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摘 要 在太阳能系统的建设过程中，选择热水系统与光伏发电系统实现与建筑的集成是最适合的。但在对集成的设计中，往往忽略了两类系统的差别，诸如对于集光材料的选择、建筑时的安装部位和在运行环境方面的不同之处，不仅不能将太阳能系统的作用充分发挥出来，又会给建筑本身的功能发挥带来负面影响。鉴于上述问题的影响，本文分析了太阳能系统的材料及构建形式选择，并结合实例探讨。
关键词 太阳能系统；材料；形式
中图分类号：TU832 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）022-076-1
结合当前的实际情况来看，最适合与建筑进行集成的太阳能系统是热水系统与光伏发电系统。但在具体的设计过程中，这两类系统的集光面往往被视为抽象的面，在安装倾角的选择上往往采用简单的正南朝向，同时保持其倾角与当地纬度相同，通常忽略了对集光材料的特点、建筑的特点与运行环境特点的充分考虑，因为太阳能系统的安装位置可能是屋顶，也有可能是立面。运行的环境有可能是在情况较为复杂的城市，也有可能是在偏远的乡村地区。当对这些问题的解决缺乏针对性的策略时，太阳能系统的作用就不能得到充分的发挥，同时建筑自身功能的发挥也会受到极大的影响。实际上，这两类系统在很多方面是存在较大的差别的，诸如季节性的用途、工作姿态的采取、工作环境的承受范围等。所以在具体的建筑集成设计过程中，应当对两者的差异进行充分而深入的把握和考虑，使得各自的长处得到最大程度的发挥。
1 对于晶体硅光伏电池的探讨
目前，硅光伏电池越来越商业化，只从单晶硅来说，对光电的转化效率能够达到百分之十七，而多晶硅也能达到百分之十四左右，虽然实现了单位面积内的高产能，但是与此同时，也提高了初始投资和单位能量的成本，对于能够满足较好的辐射条件的地方适合进行布置，如此可以实现对有效的建筑面积的充分利用。所以，对于晶体硅集光器来说，其姿态的选择通常都考虑到能够实现全年范围内对太阳辐射的最大接收量，但应当注意的是，较强的太阳辐射照度会导致光伏电池背面温度的迅速增高，因而散热问题是晶体光伏电池应用中的重要问题。
通常来说，单晶硅片的形状为圆形或者至少由圆形切割而来，不存在结晶状的花纹，呈现黑色。而对于多晶硅片来说，方形是其常见形状，结晶花纹非常明显，蓝色是主要颜色。这种类型的组件形式多样，具体来说有屋面板、瓦、窗扇和遮阳板等，金属质地的边框存在于大多数的组件中。在早期阶段，本色铝合金是边框常采用的材质，发展到今天已经逐渐被彩色铝合金所替代。为了使色彩的变化更加丰富，同时对组件的防雷能力进行有效的改善，通常可以考虑使用经过表面烤漆的彩钢板做边框的制作材料；与此同时，为了实现周围建筑构件形态与之的遥相呼应，隐形边框也受到了人们的青睐，但它的缺点是价位通常较高。通常来说，组件的衬底材料并不透明，普通屋顶和遮阳挡板上往往采用；但是在天棚、中庭的顶部位置或者天窗上通常使用透明衬底，以达到良好采光的目的。透明构件中的电池片在排列时可以选择不同的方式，排列的疏密程度也可灵活选择。由此可以让室内的阴影更加多样。总而言之，由于使用晶体硅在对颜色和构件形式进行选择时更加多样和灵活，因而在光伏集光器材料中是最为成熟的。
晶体硅集光器的的另一优势是它的光电转换效率能够较长时间的保持，衰减速度相比来说比较缓慢。寿命通常可以长到25年以上，并对冰雹的撞击有着强大的抵抗力，在建筑物有限的寿命周期内，更换次数在所有集光器中为最少，由此看来与建筑物的集成也最为稳定。
2 对于非晶硅光伏电池的探讨
非晶硅电池只呈现出灰黑色，相对来说比较单调。同时光电转换效率会在短时间内衰减，百分之四到百分之七是稳定后能够到达的程度。虽然效率与晶体硅集光器相对来说比较低，但是当辐射照度在比较低的状态同时电池温度较高时，它的发电能力超过了晶体硅的发电能力，因而在电池的功率相同时，它的发电量会超过晶体硅光伏电池。由于这样的特点，在辐射不足时非晶硅的优势得到了最大程度的发挥。但是，站在转换效率的角度，电池功率相同时，它的面积要大大超过晶体硅，由此看来它单位面积的产能量只能达到晶体硅的一半，由于这样的特点，有限的建筑面积不能得到非晶体硅电池的充分利用。一般来说，非晶硅集光器的寿命仅为晶体硅集光器的一半，大約十年左右，所以尽管在初始投资阶段它耗费的费用很少，但是立足于整体的经济性来说它要低于前者，它的优势只能在对寿命相当的建筑或者构件进行替代时才能发挥出来。
3 对于薄膜光伏电池的探讨
对于薄膜光伏电池的制作不仅可以选择硅作为制作材料，砷化镓、碲化镉或者铜铟硒等材料都可以使用。当选用不同的材料时，会呈现出黑色、红色、绿色灯多种多样的颜色，并且通常具有较好的透光性能。因而对于视觉效果的营造能够更加丰富多样，相比之下，薄膜集光器具有更多的轻薄性，更有甚者可以对其进行柔软的卷曲，所以在做建筑构件的表现时难度大大降低。但它的不足之处为寿命太短，大约只能达到十年左右。在对寿命很长的建筑构件进行集成时，复合的方式应当避免，叠合方式由于便于安装和拆卸是人们更乐于接受的方法。
4 浅析平板集光器
就光热转换效率来看，平板集光器可以达到百分之四十到百分之五十左右，它的构造主要是一个空腔，具体来说由一个边框、具备较高的顶面透光系数的玻璃材质的盖板以及侧、背面的保温材料构成，有一个金属性质、管道形状的吸热体放置于空腔的中间，性能较好的产品往往选择吸收涂层置于金属管道的辐射接收平面。就目前的主要趋势来看，人们通常更倾向于在对热水系统的制作过程中采用承压式进行建筑集成。相对来说，金属管道具有较高的承压能力，因而与全玻璃真空管相比较来看，它的可靠性更高。
从用途的角度出发，平板集光器应当具备较高的冬季的工作性能，因而要求它具有较大的倾角，所以高纬度地区的平面板的布置位置应当选择女儿墙、窗间墙以及阳台栏板这样的立面墙面。低纬度地区平面板的设置应当选择屋顶以及立面的遮阳挡板。
参考文献
[1]薛妍.太阳能热水系统在住宅建筑上的应用[J].科技创新导报，2009（23）.
[2]杨金良.中高层住宅太阳能热水系统设计[J].建设科技，2008（11）.
[3]何梓年，朱敦智.太阳能供热采暖技术讲座（6）太阳能供热采暖系统的设计（下）[J].太阳能，2010（02）.
[4]李荆，黄俊鹏.太阳能建筑一体化强制安装政策和技术建议[J].住宅产业，2010（12）.
关键词 太阳能系统；材料；形式
中图分类号：TU832 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）022-076-1
结合当前的实际情况来看，最适合与建筑进行集成的太阳能系统是热水系统与光伏发电系统。但在具体的设计过程中，这两类系统的集光面往往被视为抽象的面，在安装倾角的选择上往往采用简单的正南朝向，同时保持其倾角与当地纬度相同，通常忽略了对集光材料的特点、建筑的特点与运行环境特点的充分考虑，因为太阳能系统的安装位置可能是屋顶，也有可能是立面。运行的环境有可能是在情况较为复杂的城市，也有可能是在偏远的乡村地区。当对这些问题的解决缺乏针对性的策略时，太阳能系统的作用就不能得到充分的发挥，同时建筑自身功能的发挥也会受到极大的影响。实际上，这两类系统在很多方面是存在较大的差别的，诸如季节性的用途、工作姿态的采取、工作环境的承受范围等。所以在具体的建筑集成设计过程中，应当对两者的差异进行充分而深入的把握和考虑，使得各自的长处得到最大程度的发挥。
1 对于晶体硅光伏电池的探讨
目前，硅光伏电池越来越商业化，只从单晶硅来说，对光电的转化效率能够达到百分之十七，而多晶硅也能达到百分之十四左右，虽然实现了单位面积内的高产能，但是与此同时，也提高了初始投资和单位能量的成本，对于能够满足较好的辐射条件的地方适合进行布置，如此可以实现对有效的建筑面积的充分利用。所以，对于晶体硅集光器来说，其姿态的选择通常都考虑到能够实现全年范围内对太阳辐射的最大接收量，但应当注意的是，较强的太阳辐射照度会导致光伏电池背面温度的迅速增高，因而散热问题是晶体光伏电池应用中的重要问题。
通常来说，单晶硅片的形状为圆形或者至少由圆形切割而来，不存在结晶状的花纹，呈现黑色。而对于多晶硅片来说，方形是其常见形状，结晶花纹非常明显，蓝色是主要颜色。这种类型的组件形式多样，具体来说有屋面板、瓦、窗扇和遮阳板等，金属质地的边框存在于大多数的组件中。在早期阶段，本色铝合金是边框常采用的材质，发展到今天已经逐渐被彩色铝合金所替代。为了使色彩的变化更加丰富，同时对组件的防雷能力进行有效的改善，通常可以考虑使用经过表面烤漆的彩钢板做边框的制作材料；与此同时，为了实现周围建筑构件形态与之的遥相呼应，隐形边框也受到了人们的青睐，但它的缺点是价位通常较高。通常来说，组件的衬底材料并不透明，普通屋顶和遮阳挡板上往往采用；但是在天棚、中庭的顶部位置或者天窗上通常使用透明衬底，以达到良好采光的目的。透明构件中的电池片在排列时可以选择不同的方式，排列的疏密程度也可灵活选择。由此可以让室内的阴影更加多样。总而言之，由于使用晶体硅在对颜色和构件形式进行选择时更加多样和灵活，因而在光伏集光器材料中是最为成熟的。
晶体硅集光器的的另一优势是它的光电转换效率能够较长时间的保持，衰减速度相比来说比较缓慢。寿命通常可以长到25年以上，并对冰雹的撞击有着强大的抵抗力，在建筑物有限的寿命周期内，更换次数在所有集光器中为最少，由此看来与建筑物的集成也最为稳定。
2 对于非晶硅光伏电池的探讨
非晶硅电池只呈现出灰黑色，相对来说比较单调。同时光电转换效率会在短时间内衰减，百分之四到百分之七是稳定后能够到达的程度。虽然效率与晶体硅集光器相对来说比较低，但是当辐射照度在比较低的状态同时电池温度较高时，它的发电能力超过了晶体硅的发电能力，因而在电池的功率相同时，它的发电量会超过晶体硅光伏电池。由于这样的特点，在辐射不足时非晶硅的优势得到了最大程度的发挥。但是，站在转换效率的角度，电池功率相同时，它的面积要大大超过晶体硅，由此看来它单位面积的产能量只能达到晶体硅的一半，由于这样的特点，有限的建筑面积不能得到非晶体硅电池的充分利用。一般来说，非晶硅集光器的寿命仅为晶体硅集光器的一半，大約十年左右，所以尽管在初始投资阶段它耗费的费用很少，但是立足于整体的经济性来说它要低于前者，它的优势只能在对寿命相当的建筑或者构件进行替代时才能发挥出来。
3 对于薄膜光伏电池的探讨
对于薄膜光伏电池的制作不仅可以选择硅作为制作材料，砷化镓、碲化镉或者铜铟硒等材料都可以使用。当选用不同的材料时，会呈现出黑色、红色、绿色灯多种多样的颜色，并且通常具有较好的透光性能。因而对于视觉效果的营造能够更加丰富多样，相比之下，薄膜集光器具有更多的轻薄性，更有甚者可以对其进行柔软的卷曲，所以在做建筑构件的表现时难度大大降低。但它的不足之处为寿命太短，大约只能达到十年左右。在对寿命很长的建筑构件进行集成时，复合的方式应当避免，叠合方式由于便于安装和拆卸是人们更乐于接受的方法。
4 浅析平板集光器
就光热转换效率来看，平板集光器可以达到百分之四十到百分之五十左右，它的构造主要是一个空腔，具体来说由一个边框、具备较高的顶面透光系数的玻璃材质的盖板以及侧、背面的保温材料构成，有一个金属性质、管道形状的吸热体放置于空腔的中间，性能较好的产品往往选择吸收涂层置于金属管道的辐射接收平面。就目前的主要趋势来看，人们通常更倾向于在对热水系统的制作过程中采用承压式进行建筑集成。相对来说，金属管道具有较高的承压能力，因而与全玻璃真空管相比较来看，它的可靠性更高。
从用途的角度出发，平板集光器应当具备较高的冬季的工作性能，因而要求它具有较大的倾角，所以高纬度地区的平面板的布置位置应当选择女儿墙、窗间墙以及阳台栏板这样的立面墙面。低纬度地区平面板的设置应当选择屋顶以及立面的遮阳挡板。
参考文献
[1]薛妍.太阳能热水系统在住宅建筑上的应用[J].科技创新导报，2009（23）.
[2]杨金良.中高层住宅太阳能热水系统设计[J].建设科技，2008（11）.
[3]何梓年，朱敦智.太阳能供热采暖技术讲座（6）太阳能供热采暖系统的设计（下）[J].太阳能，2010（02）.
[4]李荆，黄俊鹏.太阳能建筑一体化强制安装政策和技术建议[J].住宅产业，2010（12）.