太阳能与建筑融合，一体化设计不容忽视
2018-01-09
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近年来，我国大力推动太阳能与建筑一体化，在民用建筑、公共建筑以及工农业建筑中，太阳能光热技术得到了广泛应用。据统计，截止到2016年底，我国太阳能热水器的普及率已达到60%，行业保有量约4.4亿平方米，全球75%的太阳能热水器安装在我国。然而，在各地已经落地的太阳能与建筑一体化项目中却出现了不少用户不买账的问题。
近日，国际铜业协会、imsia国际金属太阳能产业联盟等单位联合研究成果《2015年~2016年世界太阳能光热发展报告》（以下简称《报告》）正式发布。《报告》显示，在宁波某小区，业主联合签名要求拆除开发商赠送的太阳能热水器。在北京某小区，业主入住后两年里，分户式太阳能集热系统陷入几乎无法使用的尴尬境地。在杭州一小区，配套赠送的“连体”太阳能热水器成了摆设。在安徽某小区，太阳能作为开发商赠送的“绿色福利”遭到200多户业主的集体嫌弃……同时，太阳能光热系统的实际节能效果远未达到设计要求的现象也不少。有关调查显示，很多项目，设计为50%~60%太阳能光热利用率，实际节能效果只有30%左右。
“很多项目虽然都做到了同步设计、同步施工、同步运营，但是最后的效果很差，原因是多方面的。”imsia国际金属太阳能产业联盟秘书长黄俊鹏说：“只有在小区入住率超过80%时，开发商和物业才会开机运行太阳能系统，而太阳能热水系统最怕的就是长期空晒。很多时候，系统还未正式启用，就已经坏了或是老化。此外，太阳能光热行业门槛低、低价中标等因素也影响了太阳能系统的品质。”
同时，黄俊鹏指出，规划设计对太阳能热水系统的应用也有影响。系统设计不合理，如集热器面积不足、水箱体积不匹配、参数设计不合理等，都会导致系统后期运行出现问题。他认为，在项目设计阶段就要考虑到太阳能热水系统的类型、集热器面积的选择和安装位置、水箱选择和安装位置以及膨胀罐、管材、辅助能源等，并确定合理的系统基础参数和太阳能保证率。“然而，在实际工程中，建筑设计师大多是把太阳能设计推给厂商，并不是自己设计。”现实中，建筑设计完成后、进入施工阶段才采购太阳能设备的现象也并不少。
目前，我国太阳能光热面积已居世界第一，但在千人拥有量方面，刚进入世界前十名，未来市场发展潜力巨大。根据国家能源局发布的《太阳能发展“十三五”规划》，到2020年底，我国太阳能热利用集热面积达到8亿平方米，这意味着未来4年太阳能光热系统的安装面积要翻番。虽然全国已有20多个省市出台了太阳能建筑应用的强制或者鼓励政策，但是在城市里，太阳能可利用的面积就像建筑用地一样是一种稀缺资源，可利用的太阳能集热面积十分有限，每个建筑也只有有限的阳台面积和屋顶面积可以利用。如何充分利用稀缺的资源，最大限度发挥太阳能的作用助力建筑节能？如何从政策推动发展到真正关注太阳能的实际节能效果，给消费者带来更加舒适、便捷的生活热水体验？太阳能与建筑的一体化，还需要太阳能行业与建筑界的携手与融合。
上海三湘（集团）设计管理部总经理助理李力群指出，目前，太阳能生产企业以及以太阳能为中心的整个产业链都过于专注自己的产品，而未把太阳能的技术升级和系统升级融入到整个建筑节能中。“具体到每个项目中，如何选定太阳能系统？是选择集中集热分户计量的方式，还是采用分布式等方式？在建筑方案设计初期就要讨论，同时在规划设计时就要研究太阳能系统的布局，还要对建筑立面太阳能日照时数进行分析，之后再反过来推算太阳能集热板的安装方式和布局。由于建筑的寿命是70年，太阳能产品的寿命是20年左右，设计阶段还要为太阳能系统检修和维护预留位置。”
清华大学建筑学院韩冬辰博士认为，太阳能与建筑一体化是一个从设计到制造、再到建造，然后制造与建造并轨的复杂过程。设计师不仅要懂得建筑设计，还要了解太阳能产品和系统，要对安装、施工及后期的运营维护通盘考虑，才能实现真正的太阳能与建筑一体化。在方案设计中，为了验证设计的可靠性，还应对太阳能系统、建筑能耗等进行系统模拟，根据数据来对设计方案进行修正。
此外，黄俊鹏认为，虽然目前太阳能与建筑一体化的标准已经不少，但是真正对开发商和设计师具有实际指导和参考意义的标准还存在空白，急需制定和完善。
