The best mode of solar comprehensive application for
future city construction 

Ding Jicai  Yu Guoguang  Wang Enzheng

No.78 Shangkuang West Road Zhifu District Yantai City.　　0535-6081793

　　Abstract: This article by market investigation and for years solar energy to building integrated research, First developed a "High planarity integrated solar power generation overall roof" patented technology, It a regular change in the solar electric adhere to the building on the roof of the traditional practice, Skillfully use design the solar electric square as a building in the south lean-to. Based on this, advances the kind of future urban district especially high building solar PV, the solar energy heat comprehensive application of the best only mode. And in a total construction area of 150000 square meters area residential building is successfully applied，The roof pv power of total installed 313.49 KW，The balcony hanging solar energy water heater installed 785 sets，The effect is very good.
　　Keywords:Buildings,Solar energy,Application,New model

山東省煙臺市芝罘區(qū)上夼西路78號　　0535-6081793

　　摘要：本文通過市場調查和多年來對太陽能應用與建筑結合的潛心研究，首先開發(fā)出“高平整度一體化太陽能發(fā)電整體屋頂”專利技術，它一反常規(guī)的改變了太陽能發(fā)電附著在建筑屋頂上的傳統(tǒng)作法，巧妙地采用結構設計的方法把太陽能發(fā)電方陣作為建筑構件置于建筑物南坡屋頂。在此基礎上提出了一種未來城市小區(qū)特別是高層建筑太陽能光伏、光熱綜合應用的最佳、且唯一的模式，即屋頂光伏發(fā)電和陽臺壁掛太陽能熱水器的綜合應用，并在總建筑面積150000平方米、4棟25層高層、4棟12層小高層、3棟6層多層小區(qū)住宅建筑上得到成功應用，屋頂光伏發(fā)電總裝機共313.49KW，陽臺壁掛太陽能安裝共785臺，效果非常良好。
　　關鍵詞：建筑、太陽能、應用、新模式

　　1.引言
　　我國“十二五”規(guī)劃的一個顯著特點就是要加快轉變經濟發(fā)展的方式，努力發(fā)展資源節(jié)約、環(huán)境友好的低碳經濟，在我國眾多能耗中建筑耗能要占到整個能耗的40%左右，建筑節(jié)能潛力巨大，住房和城鄉(xiāng)建設部副部長仇保興在第七屆國際綠色建筑大會上講話時談到，“十二五”期間將新建保障性住房3600萬戶，這些保障性住房將首先成為“節(jié)能房”，“發(fā)展綠色建筑是解決我國資源能源問題的重要戰(zhàn)略”。為此我們認為在未來城市小區(qū)建設中應盡可能多的綜合應用目前技術己相當成熟的太陽能，并提出我們認為在眾多應用方式中的最佳、且唯一的模式，是加快轉變經濟發(fā)展方式的重要技術支撐，不能盡可能多的采用先進技術，轉變經濟發(fā)展方式是絕對不可能實現的。
　　2.未來城市小區(qū)建設太陽能綜合應用的最佳模式
　　通過市場調查和多年來對太陽能應用與建筑相結合的潛心研究，我們提出了一種未來城市小區(qū)特別是高層建筑太陽能綜合應用的最佳模式，即屋頂太陽能發(fā)電和陽臺壁掛太陽能熱水器綜合利用，并在總建筑面積150000平方米、4棟25層高層、4棟12層小高層、3棟6層多層的小區(qū)住宅建筑上得到成功應用，效果非常良好（見圖1）。這幅圖片具豐富的內涵，它提出了現代城市小區(qū)建設屋頂采用用戶側并網太陽能光電、南墻壁掛分體承壓式太陽能熱水器綜合應用劃時代的新概念，意義深遠，這對人居環(huán)境、低碳、節(jié)能、環(huán)保、能源戰(zhàn)略等均有好處，前人沒作到的事首先就從我們這里開始，為人們寫下了太陽能綜合應用新的一頁。我們堅信這種新的太陽能應用最佳、且唯一的模式，在不遠的將來會得到大力推廣，它的生命力將會得到市場的認可，且極具市場號召力。

圖1  高層住宅太陽能的綜合應用

　　2.1太陽能發(fā)電的應用
　　在煙臺鼎城2008小區(qū)四棟25層高層、菏澤中翔橡樹灣小區(qū)4棟12層小高層、3棟6層多層住宅上，每棟樓屋頂采用我公司的“高平整度一體化太陽能發(fā)電整體屋頂”發(fā)明專利技術，安裝用戶側并網太陽能發(fā)電(見圖2)，用太陽電池方陣完全替代傳統(tǒng)的建筑屋頂，把太陽能發(fā)電與建筑融于一體，實現了太陽發(fā)電與建筑的完美結合。

圖2  高平整度一體化太陽能發(fā)電整體屋頂

　　菏澤中翔橡樹灣262KW屋頂光伏電站獲批國家建設部2010年太陽能光電建筑示范項目；煙臺鼎城2008小區(qū)獲山東省住房和城鄉(xiāng)建設廳批準成為全省第十一批低能耗建筑(可再生能源建筑)示范工程。
　　兩項目總裝機313.49KW，年發(fā)電量約為474455度電，每年可節(jié)約標準煤約190噸，減排二氧化碳486.63噸，二氧化硫3.03噸，氮氧化物1.708噸，按太陽能電池25年使用壽命計算，合計節(jié)約標準煤4750噸，減排二氧化碳約12166噸。屋頂光伏系統(tǒng)總投資約860萬元，占開發(fā)建設總投資的0.64%。
　　該技術設計之巧妙、結構之簡單、功能之完善、安裝之高效、效果之完美，不愧于是真正意義上的太陽能發(fā)電與建筑一體化。具有如下特點：
　　其一、結構簡單，改變了太陽電池組件與支架的連接方式。獨具匠心的連接設計充分體現了太陽能電池和建筑的完美結合，成為一個真正意義上的建筑構件。具有整體性好、連接牢固、平整美觀、便于集成、可實現建筑屋頂規(guī)格化、模塊化等特點。
　　其二、便于安裝維修，簡化安裝程序，大大提高工效。
　　其三、整體性能好、不用灌膠，防水功能好。
　　其四、節(jié)約建材，用太陽能發(fā)電方陣替代原有建筑屋頂，可節(jié)省原屋頂的建筑材料和費用；剛柔結合的結構設計，增強了“高平整度一體化太陽能發(fā)電整體屋頂”的抗震性能。
　　其五、獨具匠心的排水槽創(chuàng)造了太陽電池方陣良好地散熱通道，使該“高平整度一體化太陽能發(fā)電整體屋頂”的方陣溫度低于常規(guī)的太陽能屋頂，改善了太陽電池的發(fā)電環(huán)境，提高了太陽電池的發(fā)電效率，延長了太陽電池的使用壽命。
　　該技術具有顯著的3 “零”特性，分別是“零”土地使用、“零”距離輸電、黃金用電時段的“零”排放發(fā)電，充分體現了資源節(jié)約、環(huán)境友好的科學發(fā)展觀，是實現低碳經濟轉型的有效技術手段。經過近幾年的市場推廣應用，該技術己成功應用到高層住宅小區(qū)屋頂、商住樓屋頂、工廠廠房屋頂、現代農業(yè)工廠半透光屋頂等，極具普遍推廣應用的價值。
　　2.2太陽能熱利用
　　在煙臺鼎城2008小區(qū)，每棟樓為100戶25層的高層建筑，四棟共400戶；在荷澤橡樹灣小區(qū)，4棟12層、3棟6層共385戶。每戶陽臺安裝一臺100立升并配備電輔助加熱、承壓式水箱(室內)、壁掛式2平方米高導熱系數防凍平板集熱器的太陽能熱水器 (見圖3)。

 圖3  壁掛式太陽能熱水器

　　太陽能熱水器總投資337.55萬元，占開發(fā)建設總投資的0.86%。每戶每天可產生攝氏60度熱水100公升，可節(jié)約用電5度，785臺每年可節(jié)電143.26萬度，約折合標準煤572.8噸，減排二氧化碳1469噸，二氧化硫9.15噸，氮氧化物5.16噸。
　　該陽臺壁掛分體式太陽能熱水器有如下特點：
　　其一、實現光熱建筑一體化，通過陽臺外懸掛、陽臺欄桿式、陽臺嵌入式等安裝方式與建筑達到完美結合，實現了高層建筑戶戶安裝太陽能熱水系統(tǒng)，組裝方便，牢固可靠；
　　其二、采用“U”型管自然微循環(huán)系統(tǒng)，迅速啟動，升溫快，熱效率高，管內介質環(huán)保潔凈，無腐蝕，不結垢，–50℃低溫下正常使用；
　　其三、水箱采用封閉承壓設計，水不與大氣直接接觸，耐高溫，無焊點、防滲漏、不宜結垢；
　　其四、多重保護，安全無憂。系統(tǒng)配備防電墻、限溫限壓等多重保護，大大提高了使用的安全性及系統(tǒng)使用壽命。
　　3.關于最佳模式的論證
　　3.1 常見的太陽能屋頂發(fā)電
　　關于屋頂太陽能發(fā)電目前國內外多為附著式BAPV模式，即兩張皮的結構如：(圖4)

圖4 傳統(tǒng)屋頂太陽能發(fā)電

　　這種方式是在原屋頂加裝太陽能發(fā)電方陣，必然要破壞原屋面結構，還需作防漏水處理，更嚴重的是太陽能方陣散熱不好，由于太陽電池發(fā)電具有負溫度系數，因散熱不好溫度升高導致電壓下降，減少了發(fā)電量，縮短了太陽能電池使用壽命，且很難實現與建筑的集成。采用我們所提出的高平整度太陽能發(fā)電整體屋頂技術，不僅可節(jié)約屋頂建造費每平方米四到六佰元費用，還增加了建筑的整體性，使建筑物更加完美。
　　3.2常見的太陽能熱水器
　　目前我國太陽能熱水器市場較太陽能發(fā)電更為成熟，深為老百姓所接受，但更多的是安裝在屋頂上如(圖5)

　　圖5 安裝在屋頂上的直插式太陽能熱水器

　　從圖5可以看出這種使用方法根本不能用于高層建筑，沒有可供安裝的位置，而這種錯落無序的安裝，從高處看有礙視覺，破壞了建筑群體的外在美，與環(huán)境極不和諧，根本無法與建筑集成于體。近幾年發(fā)展起來的壁掛式太陽能熱水器，才是高層建筑用戶唯一可選用產品。
　　綜上所述，常見的太陽能屋頂發(fā)電和太陽能熱水器與我們所提出且已完成的示范工程模式有著本質的區(qū)別，這些技術是根本沒法應用到未來城市小區(qū)特別是高層建筑物中來，可見我們在示范工程所提供的模式應是未來城市小區(qū)建設太陽能綜合應用的最佳且唯一的模式。
　　4.市場前景
　　目前我國正處在城鎮(zhèn)化和工業(yè)化的快速發(fā)展時期，據有關資料所述我國既有建筑達400億平方米，同時每年新建16億到20億平方米，我們以新增16億平方米平均樓層為20層來計算，其屋頂面積為8000萬平方米，考慮到屋頂南北坡和其它因素若實際只利用四分之一即2000萬平方米，按每平方米可安裝140瓦太陽電池，則每年可新增太陽能發(fā)電的功率容量280萬千瓦，僅此項5到6年即可再造一個“光伏三峽”。當前國家出臺了一系列的政策大力支持建筑屋頂太陽能用戶側發(fā)電，部分省市也出臺了新建建筑安裝太陽能熱水器的強制性政策，根據現階段我國太陽能產業(yè)狀況，本文提出的未來城市小區(qū)建設太陽能綜合應用的新模式是一個完全可操作實施的項目，市場前景很好，是在建筑節(jié)能中加快轉變經濟發(fā)展方式必須采用的技術措施。
參考文獻：（略）