目前，我們可以看到屋頂各種形式的太陽熱水器，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，目前的太陽能熱水器只考慮自身的結構和功能，沒有考慮到建太陽能熱水器幾乎無一例外的破壞了建筑的整體形象。事實上，太陽能集熱器本身具有防水隔熱的作用，這與建筑物屋頂?shù)淖饔镁哂邢嗨浦�處，即可以利用太陽能集熱設施部分或全部代替屋頂覆蓋層的作用，從而可節(jié)約投資。因此，若能把建筑物與太陽能設施放到一起考慮，實現(xiàn)相互間的有機結合，便可節(jié)約投資，保持建筑物的整體美觀性不受破壞，又可最大限度的利用設施與建筑的一體化問題，一般簡稱作“太陽能與建筑一體化”。

　　一、太陽能與建筑一體化技術現(xiàn)狀

　　一直以來，太陽能等可再生能源在建筑技術上的完美應用都是企業(yè)夢寐以來的追求，太陽能與建筑結合創(chuàng)造的低能耗高舒適度的健康居住環(huán)境，不僅讓住戶家庭生活得更自然更環(huán)保，而且能節(jié)能能減污，對實現(xiàn)社會可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。在人類面臨生存環(huán)境破壞日益嚴重和能源危機的今天，如何開發(fā)利用環(huán)保節(jié)能的住宅配套部品就成了一個焦點話題。太陽能——作為一種免費、清潔的能源，在住宅建筑中的利用，將關系到可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，可謂意義深遠。經(jīng)過數(shù)年的研究和開發(fā)，太陽能的利用已取得顯著成果并轉化為生產(chǎn)力。在我國，太陽能熱水器在全行業(yè)中現(xiàn)已擁有企業(yè)超過千家，推廣應用范圍也在不斷擴大。而太陽能與建筑的結合，也在住宅建設中越發(fā)呈現(xiàn)出其不可替代的地位，并成為住宅建設中的一個最新亮點。

　　早在1999年召開的世界太陽能大會上就有專家認為，當代世界太陽能科技發(fā)展有兩大基本趨勢，一是光電與光熱結合；二是太陽能與建筑的結合。太陽能源建筑系統(tǒng)是綠色能源和新建筑理念的兩大革命的交匯點，專家們公認，太陽能是未來人類最適合，最安全，最理想的替代能源。目前太陽能利用轉化率約為10%—12%，太陽能的開發(fā)利用潛力十分巨大，據(jù)報載，目前，世界各國都在設施自己的“陽光計劃”，如去年德國政府就宣布推行“十萬屋頂”計劃，即在建筑頂部大規(guī)模地鋪設太陽能發(fā)電裝置，既節(jié)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能成為各發(fā)達國家政府極力倡導的事業(yè)，太陽能利用設施與建筑的結合自然是人們所關注的問題，主要是太陽能的光伏利用與建筑的結合上。

　　太陽能與建筑一體化有他獨特的特點：一是把太陽能的利用納入環(huán)境的總體設計，把建筑、技術和美學融為一體，太陽能設施成為建筑的一部分，相互間有機結合，取代了傳統(tǒng)太陽能的結構所造成影響；二是利用太陽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，四是該技術屬于一項綜合性技術，涉及太陽能利用，建筑，流體分布等多種技術領域。另外，在云南昆明還建成了一個平屋頂結構的太陽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能平板集熱器代替。這是我國第一個在平屋頂上實現(xiàn)太陽能與建筑一體化的實驗性工程。聯(lián)合國能源機構最近的調(diào)查報告顯示，太陽能與建筑一體化將成為21世紀的市場熱點，成為21世紀建筑節(jié)能市場的亮點。

　　二、太陽能與建筑一體化的發(fā)展方向

　　目前，建筑物空氣溫度調(diào)節(jié)消耗著大量的能量。在我國，它要占到建筑物總能耗的約70%。用空調(diào)機和燃煤來控制室溫不僅消耗能量，帶來的外界的環(huán)境污染，而且并不能給室內(nèi)人員帶來健康的環(huán)境。在太陽能用于采暖方面，除造價較高的被動式太陽房有一些示范建筑外，還沒有大規(guī)模的采用。主動式太陽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，建筑供能的主動與被動相結合的思想及太陽能與常規(guī)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能用于建筑功能的一次投資和運行成本，使得整個方案在商業(yè)化的意義下具有可操作性。

　　太陽能供能設備的非定常性，對氣象條件和輻照條件的依賴性等特點，要求我們必須對建筑用能負荷進行準確的預測，才能夠在設備與建筑的匹配上做出設備投資和節(jié)能效益最佳的選擇。建筑室內(nèi)溫度及氣流的預測方法和預測軟件CFD/NHT是太陽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(diào)節(jié)的又一大方面，但是我國目前在該方面的水平和從事人數(shù)還遠落后于世界先進國家。在當代，太陽能與建筑的發(fā)展必須有一定的策略與之相適應，一是成熟的被動太陽能技術與現(xiàn)代的太陽能光伏光熱技術的綜合利用；二是保溫隔熱的維護結構技術與自然通風采光遮陽技術的有機結合；三是傳統(tǒng)建筑構造與現(xiàn)代技術和理念的融合；四是建筑的初投資與生命周期內(nèi)投資的平衡；五是生態(tài)驅動設計理念向常規(guī)建筑設計的滲透；六是綜合考慮區(qū)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因素。

　　綜合考慮社會進步，技術發(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中，主動與被動的利用太陽能的建筑統(tǒng)稱為太陽能建筑。我國太陽能建筑領域中技術最成熟，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?shù)拈w樓中，使太陽能熱水器與建筑有機結合，外觀形象是比較漂亮的，只是適合此類結構的建筑較少，推廣應用受到局限。多功能休閑亭集太陽能熱水器，光電板和納涼休閑功能于一體，流線型設計既美觀又減少亭子結構的風力和承重荷載，優(yōu)美的造型為屋頂，建筑物和周圍環(huán)境增添了一道亮麗的風景，打造出一座別致美麗的樓頂花園，成為融合建筑美學，園林設計和人本文化內(nèi)涵的典范之作，而且結構簡單靈活，安裝方便的特點，使之能夠自然地與庭院，泳池，花園等場所融為一體。

　　三、太陽能與建筑一體化存在的問題和解決問題的思路

　　太陽能與建筑一體化問題是多科學，多層面參與和合作的綜合性事業(yè)，需要國家政策法規(guī)部門、建筑主管部門、太陽能廠商、房地產(chǎn)開發(fā)商、建筑設計單位的共同努力，太陽能熱水器的推廣應用離不開建筑師的參與，建筑師作為建筑的設計者，應根據(jù)不同的熱水器類型，技術要求，使用目的以及不同地理緯度和氣候特點，建筑類型等，對建筑的造型，平面布局和功能等進行綜合考慮，另一方面太陽能熱利用設備的設計和生產(chǎn)廠家反過來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(tǒng)一，推動太陽能在建筑上的運用，太陽能廠商一定要在技術上解決與建筑一體化的難題，要使太陽能系統(tǒng)成為建筑的一個構件，同時產(chǎn)品要標準化、系列化、配套化，這是推行太陽能與建筑一體化的根本問題。

　　對于安置在屋頂?shù)慕ㄖ�一體化太陽能熱水器，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(tǒng)技術比較，存在的主要問題是“系統(tǒng)的循環(huán)問題”、“集熱器的形成和結構問題”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)問題與傳統(tǒng)技術上沒有差別；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，但對技術要求有很大的差別。

　　目前，國內(nèi)外太陽能與建筑完美結合的形勢并不樂觀，太陽能的普及率僅為7.6%，盡管國家經(jīng)貿(mào)委已規(guī)劃未來15年內(nèi)我國太陽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各界的努力。太陽能熱水器雖有諸多優(yōu)點，但是與建筑完美結合進程緩慢，太陽能熱水器還沒有有機地大規(guī)模溶入建筑設計與施工中，市場刺激和國家立法都有待加強，太陽能熱水器整體水平有待提高，以便適應與建筑結合的要求，如果太陽能熱水器產(chǎn)品標準不統(tǒng)一，給建筑應用帶來困難。

　　現(xiàn)代城市的核心是能源系統(tǒng)、營養(yǎng)系統(tǒng)、文化系統(tǒng)組成的，綠色生態(tài)人居——太陽能與建筑結合設計要求將這三者和諧統(tǒng)一。太陽能與建筑設計理論強調(diào)設計形態(tài)的動態(tài)與變化，而不是僵死的形式；強調(diào)設計的系統(tǒng)性，而不是單一項目的自我表現(xiàn)；強調(diào)與環(huán)境的關系，而不是孤立的設置構筑物；強調(diào)環(huán)境科學、技術與文化藝術結合，而不是滿足某些人對建筑成就或象征性表達的片面追求。

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

　　太陽能與建筑結合目前仍有許多問題需要解決：應以法律法規(guī)的形式將太陽能熱水器納入建筑設計規(guī)劃，加大太陽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(guī)范的太陽能熱水器產(chǎn)品統(tǒng)一標準，提高產(chǎn)品技術水平；國家制定在建筑物上安裝太陽能熱水器的優(yōu)惠政策，鼓勵安裝太陽能；要求太陽能熱水器與建筑結合的相關技術標準規(guī)范。

　　綠色生態(tài)住宅尋求自然、建筑與人三者之間的和諧統(tǒng)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，太陽能與建筑一體化也日益成為房地產(chǎn)業(yè)關注的焦點。中國建筑科學研究院的鄭瑞澄教授指出，目前太陽能熱水器系統(tǒng)的建筑一體化在各地的發(fā)展還不平衡，存在著一些認識上的誤區(qū)，有相當多的技術問題亟待解決。

　　四、太陽能熱水器與建筑一體化的前景

　　太陽能熱水器屬于一次性投資，雖然購買時比電、燃氣熱水器等貴，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，太陽能熱水器投資最少。而眾多小區(qū)物管公司認為：屋頂安裝太陽能熱水器既不安全又影響了整個小區(qū)統(tǒng)一的建筑風格。大好形勢下隱藏著諸多不利因素，是應該引起業(yè)內(nèi)外人士注意的，對隱藏的問題盡早采取措施，才能保證大好形勢健康發(fā)展，使太陽能事業(yè)在發(fā)展過程中少走彎路。