当前,中国光热建筑一体化项目中,真空管集热器和平板集热器两种都有使用,其中真空管集热器使用较多。中国光热市场上平板集热器的市场占有率仅为10%左右,而在光热建筑一体化工程项目中平板集热器的市场占有率大大增加。可见,平板集热器在光热建筑一体化工程中更有优势,发展空间很大。
在已建成使用的光热建筑一体化项目中,绝大部分使用热水系统,只有很少的项目采用热水系统与采暖系统相结合,另外采取热水系统和空调系统相结合的项目则更少。造成这种情况的主要原因是:热水系统的发展主要是基于中国大量的热水需求;由于目前采暖系统主要是利用太阳能产生的热水进行供暖,因此采暖系统常和热水系统一起使用;光热建筑一体化项目中的空调系统目前仍处在研发阶段,所以只有少量示范工程项目采用了空调系统。由于目前太阳能光热利用主要集中在热水应用,因此在居民建筑以及学校、游泳馆、办公大楼等公共建筑中应用较多。
光热产品与建筑结合方式主要包括平屋面支架式、阳台立面结合、坡屋顶内嵌结合三种形式,以平屋面支架式为主,其次是阳台里面结合。另外还有一些其他结合方式,如平板集热器代替阳台侧围的一体化结合方式。坡屋顶内嵌结合形式需要将集热器嵌在屋顶的槽中,对屋顶的结构、环境等要求较高。并且如果设计初期没有做出相应的设计,后期需要对屋顶进行改造,会增加项目难度。而平屋面支架式对屋顶的要求较低,需要做的改造较少,在技术层面更容易实现。
当前存在问题
虽然光热建筑一体化取得了显著的成绩,但是我们也应当看到,在快速发展的同时,光热行业也面临着一些突出的问题。
行业标准有待完善
应用技术的标准需完善,包括标准规范、技术手册、设计措施、标准图集和设计软件的完整技术支撑体系。
一方面,由于没有产品的使用标准,无法保证房地产开发商所用产品及安装的质量;另一方面,由于各个企业的产品没有统一的形式和规格,配套形式、管束都不好规定,因此,在产品没有确定之前,无法进行建筑太阳能光热系统的设计。
房地产商积极性不高
中国房地产开发商对建筑中使用光热系统的热情不高,主要原因是:
第一、住宅为业主提供生活热水尚未成为必备,太阳能产品与门、窗、地板等不同,并不是一个建筑不可缺失的部分。建设太阳能光热一体化建筑,每平方米需增加房地产开发商几百元的成本,虽然可节约70~80%的采暖能源,但直接受益者是社会和业主。这种房地产开发商出资、社会和业主得益的模式使房地产开发商不愿意投资太阳能光热建筑一体化。
第二、太阳能既能成为销售卖点也能引起购房者不满。太阳能利用得好,能使建筑绿色节能,使得楼盘增值;但如果太阳能技术、资金等方面的不足造成供水量不足、安全存在隐患、维修不及时等问题,必将引起消费者的不满。
第三、光热生产企业的技术水平和所用材料参差不齐,使得光热系统的寿命长短不一。房地产开发商缺乏相关的太阳能知识,无法选择适合建筑的光热产品,因此不愿采用光热系统。
第四、由于光热系统受自然环境影响很大,很难保证一年四季24小时都能产生热水,因此需与地源热泵热水器、电热水器、燃气热水器等其他形式结合使用。而仅用其他形式的热水器就已经可以满足用户的需要,没有必要一定安装太阳能热水系统。
因此,除了实施强制安装政策省份的开发商会安装太阳能系统,其他地区的开发商都选择尽量不安装。即使安装,也会从经济效益出发,选择便宜的产品。
设计单位设计动力不足
太阳能建筑一体化并不是太阳能和建筑的简单“相加”,而是需要将二者整合起来。因此在建筑设计的时候,既需要根据不同的热水器类型、技术要求、使用目的以及不同地理纬度和气候特点、建筑类型等,对建筑的造型、平面布局和功能等进行综合考虑,又需要反馈给太阳能热利用设备的设计和生产企业建筑对设备要求的相关信息。只有这样才能使光热设备的设计和生产与建筑的使用达到完美的统一,推动光热产品在建筑上的运用。
然而目前建筑设计单位并不会主动将太阳能系统设计进去,这主要是由于:
1、目前的设计单位还不具备足够的太阳能系统知识。建筑设计主要包括建筑、结构、给排水、暖通空调、电气、总图等几部分内容,并没有太阳能设计的单独部分;
2、目前中国建筑设计实施责任制,建筑设计出现问题,会由设计总负责人和设计单位共同承担法律责任。这使得设计师在设计时会选择尽量不用不熟悉的太阳能系统;
3、太阳能系统的设计部分没有相应的设计费用,影响设计师的积极性。
光热建筑一体化应对策略
切实解决现有问题,有利于全面提高太阳能热水器产品质量水平,促进行业健康可持续发展;有利于推动太阳能热水器与建筑更好的融合,扩大太阳能热水器的使用范围;有利于引导低碳、环保的消费理念和生活方式,推动全社会节能减排。
1. 制定可持续发展法规和财政政策
从调查和汇总的情况分析看,太阳能的推广应用作为国家的一项专项工作正在得到大力强化,但在国家《可再生能源法》之下还缺少细化的、可操作的法规文件;同时除了由财政部、建设部开展的太阳能示范工程有资金支持外,其他与建筑结合的太阳能工程还缺少政策和资金支持。建议及早研究制定中国普及型太阳能应用工程也适用的财政和税务政策,最终形成具有中国特色的、支持建筑规模化应用太阳能的可持续利用财政政策。
2. 完善标准,提高标准规范执行率
目前太阳能行业的产品和材料标准虽然还需要提高,以适应与建筑结合的要求,但已经比较完备。而相对应的应用于建筑结合的太阳能系统技术标准还很少,特别是能够规范、指导符合建筑大规模使用所需要的建设工程标准化文件,如系统产品标准、系统技术标准、集成技术标准、设计标准、施工验收标准、通用标准图集、设计用标准化软件还非常缺乏,目前还只有一项热水系统应用技术规范在施行。而且随着工程实践的深入,技术产品的进步,比较早编制的规范也需要根据工程实践进行修订、完善,以满足工程设计、施工、安装、维修需要,这项工作最为欠缺、最为紧迫。
与此同时,太阳能热水系统的建筑一体化还存在着大规模工程实践不足,缺乏必要的基础设计参数,应用技术的标准化文件缺乏,执行率低等问题,使得建筑设计主体——建筑设计院基本上还难以开展太阳热水系统的设计。
建议一是研究和实施将太阳能热水系统的设计、施工与验收纳入常规建设环节的措施,以保证其实施;二是通过建立简单易懂的技术指南等技术普及措施,加强标准和规范的执行力度。