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

山东省烟台市芝罘区上夼西路78号　　0535-6081793

　　摘要：本文通过市场调查和多年来对太阳能应用与建筑结合的潜心研究，首先开发出“高平整度一体化太阳能发电整体屋顶”专利技术，它一反常规的改变了太阳能发电附着在建筑屋顶上的传统作法，巧妙地采用结构设计的方法把太阳能发电方阵作为建筑构件置于建筑物南坡屋顶。在此基础上提出了一种未来城市小区特别是高层建筑太阳能光伏、光热综合应用的最佳、且唯一的模式，即屋顶光伏发电和阳台壁挂太阳能热水器的综合应用，并在总建筑面积150000平方米、4栋25层高层、4栋12层小高层、3栋6层多层小区住宅建筑上得到成功应用，屋顶光伏发电总装机共313.49KW，阳台壁挂太阳能安装共785台，效果非常良好。
　　关键词：建筑、太阳能、应用、新模式

　　1.引言
　　我国“十二五”规划的一个显著特点就是要加快转变经济发展的方式，努力发展资源节约、环境友好的低碳经济，在我国众多能耗中建筑耗能要占到整个能耗的40%左右，建筑节能潜力巨大，住房和城乡建设部副部长仇保兴在第七届国际绿色建筑大会上讲话时谈到，“十二五”期间将新建保障性住房3600万户，这些保障性住房将首先成为“节能房”，“发展绿色建筑是解决我国资源能源问题的重要战略”。为此我们认为在未来城市小区建设中应尽可能多的综合应用目前技术己相当成熟的太阳能，并提出我们认为在众多应用方式中的最佳、且唯一的模式，是加快转变经济发展方式的重要技术支撑，不能尽可能多的采用先进技术，转变经济发展方式是绝对不可能实现的。
　　2.未来城市小区建设太阳能综合应用的最佳模式
　　通过市场调查和多年来对太阳能应用与建筑相结合的潜心研究，我们提出了一种未来城市小区特别是高层建筑太阳能综合应用的最佳模式，即屋顶太阳能发电和阳台壁挂太阳能热水器综合利用，并在总建筑面积150000平方米、4栋25层高层、4栋12层小高层、3栋6层多层的小区住宅建筑上得到成功应用，效果非常良好（见图1）。这幅图片具丰富的内涵，它提出了现代城市小区建设屋顶采用用户侧并网太阳能光电、南墙壁挂分体承压式太阳能热水器综合应用划时代的新概念，意义深远，这对人居环境、低碳、节能、环保、能源战略等均有好处，前人没作到的事首先就从我们这里开始，为人们写下了太阳能综合应用新的一页。我们坚信这种新的太阳能应用最佳、且唯一的模式，在不远的将来会得到大力推广，它的生命力将会得到市场的认可，且极具市场号召力。

图1  高层住宅太阳能的综合应用

　　2.1太阳能发电的应用
　　在烟台鼎城2008小区四栋25层高层、菏泽中翔橡树湾小区4栋12层小高层、3栋6层多层住宅上，每栋楼屋顶采用我公司的“高平整度一体化太阳能发电整体屋顶”发明专利技术，安装用户侧并网太阳能发电(见图2)，用太阳电池方阵完全替代传统的建筑屋顶，把太阳能发电与建筑融于一体，实现了太阳发电与建筑的完美结合。

图2  高平整度一体化太阳能发电整体屋顶

　　菏泽中翔橡树湾262KW屋顶光伏电站获批国家建设部2010年太阳能光电建筑示范项目；烟台鼎城2008小区获山东省住房和城乡建设厅批准成为全省第十一批低能耗建筑(可再生能源建筑)示范工程。
　　两项目总装机313.49KW，年发电量约为474455度电，每年可节约标准煤约190吨，减排二氧化碳486.63吨，二氧化硫3.03吨，氮氧化物1.708吨，按太阳能电池25年使用寿命计算，合计节约标准煤4750吨，减排二氧化碳约12166吨。屋顶光伏系统总投资约860万元，占开发建设总投资的0.64%。
　　该技术设计之巧妙、结构之简单、功能之完善、安装之高效、效果之完美，不愧于是真正意义上的太阳能发电与建筑一体化。具有如下特点：
　　其一、结构简单，改变了太阳电池组件与支架的连接方式。独具匠心的连接设计充分体现了太阳能电池和建筑的完美结合，成为一个真正意义上的建筑构件。具有整体性好、连接牢固、平整美观、便于集成、可实现建筑屋顶规格化、模块化等特点。
　　其二、便于安装维修，简化安装程序，大大提高工效。
　　其三、整体性能好、不用灌胶，防水功能好。
　　其四、节约建材，用太阳能发电方阵替代原有建筑屋顶，可节省原屋顶的建筑材料和费用；刚柔结合的结构设计，增强了“高平整度一体化太阳能发电整体屋顶”的抗震性能。
　　其五、独具匠心的排水槽创造了太阳电池方阵良好地散热通道，使该“高平整度一体化太阳能发电整体屋顶”的方阵温度低于常规的太阳能屋顶，改善了太阳电池的发电环境，提高了太阳电池的发电效率，延长了太阳电池的使用寿命。
　　该技术具有显著的3 “零”特性，分别是“零”土地使用、“零”距离输电、黄金用电时段的“零”排放发电，充分体现了资源节约、环境友好的科学发展观，是实现低碳经济转型的有效技术手段。经过近几年的市场推广应用，该技术己成功应用到高层住宅小区屋顶、商住楼屋顶、工厂厂房屋顶、现代农业工厂半透光屋顶等，极具普遍推广应用的价值。
　　2.2太阳能热利用
　　在烟台鼎城2008小区，每栋楼为100户25层的高层建筑，四栋共400户；在荷泽橡树湾小区，4栋12层、3栋6层共385户。每户阳台安装一台100立升并配备电辅助加热、承压式水箱(室内)、壁挂式2平方米高导热系数防冻平板集热器的太阳能热水器 (见图3)。

 图3  壁挂式太阳能热水器

　　太阳能热水器总投资337.55万元，占开发建设总投资的0.86%。每户每天可产生摄氏60度热水100公升，可节约用电5度，785台每年可节电143.26万度，约折合标准煤572.8吨，减排二氧化碳1469吨，二氧化硫9.15吨，氮氧化物5.16吨。
　　该阳台壁挂分体式太阳能热水器有如下特点：
　　其一、实现光热建筑一体化，通过阳台外悬挂、阳台栏杆式、阳台嵌入式等安装方式与建筑达到完美结合，实现了高层建筑户户安装太阳能热水系统，组装方便，牢固可靠；
　　其二、采用“U”型管自然微循环系统，迅速启动，升温快，热效率高，管内介质环保洁净，无腐蚀，不结垢，–50℃低温下正常使用；
　　其三、水箱采用封闭承压设计，水不与大气直接接触，耐高温，无焊点、防渗漏、不宜结垢；
　　其四、多重保护，安全无忧。系统配备防电墙、限温限压等多重保护，大大提高了使用的安全性及系统使用寿命。
　　3.关于最佳模式的论证
　　3.1 常见的太阳能屋顶发电
　　关于屋顶太阳能发电目前国内外多为附着式BAPV模式，即两张皮的结构如：(图4)

图4 传统屋顶太阳能发电

　　这种方式是在原屋顶加装太阳能发电方阵，必然要破坏原屋面结构，还需作防漏水处理，更严重的是太阳能方阵散热不好，由于太阳电池发电具有负温度系数，因散热不好温度升高导致电压下降，减少了发电量，缩短了太阳能电池使用寿命，且很难实现与建筑的集成。采用我们所提出的高平整度太阳能发电整体屋顶技术，不仅可节约屋顶建造费每平方米四到六佰元费用，还增加了建筑的整体性，使建筑物更加完美。
　　3.2常见的太阳能热水器
　　目前我国太阳能热水器市场较太阳能发电更为成熟，深为老百姓所接受，但更多的是安装在屋顶上如(图5)

　　图5 安装在屋顶上的直插式太阳能热水器

　　从图5可以看出这种使用方法根本不能用于高层建筑，没有可供安装的位置，而这种错落无序的安装，从高处看有碍视觉，破坏了建筑群体的外在美，与环境极不和谐，根本无法与建筑集成于体。近几年发展起来的壁挂式太阳能热水器，才是高层建筑用户唯一可选用产品。
　　综上所述，常见的太阳能屋顶发电和太阳能热水器与我们所提出且已完成的示范工程模式有着本质的区别，这些技术是根本没法应用到未来城市小区特别是高层建筑物中来，可见我们在示范工程所提供的模式应是未来城市小区建设太阳能综合应用的最佳且唯一的模式。
　　4.市场前景
　　目前我国正处在城镇化和工业化的快速发展时期，据有关资料所述我国既有建筑达400亿平方米，同时每年新建16亿到20亿平方米，我们以新增16亿平方米平均楼层为20层来计算，其屋顶面积为8000万平方米，考虑到屋顶南北坡和其它因素若实际只利用四分之一即2000万平方米，按每平方米可安装140瓦太阳电池，则每年可新增太阳能发电的功率容量280万千瓦，仅此项5到6年即可再造一个“光伏三峡”。当前国家出台了一系列的政策大力支持建筑屋顶太阳能用户侧发电，部分省市也出台了新建建筑安装太阳能热水器的强制性政策，根据现阶段我国太阳能产业状况，本文提出的未来城市小区建设太阳能综合应用的新模式是一个完全可操作实施的项目，市场前景很好，是在建筑节能中加快转变经济发展方式必须采用的技术措施。
参考文献：（略）