太阳能热利用系统“进城”或将迎来重要契机
充分利用太阳能利国利民利企，这几乎是人尽皆知的常识。然而，让致力于推广太阳能热利用系统的生产厂家和致力于落实国家节能减排战略的各级政府无比尴尬的是，在我国农村地区已经接近饱和的太阳能热利用系统，在城市中的推广却步履维艰。而众所周知，导致我国耗能和污染问题日益严峻的建筑，主要集中在城市，尤其是高层建筑。
不过，随着我国太阳能热利用技术以及相关供暖技术的提升，太阳能热利用系统“进城”或将迎来重要契机。
聚光技术+“追日”技术让12层以上建筑用上太阳能
安装在楼顶的太阳能热水器被物业以“有碍观瞻”、“不安全”为借口蛮横拆除，这似乎是人们对城市太阳能应用困境的直观理解。事实上，这只是表面现象。
业内人士早就分析过，如果在居民楼楼顶安装太阳能热水器的业主，不是一户或少数几户，而是这栋楼的所有业主，物业还能蛮横地拆除这些太阳能热水器吗?答案显然是否定的。然而遗憾的是，在现实生活中，在一栋楼尤其是在超过12层的高楼楼顶安装该栋楼所有业主的太阳能热水器，这是不现实的。其原因不在于业主的诉求难以统一，而在于技术无法满足。
业内人士都清楚，太阳能热水器能够为居民制取生活热水的一个重要前提是该热水器必须配置面积足够大的太阳能集热器。而对于居住在城市高层建筑尤其是居住在超过12层高楼的居民来说，为他们共同所有的楼顶，其所能容纳的太阳能集热器，往往难以同时满足所有业主对生活热水的需求。而这，才是太阳能热利用系统“进城”难的主要原因。
近年来，为了缓解我国环境和能源压力，国家和地方政府纷纷出台了鼓励利用太阳能热水器应用的法规和政策，但是由于受制于“有限的楼顶无法容纳足够多的太阳能集热器”这一技术障碍，不得不将提倡或强制要求应用太阳能热水器的建筑，限制在12层以下。而众所周知，随着建筑用地越来越少，超过12层的高楼正在成为城市中的主流建筑。遗憾的是，因为前述原因，这些建筑却成为太阳能热水器的禁区。事实上，不仅仅是这些超过12层的高楼，很多12层以下的居民楼也难以受惠于“天赐”阳光。因为，大多数小区都是各种楼层的建筑同时存在，而对于承建这种小区的开发商来说，他们宁愿一刀切地拒绝太阳能热水器，也不会以12层楼高为分界线，为不同的居民楼配套不同的设施。
显然，能否解决“面积有限的楼顶与太阳能集热器占地面积之间的矛盾”，成为我国太阳能热水器能否大举“进城”的关键。令人欣慰是，一种可以随着太阳的运行轨迹转动的“追日型”太阳能热泵有望使这一行业难题得以解决。
这种太阳能热泵的核心部件除了集热器和水箱之外，有一个吸收式空气能热泵。该太阳能热泵的集热器不同于传统太阳能集热器的“管”式和“板”式，是一种凹槽式的聚光镜。与传统太阳热水器借助集热器直接把水加热的光热利用方式不同，这种太阳能热泵先由聚光镜把聚集在其焦点位置处管道中的导热油加热到300多摄氏度，然后由上述高温导热油驱动吸收式空气能热泵，进而制取热水。在阴雨天气或其他光照不足的时候，系统中的热力补充设备可加热管道中的导热油，进而制取生活热水。另外，这种聚光镜可以像向日葵一样，追着太阳的运行轨迹而转动，从而可以最大程度地利用太阳光，使该太阳能热利用系统的光热利用效率可达到普通太阳能热利用效率的3倍~4倍。换言之，这种太阳能热泵在占用同样楼顶面积的前提下，能够服务业主的数量，是普通太阳能热水器的3倍~4倍。也即，如果一栋楼因为受楼顶面积所限，安装在该楼楼顶的普通太阳能热水器能服务的楼层数量为12的话，那么，在该楼楼顶安装这种太阳能热泵，理论上可以满足居民生活热水的楼层数量是普通太阳能热水器能服务楼层数量的3倍~4倍——36层~48层。这样一来，城市中的大多数高层建筑都可以通过在楼顶安装太阳能热泵而解决居民的生活热水问题。
太阳能热泵+水地暖末端让“天赐”阳光温暖城市高层建筑
太阳能热利用系统“进城”难，除了技术障碍外，开发商不积极是重要原因。而业内人士都明白，开发商之所以不积极，除了因为上文所述的技术障碍外，还因为我国大多数太阳能热利用系统仅仅能提供生活热水。而为居民提供生活热水并非开发商的义务。目前，随着低温热水地面辐射供暖技术和太阳能热利用系统在采暖技术方面取得了重要突破，太阳能热利用系统不仅可以为居民全年提供生活热水，还可以在冬季为居民供暖。这，或许会改变开发商在城市高层建筑推广太阳能热水器的态度。
在我国广大北方地区，采暖系统是一所建筑的必备设施，为建筑物配套供暖设施是开发商在建房之初就必须考虑的问题。但在我国已经配套了集中供暖设施的建筑中，这些集中供暖设施所耗用的资源，基本上是不可再生且会带来严重污染的煤。在我国能源日渐短缺、环境保护压力日渐增大的时代背景下，这种以燃煤锅炉为热源设备的供暖方式正遭到越来越多的质疑。而这，客观上为太阳能、地热能等清洁能源、可再生能源和既清洁又可再生能源在城市供暖市场上应用创造了难得的机会。然而，令人遗憾的是，在替代传统的燃煤锅炉的各种尝试中，除了燃气采暖热水炉这种以相对环保却不可再生的天然气为热源的供暖设备得到了很好的应用外，以太阳能、地热能等既清洁又可再生的能源为热源的太阳能热利用系统、地源热泵、水源热泵、土壤源热泵，其应用状况并不理想。其中，太阳能热利用系统在城市供暖市场上的应用实践更是裹足不前。而业内人士都明白，太阳能热利用系统之所以未能在替代燃煤锅炉方面取得进展，这首先仍然受制于“有限的楼顶无法解决所有业主对生活热水的需求”的障碍——传统的太阳能热利用系统连居民的生活热水问题都难以解决，又何谈解决居民的采暖问题?其次，它与传统的供暖方式中的末端系统——散热片——对水温要求较高有关。众所周知，太阳能热水器通够制取的热水常能很难达到加热散热片所需要温度。
但现在，追日型太阳能热利用系统技术的成熟和地暖末端技术的成熟有望使上述问题迎刃而解。
如上文所述，追日型太阳能热泵由于光热综合利用效率非常高而大大缩小了其太阳能集热器对楼顶面积的要求，从而使“有限的楼顶与众多业主对‘生活热水’的需求”之间的矛盾得以解决，进而使解决“有限的楼顶与业主对‘采暖需求’之间的矛盾”成为可能。至于太阳能热利用系统所制取的低温热水与散热片所需要的高温热水之间的矛盾，则因低温热水地面辐射供暖技术的成熟而有望得以解决。低温热水地面辐射供暖(简称“水地暖”)是以不高于60摄氏度的热水为热媒，通过地面主要以辐射传热方式向室内供热的供暖方式。近年来，伴随着该技术的成熟，这种供暖方式已经成为北方地区新建建筑中的主流末端供暖方式，在沈阳、西安、吉林、乌鲁木齐等北方城市，水地暖末端系统几乎完全取代了散热片。近年来，随着水地暖技术的不断完善，以35摄氏度左右的低温热水作为热源的地暖系统，就能满足居民正常的采暖需求。这样一来，追日型太阳能热泵就能和水地暖末端系统实现完美对接并有效地为城市中的高层建筑供暖了。据山东奇威特人工环境有限公司介绍，专用于冬季供暖的追日型太阳能热泵分布式中央采暖系统(以下简称“太阳能采暖系统”)，由导热油驱动吸收式空气源热泵制取的热水，一部分通过分集器进入地暖管，一部分进入蓄能系统进行储存，在夜晚或阳光不足的时候，可使用蓄能释放的热量来满足房间对采暖的要求。连续阴雨天蓄能器不能满足需求时，也可使用热力补充设备。据介绍，由于在阳光充足的时候，太阳能采暖系统供暖所耗用的能源几乎全部是太阳能和空气能，因此节能和减排效果非常明显。
有业内专家指出，从北方地区燃气采暖热水炉兴起的案例可以看出，太阳能热利用系统在城市高层建筑中的应用前景非常广阔。近年来，在取代燃煤锅炉的过程中，以天然气为热源的燃气采暖热水炉在城市高层建筑中的应用率与日俱增。据了解，从2005年到2011年，燃气采暖热水炉在我国的应用量从25万台迅猛提升到超过100万台。对此，业内人士相信，伴随着太阳能采暖系统应用技术的日渐成熟，以“天赐”阳光和空气为热源的太阳能采暖系统将比以天然气这种虽然清洁却不可再生的能源为热源的燃气采暖热水炉更有生命力。也正因此，太阳能热利用行业的城市化值得期待。
