太阳能建筑一体化技术的发展和前景

   图2是建材型太阳电池组件——透光型太阳电池组件构成太阳光发电幕墙的典型事例，该组件是由太阳电池芯片和双层玻璃板构成，芯片夹在玻璃板之间，芯片之间和芯片与玻璃板边端之间留有一定的间隙，以便透光，芯片面积占总面积的70%，也即透光率为30%。透过幕墙可以看到外边的景物，而从外边看，可以降低玻璃板刺眼的影响并具有一定的装饰作用，可谓一举多得。

   图3是装有屋顶一体化太阳能发电系统的别墅，太阳电池方阵采用的是普通太阳电池组件，组件之间和组件与瓦之间都有防雨措施，整个方阵代替了相应面积的瓦，可以节省一部分建造费，从外观上看也不失为一道风景。

图4是上海交通大学太阳能研究所于2001年建造的多能互补生态能源房，图中屋顶左侧部分是屋顶一体化太阳能发电系统的太阳电池方阵，屋顶右半部分是太阳集热器方阵。

如图5所示，在角钢制作的屋架上铺设防雨保温板，在防雨保温板上按一定间距固定枕木，枕木上再固定工字型材，然后按特殊的施工方法设置太阳电池组件。为了给太阳电池组件背面通风降温，在组件框架与防雨保温板之间留下了一定宽度的间隙。该设计的特点是任意一块太阳电池组件都可以随时拆卸进行单件测试或更换，而不需要拆卸螺丝或固定件。

2 建筑一体化太阳能光热利用
   根据我国的综合国力现状和消费水平，在最近几年还不可能大规模推广家用太阳能发电系统。但是我国的太阳能光热利用水平已相当高，尤其是经过太阳能工作者的多年努力，太阳能供热水市场规模已具世界第一。这一方面说明人民消费水平虽未达到购买太阳能发电系统的能力，但已经能够承受起购买太阳热水器的负担；另一方面，在收入还不高的情况下能够自觉去利用太阳能说明人民文化素质和环保意识的普遍提高。在长江南北、京沪沿线，甚至在上海这样一个高楼林立的现代化大都市的城郊接合处，都可以看到屋顶上安装的太阳热水器，时而还可以看到一些小型太阳能发电系统。可惜不管是太阳热水器还是小型太阳能发电系统，由于都是未加装饰地安装在建筑上，因此都存在与建筑和周围环境不能良好协调的问题。
   太阳集热器也可以象太阳电池组件那样融入建筑，与建筑形成一体，只是难度要相对大一些。因为集热器之间以及集热器与系统本身的连接都是通过水管来完成，需要考虑保温、保持水路畅通等问题。目前在上海和云南等地已经出现一些设计，虽然许多地方尚待改进，但至少迈出了可喜的一步。
   图6表示上海交通大学太阳能研究所的多能互补生态能源房屋顶太阳集热器方阵的施工状况，施工方法和所用建材与上述太阳电池方阵一样，只是集热器与防雨板之间未留间隙，而是把集热器直接贴在防雨板上。这是因为集热器背面不仅不需要通风降温，相反需要保温。在这种情况下，防雨板不仅起到防雨作用，还起到了保温作用。由于这种作用，使得集热器可以设计得更薄一点。

   上海交通大学的示范工程有着一定的指导意义，后来的设计做了某些改进：对屋顶一体化专用集热器的厚度进行减薄；对集热器的机械结构进行了调整，使得更易于施工；对集热器方阵的施工方法做了改进。图7、图8是改进后的集热器在上海市样板工程中的应用事例。从外观上看，集热器方阵像一排天窗，融入整个建筑，非常协调。从实用上来评价，它既是建材又是热水器，能提供一家5～6口人洗澡用的热水。

3 今后的工作
   如上所述，先进国家的太阳能光电建筑一体化技术已经相当成熟，我国还刚刚起步，但是总的来看，太阳能光热建筑一体化技术国外也没有称得上成功的事例，应该说我国还是走在前列的。任何一项新技术的出现总是同解决具体问题和适应市场需求相联系的，太阳能建筑一体化技术也不例外，并且也同其他新技术一样有个发展和改进的过程。今后需要改进和完善的地方还有很多，以下仅是个人对近期发展的三点建议（不包括太阳电池）：
   1）进一步完善集热器方阵与周围建材的平滑连接。这一点需要同建材生产厂家合作才会取得令人满意的结果。
   2）进一步深化集热系统、供热系统与建筑应用的完美结合。这一点没有与建筑设计部门的合作也是很难收到理想效果的。
   3）产品要多样化。从目前的单一黑灰色再增加2～3种颜色，以供用户选用。
随着经济建设和社会的发展，城市花园化已经成为潮流，而且随着能源与环境的问题日益严重，太阳能应用也将日益普及，城市花园化和太阳能应用最终将体现在建筑上，因此应更多地研制适合各种建筑的太阳能产品以适应社会发展的需要。