2006年5月18日，北京市新建的首都博物馆正式对外开放。其安装在屋顶上的300千瓦太阳能发电系统。完全与建筑融为一体．不管晴天雨天，源源不断地向博物馆提供电力，作为北京最大的太阳能发电项目．受到各界的关注。不久，上海新江湾城50千瓦太阳能发电系统也胜利建成．成为上海最大的太阳能发电项目。建造北京、上海这两个最大太阳能项目的，是美国道森太阳能电力公司。

　　中国的建筑要消耗掉1／3以上的能源。如果全国几亿平方米的屋顶变成太阳能发电站，对国家、对环境将是多么巨大的贡献1利用太阳能来发电．把太阳能和建筑结合起来，是城市建筑节能的战略选择。建筑物的屋顶装上太阳能光伏发电系统后，优点是：

　　在德、日、美三个世界最大的太阳能应用市场，以太阳能集成建筑为核心的并网发电市场占据了绝对的市场份额。在中国我们有必要大力发展城市太阳能建筑一体化的光伏屋顶。

　　目前世界上主要是晶体硅(又分多晶硅和单晶硅)和非晶硅这两大类太阳能发电技术。 美国道森太阳能系统的特点是重量轻。发电板仅重3kg／m2左右．设计师最欢迎的就是这种产品，因为他对太阳能板的重量可以忽略不计．不需要对屋面结构重新计算．不用加固屋顶。

　　它是真正的世界上最先进第三代太阳能――建筑一体化(BIPV)产品；该产品是采用粘接的方式，把发电板直接粘贴到金属屋顶上．而不是用叠床架屋的方式安装，屋顶不用钻孔固定钢架． 没有防水问题．没有潜在的漏水问题。它不会破坏屋顶结构，施工也方便。更重要的是．它不会影响建筑造型。也没有防雷击问题。

　　它没有风阻升力问题：该产品安装在大型建筑的屋顶上时．完全不会产生巨大风阻升力。 它对屋面的抗风力．承重与受力。支撑件和支撑节点均不会引起重大影响。由于和屋顶融为一体．加上重量又轻．所以避免了在台风暴风中被掀掉的可能性。

　　它具有优异的耐用性．抗风的非晶硅太阳能发电板以不锈钢为基板，不是做在玻璃基板上，所以非常牢固，不会破碎。在台风暴风多发区，不锈钢发电板不会被大风刮起的飞沙走石打碎．它还能抗沙尘暴、冰雹、暴风雪的；中击以及盐雾等极端恶劣气候条件。

　　它具备最先进的全自动并网技术：该系统能够设置直流交流电压电流频率上下浮动的范围。如果电网的电压频率浮动超过范围．该系统会自动切断与电网的连接。由于该系统有自动侦测电网的电压频率的功能，待电网的电压频率回到正常范围内以后，系统会再次自动并网。因此．该系统的电压频率等可以始终与中国的电网保持同步。这是美国最先进的超稳定安全供电系统。

　　它能够全波段光谱发电：由于采用世界上唯一的三结技术，它是唯一可吸收光谱中所有波长能量的产品。在多云。阴天、雨天和弱光条件下．有卓越的发电效果。

　　北京奥运会太阳能项目受到国际奥委会的紧密关注。因此，采用技术上最先进的。价格又极具竞争力的太阳能――建筑一体化产品是奥运会太阳能项目取得成功的最安全的保证。

　　关键词：烟台 太阳能与建筑一体化 真空管太阳能集热器 平板太阳能集热器 集中集热分户储热 分散式集热储热

　　太阳能是节能减排的关键技术之一。中国计划到2020年，太阳能发电达到180万kW，太阳能热水器总面积达到3亿m2。为探索一条适合烟台市太阳能与建筑一体化应用的道路，自2011年10月20日起，烟台市建筑设计研究院接受烟台市住建局的委托，开始了为期10个月的太阳能与建筑—体化应用的研究任务。

　　《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》规定，日照时数大于1400h/年、年太阳辐射量大于4200MJ/m2及年极端最低气温不低于-45℃的地区，宜优先采用太阳能作为热水供应热源。

　　烟台年平均温度12℃左右，平均日照时间2551.9h，太阳能辐射总量年平均值5049.09Md/m2，全年日照百分率58%，是太阳能资源较丰富地区，完全可以优先采用太阳能作为热水供应热源。晴天时，太阳能热水器可以达到4h以上的光照；阴雨天时，水温也能升高20℃～30℃，和电热水器相比，全年可节省80%～90%的电能。

　　根据规定，烟台全市县级以上城市规划区内新（改、扩）建的12层及以下住宅建筑，必须采用太阳能热水器，新建12层以上的高层住宅建筑，太阳能热水器应用比例要达到总户数的50%，鼓励太阳能与建筑一体化设计、施工。

　　到2011年末，烟台市区已经完成500多万m2太阳能集热面积，其中太阳能示范工程已竣工300多万m2。5年的太阳能示范工程积累了一定的经验，也发现了许多问题。针对出现问题，烟台市住房和城乡建设局于2011年7月7日出台文件明确规定了太阳能热水系统要实行同步设计、同步施工、同步交付使用。

　　对烟台市区已完工的第一批太阳能示范工程（约300多万m2）及山东省、北京几大太阳能主要厂家进行调研，深入工程第一现场，搜集资料，发现及研究问题，同时与使用单位及太阳能施工企业座谈讨论，并参观太阳能厂家生产车间、观摩产品展示及相关工程，记录和拍照搜集材料。

　　本次调研的工程为烟台市五区第一批太阳能示范工程，总集热面积约310万m2。参加示范工程的多数是信誉较好的地产商，以力诺瑞特、桑乐、皇明等山东省品牌产品为主，另有北京海林、四季沐歌、昌日及史密斯等。多层普遍采用直插式太阳能，因为准入门槛较低，涉及的太阳能厂家很多，本地企业产品较多。

　　（1）多层：90%运用屋顶直插式太阳能系统（图1），其中80%是有序排列，10%～20%为无序排列或屋面暴露管线较多影响美观或后期安装存在漏水现象，部分项目存在没有专用管井、管线走墙体或挤占其他位置的情况。也有个别重视品质的建筑选用阳台壁挂分散式太阳能热水系统（图2）。

　　（2）小高层：9～11层采用屋面与阳台壁挂相结合的分散式太阳能热水系统（图3），颜色、形式与外立面和谐统一。

　　（4）大高层：18层以上80%～90%使用太阳能分体壁挂的分散式太阳能热水系统，集热器安装部位为阳台、栏杆；约占10%的住宅采用屋顶集中集热、分户储热或屋顶集中集热、集中储热两种系统（图5～7），前者投资小，运行费用低，用户免费使用，后者用户反映问题较多。

　　集热器主要包括全玻真空管太阳能、U形真空管太阳能、热管太阳能、平板太阳能等。目前国外集热器市场以平板太阳能为主，而我国却相反，以真空管为主。在两这种系统中，基于安全方面的原因，壁挂系统优先采用平板太阳能，可考虑逐步减少真空管太阳能在高层建筑外墙外挂的形式（有挑板保护的除外）。

　　（1）轮廓面积相同时，有效集热面积大。在1m2轮廓的集热器条件下，真空管集热器有效采光面积约0.55m2，而平板集热器有效采光面积达到0.92m2。

　　（2）系统得热量高。国标热性能要求：在17MJ/m2光照条件下，“日有用得热量”要达到7MJ/m2。U形真空管集热器的产品很难达标。

　　（3）夏季可防止过热损害。在夏季，由于平板集热器表面不是线%以上散热加剧，空晒最高温度很难达到80℃以上，即使住户外出数日，平板集热器也不会产生过热损害。

　　（4）安全性好，适合与建筑结合。平板集热器可以实现紧凑式或无间隙安装，形成建筑模块，是太阳能系统与建筑一体化的理想构件。同时集热器还可以兼备保温、隔热、遮光、防水的功能；可取代部分或全部屋面，为立面建筑构件提供基础，并且集热器的尺寸可灵活设计适应需要，容易与建筑结构达到较好的相容性。

　　真空管易损坏，碎片呈锐角易伤人，虽然有些品牌厂家有一定保护措施，但在大高层外挂，还是有一定的风险（图8）。

　　高级平板太阳能集热器具有以下优良性能：1）采用激光焊接技术，太阳能集热器外框采用无铆钉结构，整洁美观；2）整板吸热涂层焊接工艺，采用德国Tinox涂层（高吸收率，低发射率），而国内最普遍的工艺还集中在铜铝复合或镀黑铬涂层；3）色彩有蓝色、金色，从不同方向观测，色彩会有丰富的变化；4）瞬时集热效率为86%；5）不存在线）可以直接当做建筑外墙材料使用，有非常广阔的发展前景。调研中参观了北京海林的机械化洁净平板太阳能生产流水线、调研项目所采用的太阳能水箱

　　按材料，分体水箱一般有不锈钢和搪瓷内胆材料；按换热结构，分为换热盘管和换热套水箱；按太阳能工作方式，分为自然循环和强制循环。容量有80L、90L，主流100L、120L。分体式太阳能水箱多半安装在阳台或卫生间内部，对建筑外立面影响不大，且不存在安全隐患。

　　（1）不锈钢水箱：致命缺点是在高温和压力环境下，不锈钢耐腐蚀能力急剧下降，寿命短；搪瓷水箱：主流电热水器都采用搪瓷水箱，分体太阳能热水器分体水箱的工作环境比电热水器要求还高，所以必须用搪瓷水箱。

　　（2）搪瓷内胆水箱以其突出的抗冲击性、抗腐蚀性、抗热变性，实现了热水器内胆的历史突破，要采用整体特殊拉伸与无缝焊接工艺，才能保证内胆不易漏水与吸瘪。搪瓷内胆主要由瓷层及专用搪瓷钢板两种原材料组成，搪瓷钢板的选择非常挑剔，其膨胀系数与搪瓷的膨胀系数必须相吻合。

　　主流产品，由电热水器工艺转变而来。优点是太阳能循环好，使用时混水少：缺点是阳台占用使用空间（图12）。

　　无水箱太阳能热水器由全玻璃真空集热管、金属流道（不锈钢水管）、框架、智能控制系统、电辅助加热系统等组成。类型有无水箱太阳能阳台栏板、无水箱太阳能保温窗、无水箱太阳能围栏。优点是不占建筑面积，与建筑变成一体；缺点是因为冷媒和水为一体，断面较厚，外形粗大，不精致，且重量大。因内胆为不锈钢，存在不锈钢内胆的缺点。作为建筑构件，要满足门窗的气密性、水密性要求，还有待于继续改进探索。目前主要是一些小厂家生产，没有形成大的规模（图13，14）。

　　太阳能热水系统每户安装的太阳能集热面积为2～3m2，集热器的系统增投资1200～3000元/m2，每户的太阳能热水系统增投资为2400～10000元不等。按烟台市住宅每户平均建筑面积为100～120m2计算，折合到每平方米建筑面积太阳能热水系统的增投资为30～40元/m2。

　　一般屋顶直插式太阳能价格1800～2500元/户（100升）。示范工程中的壁挂式真空管、平板太阳能价位绝大多数在5000～7000元/户（水箱100L），真空管中的铜管循环系统和进口蓝膜平板太阳能略贵。不过示范工程中少有突破7000元的。

　　每平方米热水器在适当的管理下每年可节约的能量相当于标准煤60～100kg，可减少二氧化碳180～300kg。太阳能与建筑一体化用1%的建筑成本弥补了10%的建筑能耗，既节能减排，又实现了能源自给。

　　在公共建筑中，太阳能应用多为集体浴室集中太阳能热水系统，因为集热器放在屋顶，集中管理，没有发现安全及其他隐患；在住宅建筑中，太阳能集热器多以角铁支架安装形式为主，特别是外挂系统，基本都是角铁支架配合螺栓或扁铁固定，现在看来问题不大，随着时间推进，支架、螺栓、连接扁铁是否会疲劳破坏以及使用寿命多少都是未知数，现场看部分铁件有生锈迹象（图15～17）。

　　信誉好的企业承诺15年，大多数只承诺3～5年。有的住户刚人住太阳能就不能使用，而通常开发商与施工企业及用户签的是双向合同，损坏后找不到人来维修。太阳能产品的检测标准亟待解决，保修期及合理使用年限亟待确定。

　　山东潍坊规定太阳能产品使用年限15年以上，既然好的产品能够达到15年的使用年限，我们就应该明确规定采用的产品使用年限应为15年以上。太阳能热水器产品应在政府、企业、设计、施工等各部门的通力配合下，使其产品更规范化、标准化。

　　《居住建筑太阳能热水系统一体化应用技术规程》（J11859-2011）中只提。