、天然气等不可再生能源储量有限和过度开采,以及对环境的污染等多种危机给人类的生存和发展造成严重威胁,全面开发利用包括太阳能在内的清洁可再生能源势在必行。
国家《可再生能源法》鼓励单位和个人参与开发利用可再生能源,还将为太阳能产业提供专项资金、税收优惠等必要的经济支持。
社会进步和经济发展,需要能源支撑。21世纪全球矿物能源的消费量越来越大,而全球矿物能源储量却十分有限,全球能源结构必将发生根本性变化。当今占主导地位的石油将逐渐减少直至枯竭,完成其历史使命,煤炭的利用将受到限制,但考虑发展中国家发展经济的需要,在2030年前可能还会有所增长,此后将逐渐下降;核能的利用,因核安全和核废料处理技术尚未完全解决,若无技术上突破,在今后50年内发达国家会逐渐关闭核电站,太阳能和其它可再生能源将替代石油和煤炭,将以其环保、经济和可再生性迎来高速发展,逐渐成为世界能源的主角。
我国陆地每年接受的太阳能约147×108GWH。相当于5万亿吨标准煤提供的能量,约等于数万个三峡工程发电量的总和。开发利用丰富的太阳能,既是近期能源的补充,又是未来能源的基础。宁夏太阳能资源丰富,是我国太阳辐射的高能区之一,年日照3000小时以上。在全国31个省会城市太阳能可利用状况综合排序中,银川占第三位,仅次于拉萨和呼和浩特,开发利用潜力巨大。
目前国外太阳能热水器,不是采用直接加热太阳能集热器中的水的传统方法,而是普遍采用防冻液-水二次换热。这种技术解决了水冻结、结垢和集热器冻坏问题。我国的太阳能热水系统则是以真空玻璃管型太阳能集热器、紧凑式、自然循环直接式为主,大部分仍是建筑的后置部件,建筑一体化水平低,安全可靠性较差,水质卫生有隐患。过去,太阳能热水器厂商把主要精力放在产品技术的开发和市场上,忽视了产品与建筑的功能、结构和美观有机结合,从而限制了自身的发展。
太阳能与建筑一体化平板集热器具有以下技术特点:(1)平板太阳能集热器易与建筑结合,易安装在屋顶上,在设计时也比较容易将它融于建筑之中。(2)由于平板太阳能集热器的吸热板是由金属材料制成的,集热器与贮水箱的连接也采用金属零件,这样集热器和连接件都可以承受自来水和循环泵的压力。(3)平板太阳能集热器有清晰的流体通道,传热介质可以在集热器与贮水箱内的换热器间顺利流动,这样就可以通过换热器去加热贮水箱内的水,因此最适用于双循环的太阳能热水器。(4)以平板太阳能集热器为主体的家用太阳能热水器和公用太阳能热水系统,无论从整体外型、结构强度、产品性能,还是从安装调试、维护保养、运行寿命等各个角度考虑,都最适合实现太阳能与建筑相结合,因而也是最受建筑设计师欢迎的太阳能热水器产品。
2. 我市推广太阳能热水(采暖)系统与建筑一体化技术的现状
通过对目前国外及国内的平板太阳能集热技术进行认真分析,我们认为要使太阳能真正与建筑有机结合在一起,必须是从建筑设计和产品设计入手,把太阳能产品作为建筑的组成部分。包括太阳能系统的类型器件、流程等,都要同建筑材料和设备、门窗一样,以满足建筑的基本要求为前提进行设计、加工和生产,因此设计太阳能建筑应满足以下条件:
2.1在外观上,实现太阳能热水(采暖)系统与建筑完美结合,合理布置太阳能集热器。无论在屋顶、阳台或墙面都要使太阳能集热器成为建筑的一部分。
2.2在结构上,妥善解决的安装问题,确保建筑物的承重防水等功能不受影响。还应充分考虑太阳能集热器承受强风、暴雪、冰雹的能力。
2.3在管路布置上,合理布置太阳能循环管路,以及冷热水循环管路,尽量减少热水管路的长度,设计上留出所有管路的接口、通道。
2.4在系统运行上,要求系统可靠、稳定、安全,易于安装、检修、维护,合理解决太阳能与辅助能源加热设备的匹配。
2.5产品质量可靠,安装维修更换须方便。
2.6建筑本身具备蓄能条件。
结合上述要求,我们结合本地气候特点和太阳能与建筑一体化技术的发展实际,在试点研发推广中重点采用了以下技术:(1)高效低成本集热器技术,包括高效吸热涂层、高通过率盖板和密封保温技术;(2)使用太阳能集热器做屋顶、阳台拦板、幕墙的建筑一体化技术;(3)使用防冻液换热,使用燃气、电辅热;(4)大型太阳能热水(采暖)系统的集成技术。
平板集热器与热管集热器性能比较项目平板集热器热管集热器承压可承压不承压,易爆裂工程造价相对较低高和建筑物结合易与建筑物结合难与建筑物结合使用寿命20年以上10年左右有效集热面积较大小强度强度大,不易损坏强度小,易损坏
3. 推广太阳能热水(采暖)系统与建筑一体化技术的思路
太阳能清洁环保,且转化技术已经比较成熟。 用太阳能热水器举例。如果没有被对应的建筑配套采用,则老百姓你买一个,我买一个,这安一个,那安一个,既形不成规模,又影响美观,索性统一取消,极少建筑商愿意把太阳能建筑作为一个专业化的系统工程来考虑。国家有关建筑节能的政策法规出台了不少,要求建筑必须达到一定的节能标准。但建设太阳能建筑,每平方米需增加成本,在没有硬性规定的前提下,建筑商自然摇头。 如果建筑售价不变,则意味着建筑商要自己承担这部分费用;如果建筑售价提高,则会带来潜在的市场风险。这种单方面投资,社会和业主得益的模式使建筑商对太阳能建筑热情不高。若让建筑商愿意开发太阳能建筑,一是政策激励,二是市场刺激,三要强化监管。
3.1加大宣传力度,同时出台政策给太阳能建筑开发商以优惠,从社会效益和经济利益两方面促使他们加快太阳能建筑开发。建设主管部门应会同区、市有关部门,开展应用太阳能激励政策的研究和调研,选择条件成熟的试点,全面推动太阳能在建筑中的规模化应用,带动市场需求,推动产业发展。
3.2太阳能技术实现良好效果的前提是与建筑实现一体化。 在新建建筑中实现太阳能建筑一体化,需要在设计之初,就对太阳能运用加以考虑,从规划设计到施工监管以及后期的维护管理,实现“同步设计、同步施工、同步管理”的整合设计尤为重要。
3.3重点要做好建设单位和施工单位的监督检查,杜绝建设单位未经施工图审查,私自变更设计图纸中有关太阳能应用部分的设计,以及施工承包企业无专业资质等级施工,降低施工质量和降低节能标准的现象发生。