傳統的燃料能源正一天天減少，而對環境造成的危害卻日益突出，今天全球還有近20億人得不到正常的能源供應，世界把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能夠改變人類的能源結構，維持長遠的可持續發展。推進節能減排工作，積極應用可再生能源是當前的一項重要任務。太陽能以其獨有的優勢成為人們重視的焦點。豐富的太陽輻射能作為重要能源，是取之不盡、用之不竭的、無污染、廉價、人類能夠自由利用的能源。太陽能每秒到達地面的能量高達80萬千瓦，一旦太陽能成為被廣泛利用的能源，它將極大緩解人類的能源危機，改善人居環境，推動人類社會的進步。開發和利用豐富、廣闊的太陽能，既是近期急需的能源補充，又是未來能源的基礎。

我國目前建筑能耗約占全國能耗消耗量的27%，建筑節能在整個節能工作中占有重要地位。發展節能省地型住宅和公共建筑，重要的策略之一是應用太陽能資源，發展太陽能建筑技術。如果能采用部分太陽能應用到建筑上，將會對整個社會的節能有著重要的意義。

對于太陽能應用而言，我國具有良好的地理條件：全國國土每年獲得的太陽能約為3.6X10²²J，大約相當于1.2萬億噸標準煤的發熱量，其中2/3國土面積太陽能年平均輻射總量在5900兆J/m²以上，而且大部分采暖地區均分布在長日照區域內，年日照時數大于2000小時，區劃見圖1^[1]。

圖1 我國的太陽能資源區劃

我國各區的太陽能年總輻照量見表1。與同緯度的其它國家相比，與美國相近，比歐洲、日本優越得多，因而具有巨大的開發潛能。同樣，我國的太陽能應用設備生產經過多年發展，具有相當的規模，呈現出良好的發展勢頭；國內的相關研究雖然起步較晚，但是在被動式太陽房和太陽能熱水方面有突出的成績，光電研究方面則由于價格等問題，尚未達到普及的程度。其中，被動式太陽房已經被推廣到廣大農村，對解決中國貧困地區的采暖問題起到了良好作用。我國太陽能熱水技術則處于國際領先地位，產銷量均為世界第一。 

表1 各資源區的太陽能年總輻射量

資源區劃代號	名稱	指標（MJ/(m2●a)）
Ⅰ	資源豐富區	≥6700
Ⅱ	資源較富區	5400～6700
Ⅲ	資源一般區	4200～5400
Ⅳ	資源貧乏區	＜4200

目前，我國的太陽能熱水器生產和應用可謂如火如荼。專家預測，太陽能熱水器在未來幾年仍將保持迅猛的發展勢頭，這是規劃和建筑等行業不能回避的事實。《建筑給水排水設計規范》（GB50015-2003）局部修訂內容就針對太陽能熱水系統技術設計參數做了具體的規定，為以后設計提供了依據。

太陽能與建筑的結合，傳統上是在屋頂上安裝太陽能熱水器，這種設計方法，優點是受日照時間比較長，但也存在不少缺陷，如連接管太長，使用時需要放掉大量管中冷水，造成水資源的浪費；上屋頂檢查或維護較為困難，如果沒有統一設計，布置混亂，就會破壞建筑的外觀形象，影響市容市貌。太陽能熱水器要走進居民生活，尤其是要走進建筑密度大、高層建筑多的城市，實現太陽能熱利用設備與建筑一體化是必然的要求。一體化設計不僅體現在形式上做一些外觀和立面的美化，更重要的是有效利用太陽能獲得人們所需要的熱源，并在經濟性、舒適性上有足夠的保證。太陽能熱水器與建筑一體化應包括以下四個方面^[2]：

在外觀上，實現太陽熱水系統與建筑完美結合，合理的布置太陽能熱水器。無論在屋頂、陽臺或在墻面都要使太陽能集熱器成為建筑的一部分，實現兩者的協調和統一。

在結構上，妥善解決太陽能熱水系統的安裝問題，確保建筑物的承重、防水等功能不受影響，還應考慮太陽能集熱器抵御強風、暴雪、冰雹等的能力。

在管路布置上，合理布置太陽能循環管路以及冷熱水供應管路，盡量減少熱水管路的長度，建筑上事先留出所有管路的接口和通道。

在系統運行上，要求系統可靠、穩定、安全，易于安裝、檢修和維護，合理解決太陽能與輔助能源加熱設備的匹配，盡可能實現系統的智能化和自動控制。

以上四方面均需要將太陽能熱水系統納入到建筑設計中，統一規劃，同步設計、同步施工。

使用太陽能熱水器，具有非常好的節能作用，這是顯而易見的，另外對節水也有著積極的意義：使用熱水比使用冷水可以節約用水。科學研究表明，從洗潔和殺菌效果來看，1倍的熱水相當于5倍的冷水。冷水病菌含量高，對健康不利，而熱水卻能有效殺菌，并可以預防關節炎、婦女病等疾病的發生。衛生防疫專家呼吁，從有效抑制病菌滋生，增強人體免疫力的角度考慮，生活中應該多用熱水。因此，應用太陽能提供熱水，不但節能，還因為熱水的殺菌、去污效果優于冷水而節省了水的用量，從而達到了節水。 

目前，山東、河北、南京、武漢等省市要求12層以下住宅、賓館等建筑必須應用太陽能熱水系統，實現太陽能熱水系統與建筑一體化設計與施工；中高層、高層住宅建筑采取試點形式逐步推進。沒有納入試點范圍的中高層、高層住宅建筑，要設計適合本工程特點的太陽能熱水系統，暫不具備一體化應用條件的，設計與施工時應當進行必要的管路、固定件的預設、預埋，確保后期的安裝與使用；有條件的公共建筑要設計安裝太陽能熱水系統，政府投資建設的醫院、學校、賓館、飯店、游泳池等公共建筑應當率先應用。

假如把地球表面0.1%的太陽能轉化為電能，轉變率5%，每年發電量可達5.6x10¹²千瓦小時，相當于世界上耗能的40倍。利用太陽能電池直接將太陽光能轉化為電能，也就是光伏發電，具有非常大的潛力。根據電力部門的介紹，在上海、北京、廣東、江蘇、山東等地開展光伏屋頂計劃，重點是大城市。

目前我國多個光伏發電項目即將投入使用。中國首座太陽能大廈——保定電谷大廈，作為光伏發電進入商住園區和光伏發電與建筑融為一體的示范工程，這座太陽能光伏大廈將太陽能玻璃幕墻融入到整體設計之中，建筑的外立面采用大規模呼吸式太陽能玻璃幕墻。整座大廈的發電量可達0.3兆瓦，年發電量達171萬千瓦時，可替代1400噸標準煤，相當于一個小型發電站，發出來的電直接并入電網。此外，每年可減少二氧化碳排放1100噸，對改善生態環境做出了很大的貢獻。江蘇省首個 “光伏屋頂計劃”將投入示范性運營。這些項目的運營將為我國大范圍的光伏發電提供技術參數和應用經驗。

太陽能取暖是指將分散的太陽能通過集熱器（例如：平板太陽能集熱板、真空太陽能管、太陽能熱管等吸收太陽能的收集設備）把太陽能轉換成方便使用的熱水，通過熱水輸送到發熱末端（例如：地板采暖系統、散熱器系統等）提供房間采暖的系統。太陽能取暖系統由集熱系統、蓄熱系統和取熱系統組成。對于供暖而言，太陽能的逐時分布情況與供暖負荷的逐時分布情況幾乎相反，因此應該考慮蓄熱措施。蓄熱方式主要有土壤蓄熱和水蓄熱兩種。

在利用太陽能取暖過程中，需要注意以下幾點：

（1） 目前太陽能集熱器產品在集熱效率等方面還處于較低的水平（大多數不超過40%），因此當前所利用的太陽能實際上是“低位”能源，這就要求在利用過程中盡量考慮這一特點，以便有效的提高集熱效率和利用效率。從供暖來說，集熱水相對低溫對于散熱器供暖存在一定的限制條件，但對于地板輻射供暖系統則是比較吻合的，建議將二者結合起來。

（2）利用太陽能取暖，必須因工程制宜、因地制宜，尤其適用于我國西部地區。由中國建筑設計研究院^[3]設計的拉薩火車站供暖，就是利用的太陽能采暖系統，經過冬季應用測試，系統運行穩定可靠。這與拉薩的地理和氣象條件是密不可分的。拉薩屬于高日照率、高大氣透明度、高日照輻射照度地區，冬季日照率為77%。

（3）太陽輻射照度與天氣情況等密切相關，很難有100%的日照率，這時就必須設置相應的輔助熱源，也可與城市集中供熱并行使用，當太陽輻射照度不足時，切換到集中供熱系統，以保證建筑采暖的正常需求。同時可大大降低采暖費用。

在太陽能轉換成熱能后, 人們不僅可以利用這部分熱能提供熱水和采暖, 而且還可以利用這部分熱能提供制冷空調。從理論上講，太陽能制冷可以分為太陽能光電轉換制冷和太陽能光熱轉換制冷兩類^[4]。

5.1 太陽能光電轉換制冷

首先是通過太陽能電池將太陽能轉換成電能，再利用電能驅動常規的壓縮式制冷機，主要有光電制冷及熱電制冷。在目前太陽能電池成本較高的情況下，對于相同的制冷功率，太陽能光電轉換制冷系統的成本要比太陽能光熱轉換制冷系統的成本高出許多倍，目前尚難推廣應用。

5.2 太陽能光熱轉換制冷

首先是將太陽能轉換成熱能(或機械能)，再利用熱能(或機械能)作為外界的補償，使系統達到并維持所需的低溫，按照消耗熱能及消耗機械能進行分類，太陽能制冷系統主要可分為以下5種類型：1)太陽能吸收式制冷系統(消耗熱能)。2)太陽能吸附式制冷系統(消耗熱能)。3) 太陽能蒸汽噴射式制冷系統(消耗熱能)。4)太陽能蒸汽壓縮式制冷系統(消耗機械能)。5) 太陽能除濕式制冷系統(消耗熱能)。

太陽能制冷空調的優點主要是季節適應性好、環保、噪聲低、利用率高，同一套太陽能吸收式空調系統可以將夏季制冷、冬季采暖和其他季節提供熱水3種功能結合起來，做到一機多用，四季常用，從而可以顯著地提高太陽能系統的利用率和經濟性。局限主要有投資成本高、適用于建筑層數少、中、小型建筑的中央空調。

推廣太陽能相關指標預期有兩方面的效果，直接的結果是推動國家四節標準的制定和執行，間接的作用是提高了各參與方的積極性，促進住宅產業的良性循環。鼓勵發展節能省地型住宅與公共建筑，要求制定并強制推行更嚴格的“四節”標準，太陽能應用的政策導向將極大的促進四節標準的實現。

我國有關建筑節能的政策法規出臺了不少，要求建筑必須達到一定的節能標準。但建設太陽能建筑，每平米需要增加成本約230元，這份錢由誰承擔？在沒有硬性規定的前提下，建筑商自然搖頭；如果建筑售價不變，就意味著建筑商自己要承擔這部分費用，如果建筑售價提高，則會帶來潛在的市場風險。這種單方面的投資，社會和業主得益的模式使得建筑商對太陽能建筑熱情不高。因此，應繼續出臺政策給太陽能建筑開發商以財政支持或稅收優惠等，從經濟利益促使他們加快太陽能建筑的開發。對達到一定標準的節能建筑給予一定的稅收優惠，配合以相應的措施以確保這筆資金用于下一階段的技術研發。鑒于此，推廣太陽能應用就必須采取必要的措施，如：

⑴ 在各級政府組織內建立健全太陽能利用與推廣指導、協調、組織機構，加強宏觀調控力度；

⑵ 提高對推廣應用太陽能技術重要性的認識，加大宣傳教育力度，并率先在政府系統、公共建筑、醫院、學校、賓館飯店等熱水消耗大戶推廣太陽能的使用，以提高全民使用和應用太陽能等可再生能源的意識；

⑶ 安排、組織相關部門(太陽能企業、城建、設計)進行太陽能建筑一體化相關標準化研究，研究出臺城鄉建筑配套政策和措施；

⑷ 完善太陽能技術、產品的質量監督體系，進一步規范市場管理；

⑸ 在房地產業大力組織、推廣太陽能利用示范工程；

⑹ 對某些行業的建筑物提出強制性利用太陽能的要求；

⑺ 積極支持太陽能技術進步和產業發展；

⑻ 可以借鑒美國、德國、日本、西班牙、意大利等國的先進做法，以財政補貼、金融支持等方式鼓勵居民使用太陽能設備，為節能減排做出貢獻。

當前，在我國能源緊張和大力推行建設節約型社會的形勢下，利用太陽能有著積極的意義。太陽能技術的廣泛應用，不僅促進了四節標準的實現，而且對于改善整個社會的生態環境、提高居民生活舒適度同樣有著十分重要的意義。還有一點需要明確：太陽能設備屬于一次性投資，雖然購買時比電、燃氣熱水器等價格要高，但在使用過程中不再投資，且安全可靠，操作簡單方便，綜合計算，太陽能設備投資最少。如果這一點被大多數人接受，太陽能建筑的市場自然就不言而喻了。

1 中華人民共和國建設部.全國民用建筑工程設計技術措施—節能專篇（暖通空調·動力）[M]，2003

2 中華人民共和國建設部.GB50364-2005中華人民共和國國家標準民用建筑太陽能熱水系統應用技術規范[S]，2005

3 潘云鋼，金健. 太陽能在拉薩火車站供暖系統中的應用[J]，暖通空調，2007，37（6）：53～58

4 王默晗，姚易先，郝紅宇.淺談太陽能制冷技術的發展及應用[J].制冷與空調，2007（1）：100～103