（中国能源建设集团陕西省电力设计院有限公司 陕西西安 710054）
摘要：随着我国经济的高速发展，能源紧缺和环境污染成为制约我国经济社会可持续发展的两个日益突出的问题。开发利用新能源和可再生能源成为当务之急，也是人类面临的必然选择。太阳能具有清洁、可再生、量大等特点，是世界各国发展新能源的重点之一。目前我国建筑能耗已占社会总能耗的30%左右，并随着城市化进程的加快，有继续增涨的趋势。因此，采取合理、有效的技术措施将太阳能利用与建筑有机地结合起来———太阳能光热建筑一体化，提高热能利用效率，对缓解我国能源和环境问题有着重要的意义。
关键词:太阳能光热一体化建筑；可再生能源；节能
一、太阳能光热建筑一体化概述
1.1太阳能光热利用的技术类型
太阳能光热的利用在建筑中有十分广泛的前景。其应用领域包括提供生活热水、改善室内空气品质、利用光热发电以及通过空调系统改善室内舒适度等。
1.1.1太阳能热水系统
太阳能热水供应系统是目前我国太阳能热利用最成熟的方法，它把太阳能转化为热能，将水从低温加热到高温，以满足人们在生产、生活中的使用。太阳能热水系统是由集热器、储水箱及相关附件组成，把太阳能转换成热能主要靠集热管。集热管受阳光照射面温度高，背阳面温度低，使管内的水产生温差，利用热水上浮冷水下沉的原理，使水产生循环而得到所需的热水(图1)。
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1.1.2太阳能通风系统
太阳能通风是一种热压作用下的自然通风措施。它利用太阳辐射增大进出口空气的温差，提供空气流动的浮升力，达到增加室内通风风量降低室温的目的。比较典型的太阳能烟囱主要有3种:Trombe墙体式、竖直集热板屋顶式和倾斜集热板屋顶式。以Trombe墙体式太阳能烟囱为例(图2)，其通风量受到诸多因素的影响，如太阳辐射强度、空气通道宽度、烟囱进出口宽度以及烟囱高度等。
1.1.3太阳能光热发电系统
太阳能光热发电是指利用大规模阵列抛物或蝶形镜面收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，结合传功汽轮发电的工艺，从而达到发电的目的。采用光热发电技术，避免了昂贵的硅晶光电转换工艺，可以大大降低太阳能发电的成本。而且，这种形式的太阳能利用还有一个其他形式的太阳能转换无法比拟的优势，即太阳能所烧热的水可以储存在巨大的容器中，在太阳落山后几个小时仍然能够带动汽轮发电。
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1.1.4太阳能光热空调系统
在太阳能转换成热能后，人们不仅可以利用这部分热能提供热水和采暖，而且还可以利用这部分热能提供制冷空调。首先是将太阳能转换成热能(或机械能)，再利用热能(或机械能)作为外界的补偿，使系统达到并维持所需的低温(图3)。
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太阳能制冷空调的优点主要是季节适应性好、环保、噪声低、利用率高，同一套太阳能吸收式空调系统可以将夏季制冷、冬季采暖和其他季节提供热水3种功能结合起来，做到一机多用，四季常用，从而可以显著地提高太阳能系统的利用率和经济性。
1.2太阳能光热建筑一体化的特点
1.2.1有机统一、美观协调
太阳能光热建筑一体化技术把太阳能的利用纳入环境的总体设计，把建筑、技术和美学融为一体。太阳能设施与建筑工程同步设计、施工，同时投入使用，成为建筑的一部分。并且相互有机结合，取代了传统太阳能结构对建筑外观及城市景观所造成破坏(图4)。
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1.2.2节约资源、经济高效
将太阳能集热装置安装在建筑的屋顶或南立面上，不需要额外占地，节省了大量的土地资源;同时，就地发电上网和供应热水，不需要另外架设输电线路和热水管道，减少大量的经济支出;太阳能设施还可以完全取代或部分取代屋顶覆盖层，与传统太阳能热水器相比，不仅节约成本，还能充分利用屋顶面积，提高太阳能利用率。
1.2.3安全适用、清洁环保
太阳能光热建筑一体化不仅能以覆盖式用于平屋顶，还能以镶嵌式用于坡屋顶(图5)。太阳能产品在使用中无污染、无噪声，不仅可以减少常规化石能源的使用，节能环保，而且使用安全，寿命长，为人们创造一个安全、高舒适性的生活环境，提高了生活水平。
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二、对太阳能光热建筑一体化的展望
我国的太阳能利用处于世界领先地位，太阳能热水器的生产和应用规模都是世界最大的。但太阳能光热系统在室内温度调节、通风、发电等方面的利用技术还有待改进。因此，我们需要进一步扩大太阳能的普及范围，提高利用水平并发掘新的应用领域。这也是世界太阳能热利用的一个重要发展方向。欧美发达国家纷纷建造综合利用太阳能示范建筑，实验表明，太阳能建筑节能率75%左右，是一个非常具有发展前景的领域。
对于城市中利用太阳能光热系统，一个重要的技术问题就是在满足太阳能热利用的基本要求，同时实现建筑基本功能如防水和结构功能等的基础上，使其和建筑结构完美地结合起来，成为建筑的和谐一体，并尽可能增加建筑的美感，从而增加城市的整体美感。另外，对于如何在已经建成的大量城市建筑上安装太阳能热利用系统，需要加以特殊关注。以便采用合理的技术使太阳能光热建筑一体化成为我国既有建筑节能改造的一部分。
随着太阳能利用技术的不断开发，人类社会进入了太阳能大量导入的时代。这可以使系统的价格逐渐降低，因此需对城市的建筑设计进行相应的规划。在21世纪的可持续发展社会里，太阳能相关技术的发展有望促进具有建筑文化意味的成熟型社会的形成。
参考文献
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