太阳能光热与建筑结合的集成方案与计费研究

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1、太阳能光热与建筑结合的集成方案与计费研究http://www.hbcas.com.cn  2010-2-220:00:00杨博雄1，尹维坊2（1.武汉大学遥感信息工程国家重点实验室，武汉，4300792.武汉百年飞龙太阳能技术有限公司，武汉，430074）   摘要：太阳能与建筑结合应用成为目前引导节能建筑发展的热点研究方向，本文结合目前太阳能集中热水系统在建筑一体化中的应用，对太阳能集中热水系统的现状和发展进行了介绍，对太阳能光热与建筑集成的几种方案及其优劣进行分析与比较，并对其所涉及到新型太阳能集热计量收费系统进行了阐述。   关键词：太阳能光热建筑结合集成计费   一、

2、太阳能与建筑一体化的现状　   太阳能与建筑一体化是太阳能光热和光电发展的趋势与潮流，因为太阳能在热水、采暖、发电等过程中都离不开建筑，都需要与建筑有机融合，纵观目前的太阳能与建筑一体化的应用，绝大多数都是“置入”、“附上”，有些是“前置”，有些是“外置”，都不是真正的有效“嵌入”，无论是分体还是平板太阳能，无论是空气能热泵还是承压水箱，都像鸡皮贴在鹅身上，都会带来一些隐性的风险，如害怕跌落、维修困难、得热效果差等等。在目前的太阳能与建筑一体化中，仅仅是联集管、箱式组合和平板集热器热水工程，有些可能是多种能源的组合应用。除箱式组合工程是与落水直插式太阳热水器原理一样靠自然循环

3、外其它都是要靠水泵定时循环或温差循环（强制循环）。水泵是太阳能集热器与储水箱做热交换的关键设备，噪声、耐温是水泵的薄弱环节，其次水垢对控制器的影响是目前那个厂家都没彻底解决的问题，因为热水工程需要稳定性、系统性和安全性，太阳能与建筑一体化需要有机融合和有效嵌入。   一是有机融合。随着中高层建筑和高层建筑在城市的崛起，“不给用、用不了、不够用”确实给太阳能与建筑一体化提供了巨大商机，真正的太阳能与建筑一体化需要在设计阶段就介入进去，因为一栋建筑东、南、西三面都能接触太阳阳光，如果将太阳能集热器有效嵌入，那么，无论是美观程度还是集热效率都将得到很大程度的提升，太阳能也真正有建筑

4、实现了一体化。   二是恒温系统。随着社会的发展，恒温热水和系统将会逐步走进未来的家庭，形式之一可能是集中供热水，分水到户，每家安装恒温热水表；形式之二是每家利用自家的墙体来有效吸收太阳能，使得室内恒温，当然，其中的控制系统是关键。   总之，太阳能与建筑一体化，需要从建筑设计环节开始就考虑到太阳能的有效嵌入，进而在施工阶段将太阳能和建筑真正融合在一块，规避“前置”和“外置”带来的风险。   二、太阳能光热与建筑一体化的发展趋势   太阳能光热与建筑一体化的发展趋势可以分成如下三个阶段：   第一步是太阳能发展的初级阶段，是单体式太阳热水器大发展时期。这个时期在技术上解决了太

5、阳能热转换、热水的储存保温、安装使用的基本技术问题。人们在使用能源的概念上，有了新的转变，认识了太阳热水器比电热水器、燃气热水器节能、省钱、安全；在市场运营上，产生了经济效益和社会效益，得到了广大用户的认可和普遍使用。   第二步就是太阳能发展的中级阶段，是太阳能与建筑一体化的发展期。这个期间又分为过渡期、成熟期（与建筑设计融合期、规范期）。在太阳能与建筑一体化的中级阶段，城市楼房上的单体式太阳热水器，逐步被太阳能与建筑一体化产品所代替，基本实现了城市太阳能与建筑一体化。太阳能与建筑一体化产品的生命周期长，这个周期要延续50~100年之久，也是太阳能行业从无序发展向规范化发展

6、的时期。规范化就是指太阳能与建筑一体化市场的运作规范化、太阳能与建筑一体化产品制造规范化、太阳能与建筑设计上规范化、设备安装规范化、热水管理规范化。   第三步就是太阳能发展的高级阶段，称为太阳能建筑时代。分为建筑设计融合期、规范期、多元化期（太阳能制冷，取暖，发电）。其中建筑设计融合期、规范期是中级产品向高级产品发展的过渡期。多元化期是太阳能建筑时代的到来。然后是漫长的太阳能建筑技术的完善、优化期，直到用太阳能完全取代矿物能源。   三、太阳能光热与建筑一体化的主要解决方案   针对目前太阳能光热与建筑一体化的发展现状，对于不同的建筑要采用不同的集热方案，基本上可分为分户集

7、热—分户水箱－分户计量、集中集热—分户水箱－分户计量、集中集热—集中水箱－集中计量、普通级联式产品工程等这么几种解决方案，下面对这几种解决方案进行详细介绍。   1.分户集热—分户水箱－分户计量l工作原理   集热器放置在阳台外部结构件上或做成空调机外挡板，水箱放在阳台里或室内，其系统工作原理如下图所示：    这种集热的方案特点为：Ø 承压型系统性能稳定，安全可靠。Ø 分户计量便于物业管理，可随住随用，无计费纠纷。Ø 可充分利用建筑外立面，解决了屋顶面积不够的难题。Ø 用户使用方便，管线较短，节约用水