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当前国内外建筑中太阳能能源利用的现状分析
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【摘要】文章介绍了国内外当前建筑中太阳能能源的利用现状，并对它们进行了比较分析，希望太阳能的利用能引起社会各界的重视。（参考《建筑中文网》）
【关键词】太阳能；光伏屋顶系统；被动式太阳房
太阳能是一种可持续利用的清洁能源，在寻求人类社会持续发展的进程中，节能建筑对太阳能的利用日益受到世界各国的重视。下面就介绍一下世界上主要国家对太阳能的利用状况：
一、美国建筑中太阳能能源利用的现状
美国作为一个发达国家，建筑用能已占全国总能耗的30%-90%，对经济发展形成了一定的制约作用。因此，美国太阳能建筑的发展极为迅速。
为了减少能耗，降低污染、调整能源结构，实现环境保护的可持续发展，美国对太阳能作了积极的探索，其中“百万太阳能屋顶计划”就是规模最大、涉及部分最多、正在逐步实现的项目计划。该计划是美国面向21世纪的一项由政府倡导、发展的中长期计划。这一计划的实施，到2010年将在100万个屋顶或建筑物其他可能的部位安装太阳能系统，包括太阳能光伏发电系统、太阳能热水系统和太阳能空气集热系统。这一计划的实现，太阳能技术的应用将进一步扩大，达到减少温室气体排放，扩展能源选择，创造新的高新技术工作岗位等目的，给美国带来相当可观的环境效益和经济效益。到2010年，百万屋顶计划将生产相当于2-3个燃煤发电厂的电力，不仅满足建筑物自身的电力需求，而且有的地方已经在出售由太阳能所产生的电力。
最近，美国科学家又把寻找新能源的目光投向了浩瀚太空。科学家设想，通过向太空发射带有能量搜集装置的卫星，装置在巨型卫星上的太阳能电池板可以搜集太空能量，并将其搜集的能量转化为微波传送回地球，再转化为直流电，从而为人类提供“廉价、清洁、安全、可靠、可持续、可增加”的能源。
二、日本建筑中太阳能能源利用的现状
作为世界第二大经济体，日本是世界上主要能源消耗大国，而且其能源严重依赖进口。但是近年来日本节能技术使能源利用效率大幅提高，新能源开发利用出现扭亏为盈的、倍增趋势。
在太阳能利用领域，日本居民光伏屋顶系统到2003年底，总计安装88.7万千瓦，日本政府计划到2010年总计安装482万千瓦。
在日本，普通的居住小区对节能十分重视，太阳能利用比较普遍。对居住小区的节能工作由日本建设省颁布建筑法规与规范做了明确的规定。在建筑物的保暖节能方面，规范中对建筑物的围墙结构、分层厚度及选用保暖材料等均作出具体的规定。在采光方面，也有许多具体的节电措施。在节电方面，日本居住小区中比较普遍地应用太阳能，它大多属于被动式太阳房系统。通过屋顶吸阳板高效率地采集太阳能，通过自身的太阳能电池自动控制系统，根据室内房间需要自动地向室内输入热（冷）风同时可以供应热水。居住小区的太阳能利用不仅可以节省电能，同时也可以改善、保护和优化环境，是一种新的绿色能源，也是小区建设中符合可持续性发展节能的一个方向，因此备受日本政府的重视、支持和鼓励。
三、欧洲各国建筑中太阳能能源利用的现状
欧美国家对太阳能开发和利用走在世界的前列。在太阳能的利用过程中，热利用技术是很重要的一块内容，针对太阳能热水系统初始投资大，回收时间较长，尚未制定用于太阳采暖的标准以及一些决策者对太阳能知识不了解，太阳能热水系统还未完全被消费者接受等问题，欧洲一些国家克服障碍，推动太阳能热水器的应用。
现在欧洲一些国家普遍认为被动式太阳能采暖技术将成为本世纪建筑设计的趋向，世界上普遍认为使用“热泵”具有节约能源、节约材料、减轻城市空气污染等优势，对建筑供热是一种很有发展前途的热源设备。将热泵与太阳能集热器联合运行，这样可以解决冬季太阳能供热中存在的水温低、利用时间短、利用经济性差等问题。
德国建筑学家设计制造成功一种向日葵式的旋转房屋。它装有如同雷达一样的红外线跟踪器，只要天一亮，房屋上的马达就开始启动，使房屋迎着太阳缓慢转动，始终与太阳保持最佳角度，使阳光最大限度地照进屋内。夜间，房屋又在不知不觉中慢慢复位。这种建筑能够充分利用太阳能，保证房屋的日常供热和用电，又能将光能储存起来，供阴雨天和夜晚使用。
法国对太阳能的利用也逐步发展。法国国家实用技术研究所最近发明的一种建筑外墙玻璃可以同时起到太阳能热水器的作用，这一研究成果非常适合目前法国提倡的建筑节能要求。法国政府通过改善房屋结构和利用自然能源。达到节省电能和保护环境的目的。利用太阳能将水加热是法国政府重点支持的建筑节能技术之一。
我国的第一幢被动式太阳房建成于1977年，地点在甘肃省民勤县，是一栋南窗直接受益结合实体集热蓄热墙的组合式太阳房。在20世纪80年代初，又通过国际合作项目，如中德新能源村、联合国开发署支持的甘肃太阳能采暖降温研究基地的建立使太阳房得到进一步发展。在“六五”、“七五”、“八五”，包括到“十一五”期间，国家科技攻关计划中都列入了太阳能建筑项目，取得了一系列成效。
当前，我国被动式太阳房已进入规模普及阶段。由群体太阳能建筑向太阳能住宅小区、太阳村、太阳城发展。特别是常规能源相对缺乏、经济相对落后、环境污染比较严重的西部地区，发展速度更为迅速，有的地区年平均递增率达15%。各地还制定了包括推广太阳能建筑的阳光计划，如投资额达4.28亿元的兰州市“阳光计划”，甘肃省临夏市建成了占地9.8公顷、建筑面积9.2万扩的太阳能小区，以及西藏计划投资900万元资助新建太阳房27万平方米等大型工程项目。
另外 ，我国首座全太阳能建筑已在北京落成，其占地8000平方米。该全太阳能建筑，主体建筑室内的洗浴、供热、供电等所有能源都由太阳能来提供。太阳能新村建筑南墙、屋顶坡面等位置都安装着数个太阳能集热器。这些集热器在夏季可为空调设备提供驱动热源，在冬季可为采暖提供保障。此外，建筑内还安装了全国最大的太阳能发电系统，投入运营后可提供50千瓦的电力，满足日常用电所需。该工程是奥运场馆的试验性建筑，并且今年我国奥运场馆的部分项目也将使用太阳能技术。
当然，我国太阳能建筑开发利用的过程中也存在一定的问题，与国外太阳能利用比较成功的国家相比，还存在很大的不足，如人们对太阳能利用认识不高，开发商缺少积极性，而对于已建的一些太阳房由于档次太低，功能单一，重社会效益，轻经济效益，形成缺钱的建不起、有钱的不愿建的局面。另外，太阳能热水器到处乱装，与建筑缺乏统一性，破坏建筑外观也是太阳能利用中的一个很大的问题。
针对目前存在的问题，今后我国发展太阳能建筑应注意以下几点:一、 加强宣传，提高人们对开发利用太阳能和其它可再生能源重要性的认识。由主管部门负责组织实施及提供技术支持，充分利用现有的科研成果，加快太阳房发展步伐。二、 发展多层次多功能太阳房，以满足不同的需要。高档太阳房具有采暖、空调、供热水和供电等功能；中档太阳房可以用燃油炉和电暖器作为辅助热源，与太阳能互补；低档太阳房采用被动太阳房，再增加一套太阳能热水器。对于新建建筑，解决的办法是预先将太阳能装置的布置考虑到建筑设计中去，实现太阳能系统与建筑的一体化。对于既有建筑，要考虑利用建筑的既有设施，进行改造，达到节能的目的。
目前，在江苏，浙江，安徽，山东和北京等地已有一些太阳热水器生产厂商主动联合当地的建筑设计院进行太阳热水器与小区住宅一体化设计的试点和示范,取得了较好的效果。
总之，太阳能在降低建筑能耗上的作用是不可低估的，相对其他可再生能源来说，太阳能具有一些特有的优势，更利于与建筑结合，应用到建筑领域，因而大力发展太阳能是我国乃至全世界发展可再生能源、实现建筑能源管理的重要方向。
【参考文献】
[1]云端.国外太阳能利用状况[J].建筑，2008，（5）.
[2]王乃粒.日趋看好的家庭太阳能发电系统[J].世界科学，2007，（1）.
[3]朱棣文.太阳神计划[J].世界科学，2008，（1）.
[4]钟昂.太阳能部落面临大考验[J].中国乡镇企业，2007，（2）.
来源: 《建筑中文网》.
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200802/10241.htm
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