六、國(guó)外太陽(yáng)能與建筑結(jié)合的應(yīng)用現(xiàn)狀

  在國(guó)外，太陽(yáng)能熱水器已開(kāi)始在建筑領(lǐng)域中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，太陽(yáng)能應(yīng)用比較發(fā)達(dá)的國(guó)家，太陽(yáng)能熱水器利用已經(jīng)從僅用于單層小型建筑向多層大型建筑發(fā)展，從僅用于居住建筑向公共建筑發(fā)展。就太陽(yáng)能在建筑中的應(yīng)用，各國(guó)政府也都給于了極大的重視和扶持，如：政府配套的優(yōu)惠政策，使得這些發(fā)達(dá)國(guó)家在太陽(yáng)能熱水器與建筑整合一體化設(shè)計(jì)方面已經(jīng)有了一些有益的探索和嘗試，更傾向與系統(tǒng)的功能性以及與建筑美觀的協(xié)調(diào)。其太陽(yáng)能熱水器與建筑結(jié)合的方式主要為：

  (1)現(xiàn)有建筑物安裝，盡量不破壞原建筑的立面及整體形象；

  (2)全天候運(yùn)行系統(tǒng)；

  (3)太陽(yáng)能系統(tǒng)部件與建筑物構(gòu)件結(jié)合設(shè)計(jì)，使之成為建筑構(gòu)件的一部分。如德國(guó)一幢小住宅坡屋頂上放置了太陽(yáng)能集熱板，與窗戶有機(jī)地結(jié)合在一起形成一個(gè)整合構(gòu)件，鑲嵌在坡屋頂?shù)奈菝嫱咧校?yáng)能集熱系統(tǒng)與坡屋面、窗戶緊密結(jié)合渾然一體；

  (4)集熱器形式以平板型為主，安裝部位有屋面、墻面、地面，可替代屋面板(德國(guó)、挪威)與屋頂窗結(jié)合(丹麥)，易于與建筑結(jié)合；

  (5)集熱器及其部件標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化，便于維修更新；

  (6)多元化組合能源系統(tǒng)(燃?xì)狻⑷加汀⑷寄拘肌⑸镔|(zhì)能、電等)

  在國(guó)外，太陽(yáng)能已開(kāi)始在建筑領(lǐng)域中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。特別是美國(guó)、德國(guó)、希臘、以色列、日韓國(guó)等國(guó)家，太陽(yáng)房已從被動(dòng)太陽(yáng)房向主動(dòng)太陽(yáng)房發(fā)展，叢僅用于偏遠(yuǎn)地區(qū)向城市地區(qū)發(fā)展，從僅用于單層小型建筑向多型大型建筑發(fā)展，一從僅用于居住建筑向公共建筑發(fā)展。

  這些國(guó)家自70年代能源危機(jī)之后，就開(kāi)始尋找新能源，并開(kāi)始發(fā)展可再生能源。至80年代，由于石油價(jià)格依然十分低廉，因而減緩了對(duì)可再生能源的研究速度，但是，他們始終對(duì)節(jié)能保持高度草視。直至90年代里約熱內(nèi)盧會(huì)議以后，環(huán)境問(wèn)題已成為全球的熱門話題，各國(guó)都認(rèn)識(shí)到，本國(guó)的環(huán)境不僅是本國(guó)的問(wèn)題，而是殃及鄰國(guó)乃至全球的大間題，因此，可再生能源的研究和發(fā)展又一次被提上重要議事日程。之后，各國(guó)紛紛制定中長(zhǎng)期可再生能源研究和發(fā)展計(jì)劃，目標(biāo)是減少常規(guī)能源消耗和二氧化碳的排放。

  被動(dòng)太陽(yáng)能技術(shù)在歐洲國(guó)家普遍被看好，一些國(guó)家集中力量開(kāi)發(fā)利用先進(jìn)透明裝置的節(jié)能窗。法國(guó)和意大利在開(kāi)發(fā)電子調(diào)光的透明裝置。法國(guó)的研究人員估計(jì)，這種技術(shù)每年可為南部地區(qū)節(jié)約高達(dá)45%的能源需求。在太陽(yáng)房技術(shù)和應(yīng)用方面歐洲處于領(lǐng)先地位，特別是在玻璃涂層、窗技術(shù)、透明隔熱材料等方面居世界領(lǐng)先地位。英國(guó)利物浦附近的沃拉西的圣喬治郡中學(xué)，則是直接受益式太陽(yáng)房最大和最早的樣板之一。德國(guó)正在繼續(xù)其1993年開(kāi)始的太陽(yáng)能供熱計(jì)劃，該計(jì)劃的目的是促進(jìn)大型建筑物使用的太陽(yáng)能輔助中央供熱系統(tǒng)。按照這個(gè)計(jì)劃將在公共建筑物上安裝多達(dá)100套大型太陽(yáng)能輔助中央供熱系統(tǒng)，并對(duì)它們進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

  1、美國(guó)建筑中太陽(yáng)能能源利用的現(xiàn)狀

  美國(guó)作為一個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家，建筑用能已占全國(guó)總能耗的30%-90%，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展形成了一定的制約作用。因此，美國(guó)太陽(yáng)能建筑的發(fā)展極為迅速。

  美國(guó)于80年代初就山新墨西哥洲的洛斯阿拉莫斯科學(xué)實(shí)驗(yàn)室編制出版了被動(dòng)式太陽(yáng)房設(shè)計(jì)手冊(cè)。此外，美國(guó)還出版了許多實(shí)用的被動(dòng)太陽(yáng)房建筑圖集，既有介紹成功的設(shè)計(jì)實(shí)例，也有對(duì)太陽(yáng)房原理、構(gòu)造的詳細(xì)說(shuō)明。這些工具書(shū)的發(fā)行和一些樣板示范房屋的建立，對(duì)美國(guó)公眾接受太陽(yáng)房起到了很好的促進(jìn)作用。美國(guó)是世界上能量消耗最大的國(guó)家，國(guó)會(huì)先后通過(guò)了“太陽(yáng)能供暖降溫房屋的建筑條例”和“節(jié)約能源房屋建筑法規(guī)”等鼓勵(lì)新能源利用的法律文件，在經(jīng)濟(jì)上

  也采取有效措施，不僅在太陽(yáng)能利用研究方面投入大量經(jīng)費(fèi)，而且由國(guó)會(huì)通過(guò)一項(xiàng)對(duì)太陽(yáng)能系統(tǒng)買主減稅的優(yōu)惠辦法。因此，美國(guó)太陽(yáng)能建筑的發(fā)展極為迅速，無(wú)論是對(duì)太陽(yáng)能建筑的研究、設(shè)計(jì)優(yōu)化，還是材料、房屋部件結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、應(yīng)用，以及真正形成商業(yè)運(yùn)作的房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)，美國(guó)均處于世界領(lǐng)先地位，并在國(guó)內(nèi)形成了完整的太陽(yáng)能建筑產(chǎn)業(yè)化體系。

  為了減少能耗，降低污染、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)的可持續(xù)發(fā)展，美國(guó)對(duì)太陽(yáng)能作了積極的探索，其中“百萬(wàn)太陽(yáng)能屋頂計(jì)劃”就是規(guī)模最大、涉及部分最多、正在逐步實(shí)現(xiàn)的項(xiàng)目計(jì)劃。該計(jì)劃是美國(guó)面向21世紀(jì)的一項(xiàng)由政府倡導(dǎo)、發(fā)展的中長(zhǎng)期計(jì)劃。這一計(jì)劃的實(shí)施，到2010年將在100萬(wàn)個(gè)屋頂或建筑物其他可能的部位安裝太陽(yáng)能系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)、太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)和太陽(yáng)能空氣集熱系統(tǒng)。這一計(jì)劃的實(shí)現(xiàn)，太陽(yáng)能技術(shù)的應(yīng)用將進(jìn)一步擴(kuò)大，達(dá)到減少溫室氣體排放，擴(kuò)展能源選擇，創(chuàng)造新的高新技術(shù)工作崗位等目的，給美國(guó)帶來(lái)相當(dāng)可觀的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。到2010年，百萬(wàn)屋頂計(jì)劃將生產(chǎn)相當(dāng)于2-3個(gè)燃煤發(fā)電廠的電力，不僅滿足建筑物自身的電力需求，而且有的地方已經(jīng)在出售由太陽(yáng)能所產(chǎn)生的電力。

  美國(guó)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)(SEIA)的主席Rhone Resch，“在奧馬巴總統(tǒng)任職期間，美國(guó)由太陽(yáng)能供電的住宅、商業(yè)建筑和軍事基地的總量增長(zhǎng)了400%，從2008年的1.1GW提高到目前的5.7GW，”他表示，“隨著經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇，美國(guó)需要更加多元化的能源結(jié)構(gòu)，其中就包括太陽(yáng)能。”

  最近，美國(guó)科學(xué)家又把尋找新能源的目光投向了浩瀚太空。科學(xué)家設(shè)想，通過(guò)向太空發(fā)射帶有能量搜集裝置的衛(wèi)星，裝置在巨型衛(wèi)星上的太陽(yáng)能電池板可以搜集太空能量，并將其搜集的能量轉(zhuǎn)化為微波傳送回地球，再轉(zhuǎn)化為直流電，從而為人類提供“廉價(jià)、清潔、安全、可靠、可持續(xù)、可增加”的能源。

  2、日本建筑中太陽(yáng)能能源利用的現(xiàn)狀

  作為世界第二大經(jīng)濟(jì)體，日本是世界上主要能源消耗大國(guó)，而且其能源嚴(yán)重依賴進(jìn)口。但是近年來(lái)日本節(jié)能技術(shù)使能源利用效率大幅提高，新能源開(kāi)發(fā)利用出現(xiàn)扭虧為盈的、倍增趨勢(shì)。

  在太陽(yáng)能利用領(lǐng)域，日本居民光伏屋頂系統(tǒng)到2003年底，總計(jì)安裝88.7萬(wàn)千瓦，日本政府計(jì)劃到2010年總計(jì)安裝482萬(wàn)千瓦。

  在日本，普通的居住小區(qū)對(duì)節(jié)能十分重視，太陽(yáng)能利用比較普遍。對(duì)居住小區(qū)的節(jié)能工作由日本建設(shè)省頒布建筑法規(guī)與規(guī)范做了明確的規(guī)定。在建筑物的保暖節(jié)能方面，規(guī)范中對(duì)建筑物的圍墻結(jié)構(gòu)、分層厚度及選用保暖材料等均作出具體的規(guī)定。在采光方面，也有許多具體的節(jié)電措施。在節(jié)電方面，日本居住小區(qū)中比較普遍地應(yīng)用太陽(yáng)能，它大多屬于被動(dòng)式太陽(yáng)房系統(tǒng)。通過(guò)屋頂吸陽(yáng)板高效率地采集太陽(yáng)能，通過(guò)自身的太陽(yáng)能電池自動(dòng)控制系統(tǒng)，根據(jù)室內(nèi)房間需要自動(dòng)地向室內(nèi)輸入熱(冷)風(fēng)同時(shí)可以供應(yīng)熱水。居住小區(qū)的太陽(yáng)能利用不僅可以節(jié)省電能，同時(shí)也可以改善、保護(hù)和優(yōu)化環(huán)境，是一種新的綠色能源，也是小區(qū)建設(shè)中符合可持續(xù)性發(fā)展節(jié)能的一個(gè)方向，因此備受日本政府的重視、支持和鼓勵(lì)。

  3、歐洲各國(guó)建筑中太陽(yáng)能能源利用的現(xiàn)狀

  歐洲各國(guó)對(duì)太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)和利用走在世界的前列。在太陽(yáng)能的利用過(guò)程中，熱利用技術(shù)是很重要的一塊內(nèi)容，針對(duì)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)初始投資大，回收時(shí)間較長(zhǎng)，尚未制定用于太陽(yáng)采暖的標(biāo)準(zhǔn)以及一些決策者對(duì)太陽(yáng)能知識(shí)不了解，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)還未完全被消費(fèi)者接受等問(wèn)題，歐洲一些國(guó)家克服障礙，推動(dòng)太陽(yáng)能熱水器的應(yīng)用。

  現(xiàn)在歐洲一些國(guó)家普遍認(rèn)為被動(dòng)式太陽(yáng)能采暖技術(shù)將成為本世紀(jì)建筑設(shè)計(jì)的趨向，世界上普遍認(rèn)為使用“熱泵”具有節(jié)約能源、節(jié)約材料、減輕城市空氣污染等優(yōu)勢(shì)，對(duì)建筑供熱是一種很有發(fā)展前途的熱源設(shè)備。將熱泵與太陽(yáng)能集熱器聯(lián)合運(yùn)行，這樣可以解決冬季太陽(yáng)能供熱中存在的水溫低、利用時(shí)間短、利用經(jīng)濟(jì)性差等問(wèn)題。

  德國(guó)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)公布的數(shù)據(jù)顯示，2012年德國(guó)共有約130萬(wàn)套太陽(yáng)能設(shè)備為約800萬(wàn)戶家庭供電，同比增長(zhǎng)4.5%。德國(guó)為發(fā)展太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)所付出的努力，迄今初見(jiàn)成效。光伏發(fā)電目前已經(jīng)能滿足德國(guó)5%的用電需求，在電力供應(yīng)中所占比例三年內(nèi)翻了四番。德國(guó)建筑學(xué)家設(shè)計(jì)制造成功一種向日葵式的旋轉(zhuǎn)房屋。它裝有如同雷達(dá)一樣的紅外線跟蹤器，只要天一亮，房屋上的馬達(dá)就開(kāi)始啟動(dòng)，使房屋迎著太陽(yáng)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，始終與太陽(yáng)保持最佳角度，使陽(yáng)光最大限度地照進(jìn)屋內(nèi)。夜間，房屋又在不知不覺(jué)中慢慢復(fù)位。這種建筑能夠充分利用太陽(yáng)能，保證房屋的日常供熱和用電，又能將光能儲(chǔ)存起來(lái)，供陰雨天和夜晚使用。

  法國(guó)對(duì)太陽(yáng)能的利用也逐步發(fā)展。法國(guó)國(guó)家實(shí)用技術(shù)研究所最近發(fā)明的一種建筑外墻玻璃可以同時(shí)起到太陽(yáng)能熱水器的作用，這一研究成果非常適合目前法國(guó)提倡的建筑節(jié)能要求。法國(guó)政府通過(guò)改善房屋結(jié)構(gòu)和利用自然能源。達(dá)到節(jié)省電能和保護(hù)環(huán)境的目的。利用太陽(yáng)能將水加熱是法國(guó)政府重點(diǎn)支持的建筑節(jié)能技術(shù)之一。

  目前，許多國(guó)家都取得了許多新成就。除了各種利用太陽(yáng)能的被動(dòng)太陽(yáng)房外，還研制成許多新型太陽(yáng)能熱利用的產(chǎn)品，并采用光伏發(fā)電，發(fā)展了與光電技術(shù)相結(jié)合的建筑。德國(guó)弗萊堡著名的“完全自足太陽(yáng)房”就是一座完全依靠太陽(yáng)能采暖、發(fā)電，而不依賴常規(guī)能源的零消耗建筑。它既滿足了建筑和能源方面的高要求，又不以犧牲居住舒適度為代價(jià)。該房已引起各界人士的密切關(guān)注，希望通過(guò)此項(xiàng)研究能使人類找到一條利用可再生的清潔能源的新路。

  塞浦路斯等國(guó)家還發(fā)展了在建筑規(guī)劃和設(shè)計(jì)中利用太陽(yáng)能的軟件，以便在房屋建筑的最初階段一規(guī)劃階段就考慮太陽(yáng)能的利用，并在建筑設(shè)計(jì)中，對(duì)房屋的造型、朝向、形狀、平面布局，乃至材料的選擇等，都與太陽(yáng)能的利用結(jié)合在一起，使太陽(yáng)能的利用與建筑功能緊密結(jié)合。

  各國(guó)還紛紛開(kāi)展了各種示范工程的試點(diǎn)研究工作。丹麥在一個(gè)僅有1500居民的稱為馬斯塔爾的小島上，建成了世界上最大的與區(qū)域供熱網(wǎng)相連的太陽(yáng)能商業(yè)供熱工廠，它能滿足大約260戶丹麥家庭的平均用熱要求。這個(gè)小島沒(méi)有天然氣供應(yīng)，生物量也受到限制，太陽(yáng)能供熱是一種可取的替代能源。他們首先在1994年，通過(guò)一個(gè)采用75 m2太陽(yáng)能板向一個(gè)游泳池提供熱量的示范工程，對(duì)太陽(yáng)能供熱的潛力和可行性進(jìn)行試驗(yàn)。在此示范工程的基礎(chǔ)上，建造了這個(gè)8000 m2的太陽(yáng)能供熱工廠，每年能產(chǎn)生3250MWH/a(11.7TJ/a)電，代替了350t廢油，大約能滿足12%的區(qū)域用熱要求。

  總之，國(guó)外對(duì)建筑的太陽(yáng)能利用研究開(kāi)展較早，從概念到個(gè)案，從實(shí)驗(yàn)到實(shí)測(cè)以及計(jì)算機(jī)模擬方面做了相關(guān)層次上的研究，且己經(jīng)取得相當(dāng)?shù)某晒?/p>