目前，我們可以看到屋頂各種形式的太陽(yáng)熱水器，它就象冰箱、彩電一樣已逐漸成為人們生活的基本消費品，然而，目前的太陽(yáng)能熱水器只考慮自身的結構和功能，沒(méi)有考慮到建太陽(yáng)能熱水器幾乎無(wú)一例外的破壞了建筑的整體形象。事實(shí)上，太陽(yáng)能集熱器本身具有防水隔熱的作用，這與建筑物屋頂的作用具有相似之處，即可以利用太陽(yáng)能集熱設施部分或全部代替屋頂覆蓋層的作用，從而可節約投資。因此，若能把建筑物與太陽(yáng)能設施放到一起考慮，實(shí)現相互間的有機結合，便可節約投資，保持建筑物的整體美觀(guān)性不受破壞，又可最大限度的利用設施與建筑的一體化問(wèn)題，一般簡(jiǎn)稱(chēng)作“太陽(yáng)能與建筑一體化”。

　　一、太陽(yáng)能與建筑一體化技術(shù)現狀

　　一直以來(lái)，太陽(yáng)能等可再生能源在建筑技術(shù)上的完美應用都是企業(yè)夢(mèng)寐以來(lái)的追求，太陽(yáng)能與建筑結合創(chuàng )造的低能耗高舒適度的健康居住環(huán)境，不僅讓住戶(hù)家庭生活得更自然更環(huán)保，而且能節能能減污，對實(shí)現社會(huì )可持續發(fā)展具有重大意義。在人類(lèi)面臨生存環(huán)境破壞日益嚴重和能源危機的今天，如何開(kāi)發(fā)利用環(huán)保節能的住宅配套部品就成了一個(gè)焦點(diǎn)話(huà)題。太陽(yáng)能——作為一種免費、清潔的能源，在住宅建筑中的利用，將關(guān)系到可持續發(fā)展的戰略，可謂意義深遠。經(jīng)過(guò)數年的研究和開(kāi)發(fā)，太陽(yáng)能的利用已取得顯著(zhù)成果并轉化為生產(chǎn)力。在我國，太陽(yáng)能熱水器在全行業(yè)中現已擁有企業(yè)超過(guò)千家，推廣應用范圍也在不斷擴大。而太陽(yáng)能與建筑的結合，也在住宅建設中越發(fā)呈現出其不可替代的地位，并成為住宅建設中的一個(gè)最新亮點(diǎn)。

　　早在1999年召開(kāi)的世界太陽(yáng)能大會(huì )上就有專(zhuān)家認為，當代世界太陽(yáng)能科技發(fā)展有兩大基本趨勢，一是光電與光熱結合；二是太陽(yáng)能與建筑的結合。太陽(yáng)能源建筑系統是綠色能源和新建筑理念的兩大革命的交匯點(diǎn)，專(zhuān)家們公認，太陽(yáng)能是未來(lái)人類(lèi)最適合，最安全，最理想的替代能源。目前太陽(yáng)能利用轉化率約為10%—12%，太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)利用潛力十分巨大，據報載，目前，世界各國都在設施自己的“陽(yáng)光計劃”，如去年德國政府就宣布推行“十萬(wàn)屋頂”計劃，即在建筑頂部大規模地鋪設太陽(yáng)能發(fā)電裝置，既節省電力又利于環(huán)保。在歐洲的能源消費中，約有1/2用于建筑的建設和運行，而交通運輸耗能只占能源消費的1/4，因此建筑物利用太陽(yáng)能成為各發(fā)達國家政府極力倡導的事業(yè)，太陽(yáng)能利用設施與建筑的結合自然是人們所關(guān)注的問(wèn)題，主要是太陽(yáng)能的光伏利用與建筑的結合上。

　　太陽(yáng)能與建筑一體化有他獨特的特點(diǎn)：一是把太陽(yáng)能的利用納入環(huán)境的總體設計，把建筑、技術(shù)和美學(xué)融為一體，太陽(yáng)能設施成為建筑的一部分，相互間有機結合，取代了傳統太陽(yáng)能的結構所造成影響；二是利用太陽(yáng)能設施完全取代或部分取代屋頂覆蓋層，可減少成本，提高效益，三是可用于平屋頂和斜屋頂，一般對平屋頂而言用覆蓋式，對斜屋頂用鑲嵌式，四是該技術(shù)屬于一項綜合性技術(shù)，涉及太陽(yáng)能利用，建筑，流體分布等多種技術(shù)領(lǐng)域。另外，在云南昆明還建成了一個(gè)平屋頂結構的太陽(yáng)能與建筑一體化溫水游泳館，該游泳館屋頂面積約700平方米，屋頂結構為輕鋼網(wǎng)架結構，屋頂覆蓋層完全由特別的太陽(yáng)能平板集熱器代替。這是我國第一個(gè)在平屋頂上實(shí)現太陽(yáng)能與建筑一體化的實(shí)驗性工程。聯(lián)合國能源機構最近的調查報告顯示，太陽(yáng)能與建筑一體化將成為21世紀的市場(chǎng)熱點(diǎn)，成為21世紀建筑節能市場(chǎng)的亮點(diǎn)。

　　二、太陽(yáng)能與建筑一體化的發(fā)展方向

　　目前，建筑物空氣溫度調節消耗著(zhù)大量的能量。在我國，它要占到建筑物總能耗的約70%。用空調機和燃煤來(lái)控制室溫不僅消耗能量，帶來(lái)的外界的環(huán)境污染，而且并不能給室內人員帶來(lái)健康的環(huán)境。在太陽(yáng)能用于采暖方面，除造價(jià)較高的被動(dòng)式太陽(yáng)房有一些示范建筑外，還沒(méi)有大規模的采用。主動(dòng)式太陽(yáng)能供能由于成本更高，與我國的經(jīng)濟發(fā)展也是遠不相適應。因此，建筑供能的主動(dòng)與被動(dòng)相結合的思想及太陽(yáng)能與常規能源相結合單位思想，按照房間的功能，采用不同方案的配合及交叉，這樣可以大大降低太陽(yáng)能用于建筑功能的一次投資和運行成本，使得整個(gè)方案在商業(yè)化的意義下具有可操作性。

　　太陽(yáng)能供能設備的非定常性，對氣象條件和輻照條件的依賴(lài)性等特點(diǎn)，要求我們必須對建筑用能負荷進(jìn)行準確的預測，才能夠在設備與建筑的匹配上做出設備投資和節能效益最佳的選擇。建筑室內溫度及氣流的預測方法和預測軟件CFD/NHT是太陽(yáng)能與建筑的結合的理論和應用基礎，也是世界目前建筑空氣調節的又一大方面，但是我國目前在該方面的水平和從事人數還遠落后于世界先進(jìn)國家。在當代，太陽(yáng)能與建筑的發(fā)展必須有一定的策略與之相適應，一是成熟的被動(dòng)太陽(yáng)能技術(shù)與現代的太陽(yáng)能光伏光熱技術(shù)的綜合利用；二是保溫隔熱的維護結構技術(shù)與自然通風(fēng)采光遮陽(yáng)技術(shù)的有機結合；三是傳統建筑構造與現代技術(shù)和理念的融合；四是建筑的初投資與生命周期內投資的平衡；五是生態(tài)驅動(dòng)設計理念向常規建筑設計的滲透；六是綜合考慮區域氣候特征、經(jīng)濟發(fā)達程度、建筑特征和人們的生活習慣等相關(guān)因素。

　　綜合考慮社會(huì )進(jìn)步，技術(shù)發(fā)展和經(jīng)濟能力等因素，在建筑物的策劃、建筑設計、使用、維護以及改造等活動(dòng)中，主動(dòng)與被動(dòng)的利用太陽(yáng)能的建筑統稱(chēng)為太陽(yáng)能建筑。我國太陽(yáng)能建筑領(lǐng)域中技術(shù)最成熟，應用范圍最廣，產(chǎn)業(yè)化發(fā)展最快的是家用太陽(yáng)能熱水器。在云南昆明，陸良等地，在一些別墅式建筑的屋面，嘗試把平板太陽(yáng)能集熱器鑲嵌在具有瓦屋面的斜屋頂上，熱水箱則隱蔽在斜屋頂的閣樓中，使太陽(yáng)能熱水器與建筑有機結合，外觀(guān)形象是比較漂亮的，只是適合此類(lèi)結構的建筑較少，推廣應用受到局限。多功能休閑亭集太陽(yáng)能熱水器，光電板和納涼休閑功能于一體，流線(xiàn)型設計既美觀(guān)又減少亭子結構的風(fēng)力和承重荷載，優(yōu)美的造型為屋頂，建筑物和周?chē)�環(huán)境增添了一道亮麗的風(fēng)景，打造出一座別致美麗的樓頂花園，成為融合建筑美學(xué)，園林設計和人本文化內涵的典范之作，而且結構簡(jiǎn)單靈活，安裝方便的特點(diǎn)，使之能夠自然地與庭院，泳池，花園等場(chǎng)所融為一體。

　　三、太陽(yáng)能與建筑一體化存在的問(wèn)題和解決問(wèn)題的思路

　　太陽(yáng)能與建筑一體化問(wèn)題是多科學(xué)，多層面參與和合作的綜合性事業(yè)，需要國家政策法規部門(mén)、建筑主管部門(mén)、太陽(yáng)能廠(chǎng)商、房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商、建筑設計單位的共同努力，太陽(yáng)能熱水器的推廣應用離不開(kāi)建筑師的參與，建筑師作為建筑的設計者，應根據不同的熱水器類(lèi)型，技術(shù)要求，使用目的以及不同地理緯度和氣候特點(diǎn)，建筑類(lèi)型等，對建筑的造型，平面布局和功能等進(jìn)行綜合考慮，另一方面太陽(yáng)能熱利用設備的設計和生產(chǎn)廠(chǎng)家反過(guò)來(lái)也應從建筑師那里獲得建筑對其設備要求的反饋信息，只有這樣才能使設備的設計和生產(chǎn)與建筑的使用達到完美的統一，推動(dòng)太陽(yáng)能在建筑上的運用，太陽(yáng)能廠(chǎng)商一定要在技術(shù)上解決與建筑一體化的難題，要使太陽(yáng)能系統成為建筑的一個(gè)構件，同時(shí)產(chǎn)品要標準化、系列化、配套化，這是推行太陽(yáng)能與建筑一體化的根本問(wèn)題。

　　對于安置在屋頂的建筑一體化太陽(yáng)能熱水器，其基本特征是集熱器沿屋面布置，集熱器作為屋頂覆蓋層的一部分或全部。如此結構與傳統技術(shù)比較，存在的主要問(wèn)題是“系統的循環(huán)問(wèn)題”、“集熱器的形成和結構問(wèn)題”等。一是對于斜屋頂而言，集熱器可以沿屋面傾斜布置，循環(huán)問(wèn)題與傳統技術(shù)上沒(méi)有差別；二是對于平屋頂，集熱器幾乎呈水平布置，基本循環(huán)方式雖然仍為自然循環(huán)和強制循環(huán)兩種，但對技術(shù)要求有很大的差別。

　　目前，國內外太陽(yáng)能與建筑完美結合的形勢并不樂(lè )觀(guān)，太陽(yáng)能的普及率僅為7.6%，盡管?chē)�家�?jīng)貿委已規劃未來(lái)15年內我國太陽(yáng)能熱水器普及率達到25%，但是面臨的困難很多，需要國家的大力支持和社會(huì )各界的努力。太陽(yáng)能熱水器雖有諸多優(yōu)點(diǎn)，但是與建筑完美結合進(jìn)程緩慢，太陽(yáng)能熱水器還沒(méi)有有機地大規模溶入建筑設計與施工中，市場(chǎng)刺激和國家立法都有待加強，太陽(yáng)能熱水器整體水平有待提高，以便適應與建筑結合的要求，如果太陽(yáng)能熱水器產(chǎn)品標準不統一，給建筑應用帶來(lái)困難。

　　現代城市的核心是能源系統、營(yíng)養系統、文化系統組成的，綠色生態(tài)人居——太陽(yáng)能與建筑結合設計要求將這三者和諧統一。太陽(yáng)能與建筑設計理論強調設計形態(tài)的動(dòng)態(tài)與變化，而不是僵死的形式；強調設計的系統性，而不是單一項目的自我表現；強調與環(huán)境的關(guān)系，而不是孤立的設置構筑物；強調環(huán)境科學(xué)、技術(shù)與文化藝術(shù)結合，而不是滿(mǎn)足某些人對建筑成就或象征性表達的片面追求。

　　另外，太陽(yáng)能熱水器與建筑的完美結合需解決的問(wèn)題值得注意的是太陽(yáng)能熱水器要與建筑完美結合，必須做到：根據建筑特點(diǎn)形式，生產(chǎn)與之配套的太陽(yáng)能熱水器；規范太陽(yáng)能熱水器在建筑物上放置和安裝；與建筑商協(xié)調搞好管路的預留；結合建筑與地區特點(diǎn)，搞好太陽(yáng)能防風(fēng)、防雪、防雷等安全防護等。

　　太陽(yáng)能與建筑結合目前仍有許多問(wèn)題需要解決：應以法律法規的形式將太陽(yáng)能熱水器納入建筑設計規劃，加大太陽(yáng)能熱水器結構形式與建筑物適應性的研究力度；制定完善規范的太陽(yáng)能熱水器產(chǎn)品統一標準，提高產(chǎn)品技術(shù)水平；國家制定在建筑物上安裝太陽(yáng)能熱水器的優(yōu)惠政策，鼓勵安裝太陽(yáng)能；要求太陽(yáng)能熱水器與建筑結合的相關(guān)技術(shù)標準規范。

　　綠色生態(tài)住宅尋求自然、建筑與人三者之間的和諧統一。在“以人為本”的基礎上，利用自然條件和人工手段創(chuàng )造一個(gè)有利于人們舒適、健康的生活環(huán)境。在住宅健康化發(fā)展態(tài)勢下，太陽(yáng)能與建筑一體化也日益成為房地產(chǎn)業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。中國建筑科學(xué)研究院的鄭瑞澄教授指出，目前太陽(yáng)能熱水器系統的建筑一體化在各地的發(fā)展還不平衡，存在著(zhù)一些認識上的誤區，有相當多的技術(shù)問(wèn)題亟待解決。

　　四、太陽(yáng)能熱水器與建筑一體化的前景

　　太陽(yáng)能熱水器屬于一次性投資，雖然購買(mǎi)時(shí)比電、燃氣熱水器等貴，但在使用過(guò)程中不再投資，且安全可靠，操作簡(jiǎn)單方便，綜合計算，太陽(yáng)能熱水器投資最少。而眾多小區物管公司認為：屋頂安裝太陽(yáng)能熱水器既不安全又影響了整個(gè)小區統一的建筑風(fēng)格。大好形勢下隱藏著(zhù)諸多不利因素，是應該引起業(yè)內外人士注意的，對隱藏的問(wèn)題盡早采取措施，才能保證大好形勢健康發(fā)展，使太陽(yáng)能事業(yè)在發(fā)展過(guò)程中少走彎路。