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關鍵詞：太陽能； 光伏發(fā)電；一體化； 建筑

中圖分類號： TK511 文獻標識碼： A

（一）太陽能光伏與建筑一體化技術發(fā)展的時代背景

近現(xiàn)代人類對傳統(tǒng)能源的利用不斷地加劇，人居環(huán)境和能源問題日益嚴峻， 拿我國近幾年的例子來說，大氣污染所造成的危害讓城市的人們飽受煎熬，創(chuàng)造適宜的人居環(huán)境與能源節(jié)約成為當今建筑、環(huán)境領域的熱點問題。根據(jù)住建部統(tǒng)計，建筑運行能耗約占全社會總能耗的三分之一，做好建筑節(jié)能工作對人居環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展至關重要。 建筑能耗主要指采暖、空調(diào)、 熱水供應、炊事、照明、家用電器、電梯及通風等方面的能耗。 目前，我國正處于房屋建筑的高峰期，建筑規(guī)模之大，在中國和世界歷史上都前所未有，這些建筑在未來的使用期間內(nèi)，將大量消耗能源，能源短缺問題將成為我國未來經(jīng)濟、社會可持續(xù)發(fā)展的重要限制因素。再者，如果現(xiàn)今的建筑、生活能耗還全部依賴傳統(tǒng)的煤、電能源的話，對人居環(huán)境、自然環(huán)境將繼續(xù)造成不可修復的傷害。在這樣的時代大背景下，大力發(fā)展太陽能熱在建筑中的推廣應用， 也是解決我國能源短缺問題和環(huán)境污染問題的關鍵。

現(xiàn)代化的太陽能利用技術在我國可以追溯到上世紀七十年代，但由于技術和應用成本的制約，出現(xiàn)過短暫的停滯，直到九十年代末期，我國在太陽能的利用上才迎來全新的發(fā)展及應用。時至今日，國內(nèi)絕大多數(shù)建筑及居民使用的太陽能產(chǎn)品還是相對單一，比如太陽能熱水器，太陽能照明等，沒有形成多功能系統(tǒng)，并且沒有與建筑物同時設計，同時施工。太陽能利用還是相對粗糙，而且獨立的集熱系統(tǒng)安裝沒有經(jīng)過統(tǒng)一的規(guī)劃、設計，嚴重影響城市建筑美觀。本文主要探討在往后的建筑太陽能利用中，大力發(fā)展太陽能光伏與建筑一體化技術，從項目規(guī)劃、決策、設計階段，便引入太陽能光伏與建筑一體化技術的應用。

（二）太陽能光伏建筑一體化的工作原理及特點

太陽能光伏建筑一體化（BIPV）的原理

所謂的太陽能光伏建筑一體化技術，即將太陽能發(fā)電(光伏)產(chǎn)品集成或結合到建筑上的技術。BIPV即Building Integrated Photovoltaic，其不但具有護結構的功能，同時又能產(chǎn)生電能供建筑使用。光伏與建筑一體化（簡稱BIPV）是“建筑物產(chǎn)生能源”新概念的建筑，是利用太陽能可再生能源的建筑，太陽能光伏建筑一體化不等于太陽能光伏＋建筑。所謂太陽能光伏建筑一體化不是簡單的‘相加’，而是根據(jù)節(jié)能、環(huán)保、安全、美觀和經(jīng)濟實用的總體要求，將太陽能光伏發(fā)電作為建筑的一種體系進入建筑領域，納入建設工程基本建設程序，同步設計、同步施工、同步驗收，與建設工程同時投入使用，同步后期管理，使其成為建筑有機組成部分的一種理念、一種設計、一種工程的總稱。光伏建筑一體化主要是光伏發(fā)電系統(tǒng)通過光伏組件用于建筑屋頂（光電屋頂）、墻面（光電幕墻）、遮陽（光電遮陽板）來獲取電能的一種方式，其工作原理是光伏系統(tǒng)工作時，安裝在建筑物上光伏組件產(chǎn)生直流電源，通過接線盒與逆變器連接，將直流轉(zhuǎn)換成交流，給建筑物負載供電或給建筑物以外其他負荷供電。光伏建筑一體化的發(fā)電主要有兩種方式，一種是獨立的供電系統(tǒng)，即所發(fā)電能直接用于建筑物內(nèi)部分負載，過剩時采取蓄電池儲存。帶有蓄電池的可以獨立運行的PV系統(tǒng)是獨立光伏系統(tǒng)。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)是與電網(wǎng)相連，并向電網(wǎng)饋送電力的光伏發(fā)電系統(tǒng)。從長遠的角度來看，并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)更有優(yōu)越性。

（圖1）太陽能光伏建筑一體化應用案例

2、太陽能光伏建筑一體化（BIPV）應該具備的特點

1）、 生態(tài)驅(qū)動設計理念向常規(guī)建筑設計的滲透：建筑本身應該具有美學形式，而PV系統(tǒng)與建筑的整合使建筑外觀更加具有魅力。建筑中的pv板使用不僅很好的利用了太陽能，極大的節(jié)省了建筑對能源的使用，而且還豐富了建筑立面設計和立面美學。BIPV設計應以不損害和影響建筑的效果、結構安全、功能和使用壽命為基本原則，任何對建筑本身產(chǎn)生損害和不良影響的BIPV設計都是不合格的設計。

2）、傳統(tǒng)建筑構造與現(xiàn)代光伏工程技術和理念的融合；引入建筑整合設計方法，發(fā)展太陽能與建筑集成技術。建筑整合設計是指將太陽能應用技術納入建筑設計全過程，以達到建筑設計美觀、實用、經(jīng)濟的要求。BIPV首先是一個建筑，它是建筑師的藝術品，其成功與否關鍵一點就是建筑物的外觀效果。建筑應該從設計一開始，就要將太陽能系統(tǒng)包含的所有內(nèi)容作為建筑不可或缺的設計元素加以設計，巧妙地將太陽能系統(tǒng)的各個部件融入建筑之中一體設計，使太陽能系統(tǒng)成為建筑組成不可分割的一部分，達到與建筑物的完美結合。

3）、關注不同的建筑特征和人們的生活習慣；普通的太陽能光伏系統(tǒng)，沒有太多的考慮與建筑物的合理結合，集熱板尺寸也是由廠家統(tǒng)一規(guī)格制作，安裝到各式建筑物上便顯得極不協(xié)調(diào)。而建筑一體化PV板的比例和尺度必須與建筑整體的比例和尺度相吻合，與建筑的功能相吻合，這將決定PV板的分格尺寸和形式。PV板的顏色和肌理必須與建筑的其他部分相和諧，與建筑的整體風格相統(tǒng)一。例如，在一個歷史建筑上，PV板集成瓦可能比大尺度的PV板更適合，在一個高層的建筑單元中，工業(yè)化的PV板更能體現(xiàn)建筑的性格。

4）、保溫隔熱的圍護結構技術與自然通風采光遮陽技術的有機結合；精美的細部設計，不只是指PV屋頂?shù)姆浪畼嬙?，而要更多關注的是具體的細部設計，pv板要從一個單純的建筑技術產(chǎn)品很好的融合到建筑設計和建筑藝術之中。光伏系統(tǒng)和建筑是兩個獨立的系統(tǒng)，將這兩個系統(tǒng)相結合，所涉及的方面很多，要發(fā)展光伏與建筑集成化系統(tǒng)，并不是光伏制作者能獨立勝任的，必須與建筑材料、建筑設計、建筑施工等相關方面緊密配合，共同努力，才能成功。

三、太陽能光伏建筑一體化的綜合效益

1、太陽能光伏建筑所帶來的經(jīng)濟效益

由于太陽能能量密度較低并且高度分散，為了提供所需的能源，必須有足夠的接受面積。據(jù)測算，為了滿足 2009年全球電力的需求，以太陽能電池平均轉(zhuǎn)換率 10%計算，需要的面積相當于德國和意大利兩個國家面積總合的 1.5倍。我國 2009年的發(fā)電量約為3億 MW ?h，如果全部用太陽能電池發(fā)電，其接收面積約為37500km2，是大連市面積的三倍之多。 光伏建筑一體化的誕生，恰恰解決了以上問題，促使人們向“屋頂要能源”，充分利用建筑物的面積，將清潔能源與建筑藝術緊密結合。產(chǎn)生的電能可以補充業(yè)主的電力需求，在正常的工作狀態(tài)下，太陽能光伏建筑一體化只需一次性投入，后期則在建筑的壽命期內(nèi)，節(jié)約了大量的電費。

2、太陽能光伏建筑所帶來的社會效益

由于使用傳統(tǒng)能源引起的全球氣候、環(huán)境問題正開始迅速影響我們普通老百姓的生活，也越來越受到全球的高度重視。氣候變化已使全球自然災害發(fā)生的頻率和烈度不斷增加。使用太陽能光伏發(fā)電替代部分常規(guī)礦物能源發(fā)電 100千瓦時，可省燃油 26升或省煤50千克，這也意味著少排放 57千克的二氧化碳、71克的二氧化硫和 75克氮的氧化物。間接地創(chuàng)造出顯著的社會經(jīng)濟效益。

四、我國推廣應用太陽能光伏建筑一體化的必要性

1、建筑更新高峰期，BIPV技術的應用將改變能源利用格局

當前我國正處于城鎮(zhèn)化建設的期，每年的建筑總量達 20億平方米之多，超過了世界上發(fā)達國家同期建筑之總和。而且此階段還將持續(xù) 30年以上，總的建筑量將翻番。未來 30年我國的建筑總量將超過歷史形成的既有建筑之總量。這些建筑的能源使用效率將決定我國能耗和二氧化碳氣體排放的水平。正因為這一“空前絕后”的建設機遇和太陽能建筑一體化的推廣將引發(fā)建筑學新的革命，并且改變傳統(tǒng)能源利用的格局。

（圖2）太陽能光伏建筑一體化應用案例

2、新能源發(fā)展必然趨勢

據(jù)各國可靠數(shù)據(jù)，如果按現(xiàn)在人類開發(fā)和使用傳統(tǒng)的石油，天然氣的速度，我們大約還可以開發(fā)50年左右，在這樣的必然趨勢下，我們必須趕上新能源研究開發(fā)，并實際大規(guī)模投入使用的步伐，我國目前正處于建筑物新建的高峰期，如果能把握住這次機遇，太陽能光伏建筑一體化的應用將迎來巨大變革，進一步促使建造成本的下降。成本、只有成本，才是光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的真正動力。無論是景氣也好，不景氣也好，光伏產(chǎn)業(yè)中各個環(huán)節(jié)的價格必須不斷下降，所以，我國應該效仿發(fā)達國家在這方面的政策引導，在目前這種環(huán)境下，給以太陽能光伏產(chǎn)業(yè)必要的優(yōu)惠政策，促進光伏建筑一體化在整個建筑領域的普遍使用。

五、結論

我國現(xiàn)在的開發(fā)商，為什么對使用太陽能光伏建筑一體化技術的應用不太積極？原因很簡單，開發(fā)商只想著迅速投資，然后在盡可能短的時間內(nèi)把房子推向市場，獲取利益。當然，也不能說開發(fā)商都黑心，這是自由市場的共性，在這種情況下，政府就要堅決站出來，采取一系列優(yōu)惠政策引導建筑行業(yè)向這方面發(fā)展，在時機成熟的條件下，甚至應該強制性要求所有城鎮(zhèn)新建、擴建工程應用太陽能光伏建筑一體化技術。

至于成本問題，在大面積推廣肯定會降下來，在不久的未來，太陽能光伏建筑一體化技術和成本將取得突破性的進展，徹底消除使用障礙，太陽能光伏建筑一體化綠色電能源將替代傳統(tǒng)電能來源，引領新一輪能源革命。所以我們既要把發(fā)展太陽能光伏建筑一體化作為技術革新的重要舉措，又要把太陽能光伏建筑一體化應用提高到國際競爭的戰(zhàn)略制高點的位置。這也是未來最大的歷史性機遇與社會發(fā)展方向。在可以預見的未來，我國太陽能光伏建筑一體化應用將迎來發(fā)展的春天。

參考文獻：

【1】楊梅林：《民用建筑節(jié)能技術發(fā)展趨勢探討》，2011（2）；

【2】牛雙國李淑芳：《2 MWp太陽能光伏發(fā)電工程技術研究》，建筑技術第44卷第7期；

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關鍵詞：建筑；機電設備；電動機；安裝技術；安裝調(diào)試

1 建筑機電設備的安裝原則

1.1 樹立創(chuàng)優(yōu)意識

優(yōu)質(zhì)工程要依靠嚴格的管理、精心的組織以及嚴密的計劃來獲得，所以在工程的準備階段，一定要嚴格按照相關要求，認真做好各方面準備工作，堅持樹立創(chuàng)優(yōu)意識，在思想上高度重視每一個工程任務，對計劃方案進行精心編制，從而為工程的順利進行提供保障。

1.2 優(yōu)化圖紙設計管理

所謂優(yōu)化設計，主要指的是將業(yè)主提供的招標圖紙、設計圖或者施工圖作為基本前提，以施工現(xiàn)場的實際情況和國家現(xiàn)行設計規(guī)范為基本依據(jù)，對施工圖進行繪制，為工程施工提供指導依據(jù)。設計圖紙是施工前期的一項重要準備工作，也是建筑施工全過程唯一的指導和參考。在建筑安裝工程施工管理中，進一步加強圖紙設計管理可以為設計圖紙的完整性提供保障，一方面要確保圖紙數(shù)量的完整，另一方面還要保障內(nèi)容的完整。只有進一步優(yōu)化圖紙設計管理，才能實現(xiàn)施工設計圖的有效性、協(xié)調(diào)性和系統(tǒng)性。

1.3 組織管理

在建筑機電一體化設備安裝工程中，組織管理發(fā)揮著至關重要的作用，并且組織管理的失敗與否在一定程度上與工程的施工進度有著密不可分的聯(lián)系。為了進一步加強組織管理，應該將工程項目的實際情況作為基本依據(jù)，組建一支執(zhí)行力較好的管理團隊，認真做好組織管理責任分工和計劃，建立暢通、簡潔的組織溝通交流渠道，確保信息真實、全面、及時的反饋和傳輸，同時要處理好管理中存在的問題，進一步提高團隊的整體素質(zhì)和水平，為組織管理義務和權利的落實提供保障。

2 安裝主要設備

2.1 安裝遠程處理機

一般來說，各可重構處理單元RPU與樓宇自動控制系統(tǒng)之間的通信是完全透明的，可以利用不同的PRU 對同一個系統(tǒng)進行控制。通常情況下，空調(diào)機組是建筑電氣設備自動化系統(tǒng)監(jiān)控的主要目標，所以在機房中或附近布置好PRU，將空調(diào)機組控制系統(tǒng)運用后剩下的輸出輸入接口用來對照明控制、水位信號以及水流量計進行連接。

2.2 安裝輸入設備

在安裝輸入設備時，一定要選擇好合適的位置，尤其是方便維護和調(diào)試的地方。由于傳感器的類型有很多，每一種傳感器的產(chǎn)品要求、設計都存在著個體差異性，在安裝方面也具有一定的區(qū)別，所以一定要根據(jù)產(chǎn)品的實際情況選擇合適的安裝位置。比如水流開關、水管型溫度傳感器、水管流量計以及蒸汽壓力傳感器等就不能安裝在管道焊縫上，而風汽壓力傳感器、風管型濕度傳感器、空氣質(zhì)量傳感器以及室內(nèi)溫度傳感器等則不能安裝在出風口和蒸汽放空口處。

2.3 安裝輸出設備

在安裝輸出設備時，也應該結合實際情況，制定合適的安裝方案。比如電動閥門的箭頭、風閥箭頭就應該與水流方向、電動閥門、風門的開閉保持一致。當出現(xiàn)電動閥門的口徑?jīng)]有和管道口徑保持一致的問題時，應該及時采取管件漸縮的解決方案，但是閥門的口徑通常應該高于管道口徑2 個檔次，并進行精確計算，盡量與設計要求相符。此外，通常在回水管上安裝電磁與電動調(diào)節(jié)閥。

3 安裝主要機械設備的方法

3.1 安裝冷水機組

正式安裝前，應該將平面設計圖作為基本依據(jù)，對施工現(xiàn)場進行放樣畫線，將機組中心線的位置確定下來，然后對設備進行基礎處理，設備基礎處理符合施工要求后，再開始安裝設備。設備運行到達基礎位置后，運用地腳螺栓套穿，并將墊鐵放置在地腳螺栓兩邊，將設備放下，對墊鐵進行調(diào)整，使設備底盤保持水平狀態(tài)，并壓實墊鐵。

3.2 安裝水泵

安裝前，現(xiàn)依照設計圖紙確定水泵位置，通過人工的方法將水泵放置在基礎位置上，將地腳螺栓上好，使水泵中心線與基準線基本保持一致，運用墊鐵對設備底座進行調(diào)整，使其保持水平狀態(tài)，并運用水平尺檢驗；找平找正后，開始灌注混凝土；找正聯(lián)軸器，泵與兩連軸節(jié)端面、兩軸水平度以及電機軸的同心度之間的間隙滿足驗收要求；試運轉(zhuǎn)水泵，先對電機進行單獨運轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動方向正常，轉(zhuǎn)動不存在任何異常情況后，再對聯(lián)軸器的連接螺栓進行安裝，安裝之前，先用手將水泵軸轉(zhuǎn)動，如果沒有出現(xiàn)雜音、卡阻等異常情況，可以進行下一步安裝。人工啟動泵之前，應該先將出口閥門關閉，然后將電機啟動，等泵運轉(zhuǎn)正常后，再將出口閥門逐步打開，使其保持工作壓力，并對水泵的軸承溫度進行檢查，確保運轉(zhuǎn)正常。

4 電動機的調(diào)試方法

在建筑設備安裝工程中，電動機的安裝調(diào)試作為其中的一個重要環(huán)節(jié)，在一定程度上與安裝質(zhì)量的提高有著密不可分的聯(lián)系。電動機是電梯、水泵、風機等各種設備的核心動力部件，電動機調(diào)試包括諸多內(nèi)容，其中有電動機故障檢查、運行以及啟動等，在完成機電設備的安裝后，通常需要調(diào)試各種系統(tǒng)，目的是對安裝調(diào)試、制造以及設計的質(zhì)量進行檢驗，對設備持續(xù)工作的可靠性進行驗證，檢測設備性能，確保設備安裝質(zhì)量。

4.1 認真檢查電動機及控制系統(tǒng)

在啟動電動機前，應該認真檢查電動機及控制系統(tǒng)，一般來說，檢查內(nèi)容主要包括以下幾個方面：（1）檢查電動機的頻率與電壓與所接頻率和電壓是否一致，接法是否正確，電壓電源是否穩(wěn)定；（2）運用兆歐表對電動機各相繞組之間的絕緣電阻進行測量，需要注意的是，測試前，應該先將電動機的外部接線拆除。如果測試結果顯示絕緣電阻值偏低，應該先烘干電動機，然后再對絕緣電阻進行測量，完全合格后，才能正式投入使用；（3）對保護電器的整定值進行檢查，是否符合標準，檢查靜、動觸頭是否接觸良好，對電氣控制裝置的型號規(guī)格進行檢查，確定是否滿足規(guī)定；（4）對電動機的和通風系統(tǒng)進行檢查，確定運行正常。檢查電動機的軸承是否缺油，轉(zhuǎn)子與定子之間的間隙是否符合要求，間隙處存不存在雜物；（5）對電動機機組周圍進行檢查，查看有沒有影響機組正常運行的雜物，確保電動機組的順利運行。

4.2 重點檢查內(nèi)容

在電動機運行的過程中，還需要做好全面的檢查，其中包括以下幾方面內(nèi)容：（1）檢查電壓是否滿足運行要求；（2）檢查電動機所帶動的設備是否正常運行，設備與電動機之間是否正常傳送；（3）在電動機運轉(zhuǎn)的過程中，檢查是否存在噪音或雜音，電動機旋轉(zhuǎn)的方向是否與設計要求保持一致；（4）電動機運行的過程中，對電動機的狀態(tài)進行全面觀察，有無燒焦味或冒煙。

5 結束語

綜上所述，機電一體化是施工機械未來的發(fā)展方向，也是施工自動化得以實現(xiàn)的一個重要基礎。因此，在建筑機電一體化工程中，進一步加強組織管理、質(zhì)量管理，依據(jù)工程實際情況制定針對性施工方案，不僅可以確保施工的順利進行，在一定程度上還能促進工程施工質(zhì)量的提高，獲得更多的經(jīng)濟和社會效益。

【參考文獻】

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建筑行業(yè)是推進我國社會建設的重要力量。當前我國建筑工程事業(yè)開展如火如荼，但從施工整體情況上來看存在施工效率不高、施工質(zhì)量偏低等問題，究其主要原因是當前多數(shù)的建筑項目施工仍舊以原始的手工作業(yè)施工為主，機械設備輔助操作施工，施工機械化程度不高。加之建筑施工現(xiàn)場通常環(huán)境比較復雜，不可預知的施工安全因素較多，成為了阻滯建筑工程事業(yè)發(fā)展的絆腳石。而將機電一體化技術融合到建筑施工中，可有效地解決施工效率低、施工質(zhì)量差等施工問題。所以加強對機電一體化技術的研究及在建筑工程中的應用是當前建筑領域亟待解決的現(xiàn)實課題。

2建筑施工機電一體化發(fā)展

建筑施工機械機電一體化是綜合應用機器人技術、自動化技術、部件化技術，計算機輔助整個工程項目施工的管理和規(guī)劃的機械化施工方法。經(jīng)過近些年科研機構的不管研發(fā)，目前建筑施工機電一體化技術得到快速發(fā)展。具體如下：

2.1半自動化技術

半自動化是建筑項目機械施工中的重要構成部分。半自動化施工機械按照其使用范圍，其劃分標準也是不同的。一般而言，施工機械可分為作業(yè)裝置自動化、行走機構自動化、設備運行速度自動化等。為了能夠易于掌握機械自動化操作技術，一般對操作技術最高要求標準來實現(xiàn)自動化。

2.2監(jiān)控技術

監(jiān)控技術是利用微電子技術實現(xiàn)對機械自身和外界情況的控制。機械運行的實際狀態(tài)顯示在液晶屏幕上，根據(jù)施工實際需求，通過發(fā)出聲音等方式使機械停止運行。該種監(jiān)控裝置一般應用在工程施工的推土機、挖掘機、起重機以及裝載機上。比如起重器上所安裝的力矩限制器的作用就是對起重器的起重狀態(tài)進行實時監(jiān)控。更為先進的監(jiān)控技術比如安裝在盾構掘進機上的能夠測量機械自身所在位置及作業(yè)對象的裝置。在確定好目標對象后，將相關的圖像信息輸送到機械控制系統(tǒng)，通過操作控制系統(tǒng)完成施工。

2.3全自動技術

建筑施工中應用機電一體化中的全自動化主要會涉及都機器人技術以及部件化技術等來實現(xiàn)對機械的操作。就建筑施工全自動化而言，并不是整個工程施工全部依靠機器人的功能去完成施工操作，而是要施工技術人員運用相關的自動化操作技能對機械人動作程序進行編程，使機械人按照編程好的程序去完成某個特定的動作來完成施工。

2.4遙控技術

建筑施工現(xiàn)場的環(huán)境比較復雜，不可預知的突況比較多，施工人員人身安全得到不保證。為此，建筑領域引入遙控技術來完成某種高危險的施工。比如，高溫、地下施工以及可能會發(fā)生泥石流或者塌方等地段施工，可采用遙控技術來操作機械來完成施工，這樣施工技術人員可在安全區(qū)域操縱機械代替人工施工，可有效地降低施工人員安全事故的發(fā)生。

3機電一體化技術在建筑工程中的具體應用

3.1機電一體化技術在混凝土機械中的應用

當前，一些大型攪拌站開始使用屏幕顯示計量裝置和測力傳感器來控制混凝土的攪拌。使得混凝土機械計量方式從機械計量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮佑嬃??？刂品绞揭矎膫鹘y(tǒng)的監(jiān)視儀表和指示燈等轉(zhuǎn)變?yōu)橛糜嬎銠C輔助軟件控制。使用計算機可將多種類型的混凝土配合參數(shù)存儲，根據(jù)建筑工程混凝土需求標準，只需要將配合比參數(shù)輸入到計算機就能實現(xiàn)對混凝土的拌合?？捎行П苊庖蚧炷涟韬先藛T操作失誤，比如混凝土的配合比出現(xiàn)錯誤，造成混凝土質(zhì)量下降問題。

3.2機電一體化技術在起重機械中的應用

隨著現(xiàn)代科學技術水平的不斷提高，推動了起重機械的操作系統(tǒng)向智能化方向轉(zhuǎn)變。當前，智能起重機配備有紅外線、微電腦及超聲波傳感器?？煽焖俚靥綔y到施工現(xiàn)場是否存在有影響施工的障礙物。比如，移動式起重機就是采用電子控制變速系統(tǒng)的傳動裝置。自動檢測外伸液壓支腿的伸出寬度，從而有效地防止混凝土漿傾倒，避免了材料浪費。目前，在建筑領域應用比較廣泛的各類起重機都裝有電力矩限制器。通過調(diào)控電力矩限制器實時控制起吊重量。當?shù)醣酆铣闪剡_到或超過額定值時，該裝置就會發(fā)揮報警信號，并將信號輸送給起重機的中心控制系統(tǒng)，對起重機的動作做出相應的調(diào)整。此外，對于那些使用多臺塔吊同時施工的工程項目，一般都會在每臺塔吊上安裝吊臂防碰撞裝置，一旦發(fā)生碰撞危險防碰撞裝置就會立即發(fā)出報警，并自動使塔吊的升降裝置做出減速反應。這樣可有效地避免因塔吊吊臂發(fā)生碰撞，使裝載的施工材料和機具掉落到地面造成傷人事故。

3.3機電一體化技術在土方機械中的應用

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【摘 要】長春地區(qū)地處國家太陽能利用資源獎勵區(qū)域，其利用價值利在當代，功在千秋。海外學人創(chuàng)業(yè)園住宅作為地區(qū)節(jié)能建筑試點工程，結合當?shù)貧夂蛱卣鳁l件，依據(jù)太陽能建筑一體化設計原則，針對性提出優(yōu)化建設方案，為住宅產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供有益借鑒。

【關鍵詞】住宅；太陽能利用；一體化

1.太陽能光伏與建筑適配性的設計原則

建筑是一個綜合性高、復雜的系統(tǒng)，也是一個完整的統(tǒng)一體，如果將太陽能光伏發(fā)電技術與建筑相融合，同時還要保持建筑的文化特征，就必須考慮技術和美學兩方面因素，只有太陽能光伏技術與建筑設計的有機結合，才稱得上“太陽能光伏與建筑一體化”。長春海外學人創(chuàng)業(yè)園住宅與太陽能光伏系統(tǒng)的結合，其總體規(guī)劃設計必須結合長春當?shù)氐乩砦恢?、氣候特征和太陽能資源情況，同時也要確定建筑的布局、朝向、朝向、間距、群體組合方式和基地整體的空間環(huán)境，并滿足太陽能光伏系統(tǒng)設計安裝的技術要求。

在長春海外學人創(chuàng)業(yè)園住宅中，太陽能光伏與建筑一體化應用是在建筑屋面安裝太陽能電池板，應用太陽能發(fā)電，依靠建筑提供電力，兼顧節(jié)能降耗。太陽能光伏與建筑一體化有兩個顯著的特點：其一，統(tǒng)一性是指新建建筑的太陽能光伏系統(tǒng)工程的設計要與建筑同步設計、同步施工、統(tǒng)一規(guī)劃和同時安裝，同建筑、技術、美學融為一體，提高建筑物的整體美觀性；其二，替代性是指太陽能光伏組件及其技術的不斷更新，使其可以代替屋頂瓦片，還能夠保證建筑材料的隔熱、保溫和通風等功能。

由于城市中可以利用的空間少，而太陽能電池板與建筑屋面的結合不僅不占用地面空間，還可以節(jié)省城市土地，因此太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在城市中應用廣泛?？梢?，太陽能光伏應用技術作為一種新型的技術，在建筑學已經(jīng)成為一種新的可行性選擇。太陽能光伏與建筑的一體化集成設計作為BIPV的一種高級形式，對太陽能電池板要求很高，強調(diào)在保證發(fā)電量的前提條件下，并且要最大化的保持建筑外觀的和諧統(tǒng)一以及功能的要求。

太陽能與建筑一體化應遵循以下四種原則：

功能性原則：應包含太陽能光伏系統(tǒng)本身的功能和建筑本身的設計技術，不僅要保證建筑表皮美學的形式，還要保證建筑自身結構設計的安全性以及具體實施起來和操作起來的可行性。

美觀性原則：作為一名建筑師，從建筑的美觀性角度來講，太陽能電池板需要經(jīng)過前期與建筑有機結合的設計，才不會成為建筑上累贅的附屬物，才不會破壞建筑的立面造型，分體式的熱水系統(tǒng)與建筑結合程度較好，可以將太陽能電池板看作建筑表面的構件，事先將水箱、輔助加熱器等放置在住宅悶頂內(nèi)，融入到建筑中。

適宜性原則：進行熱水系統(tǒng)與建筑一體化設計時需要正確選擇與該建筑適配的熱水供應系統(tǒng)，要綜合占用空間、與建筑的結合性，筆者為此坡屋頂建筑選擇了集中――分戶式太陽能熱水系統(tǒng)，集中式只需整體安裝統(tǒng)一的太陽能電池板和儲熱水箱，維修管理由相關技術人員和物業(yè)部門實行，采用分戶計量的熱水方式，使住戶購買、安裝、維修維護方便、降低運行費用和熱水成本，同時經(jīng)濟上也得到了實惠，因此，在技術上我們應該根據(jù)適宜性的原則，綜合長春地理位置，綜合小區(qū)現(xiàn)狀，選擇適宜嚴寒地區(qū)居住建筑的技術。

安全性原則：太陽能發(fā)電板在屋面的安裝布置應與建筑中有一定剛度的實體結構連接緊靠牢固，還需考慮自身重量給屋面帶來的荷載，保證屋面的防水保溫等性能，維修保養(yǎng)人員的安全保障，要設計必要的人身保護措施，將技術人員作業(yè)時將遇到的各種困難和隱患降到最低。

2.與建筑適配性的太陽能熱水系統(tǒng)

針對本次試點工程中住宅熱水系統(tǒng)的規(guī)劃設計，選擇一種合理的熱水供應方式，對整個住宅系統(tǒng)規(guī)劃作用重大。建筑師既要考慮住宅有好的審美性，合理定位太能電池板的選擇類型與具體規(guī)格，還要綜合考慮建筑群體間的日照、環(huán)境、氣候及能源等各方面對屋面太陽能系統(tǒng)的影響因素，最終選擇一種最適合本次試點工程屋面應用的太陽能熱水供應系統(tǒng)：

分戶式太陽能熱水系統(tǒng)是非常常見的一種熱水供應形式，各家各戶系統(tǒng)獨立，太陽能電池板和儲熱水箱安放位置靈活，使用方便，沒有流量分配和管理控制的問題，根據(jù)實際情況自行加熱，費用單獨核算，但太陽能電池板的利用率低，各戶使用不平衡，造價較高，適用于聯(lián)排別墅、聯(lián)排屋。

（1）集中式太陽能熱水系統(tǒng)：利用率高，熱水資源大家共享。系統(tǒng)通過屋頂太陽能電池板集電，儲存在電箱，用于給水加熱，水溫一旦達到預設值，會被送進保溫水箱儲存，方便業(yè)主使用，實現(xiàn)全天供水的需求。集中式的太陽能熱水系統(tǒng)集成化程度高，管路簡單，初期投資較少，集成化程度高，集熱資源共享，系統(tǒng)統(tǒng)一管理，省去自行維護的不便，但是分戶計量總體費用、物業(yè)管理難度大，集中式出現(xiàn)系統(tǒng)故障，不及時維修，用戶的熱水將得不到保障，且管路系統(tǒng)支管過長，使用時需放掉很多冷水，造成水資源過度浪費，適用于酒店、醫(yī)院、學校等民用建筑。

（2）集中――分戶式太陽能熱水系統(tǒng)：由太陽能電池板在屋頂集電，設備集中安放，空間浪費少，費用單獨核算，計費簡單，管理方便，但各戶之間熱損失大，資源不能互補，適用于高層住戶。

太陽能光伏熱水系統(tǒng)主要由太陽能電池板和蓄熱水箱構成，視具體情況配以水泵驅(qū)動。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中最重要的是光伏電池，研究表明，光伏電池在運行過程中，有約80%的入射太陽能被反射或被電池板直接吸收，約20%的入射太陽能被轉(zhuǎn)化成電能。

3.集中――分戶式太陽能熱水系統(tǒng)與建筑適配性結合方式的應用

集中――分戶式的熱水供應系統(tǒng)具體為集中集電，分戶供水的系統(tǒng)，在多層住宅中應用較多，其太陽能電池板主要布置在屋面、陽臺及南面墻等位置。集中――分戶式熱水供應系統(tǒng)是不需要集熱水箱和輔助能源的，只需要在各用戶悶頂處安裝各自水箱和電表即可。

多晶硅太陽能電池比單晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率稍低，約為20.4%，由于其材料制造簡便，節(jié)約能耗，生產(chǎn)成本較低，多晶硅太陽能電池近年來發(fā)展很快，其目前在太陽能光伏市場的占有率是最高的。

儲熱水箱的容積按每家用戶的平均日用水量的1～1.5倍來設計，這樣既可以滿足用戶的日常用水需求，又有一定量的熱水儲備，儲熱水箱一般放置于住宅悶頂、陽臺、廚房或衛(wèi)生間等處，不需要專門的設備間和儲藏室，只需要留足夠的空間安裝、維修、更換，同時還需考慮建筑的承載力，同時做好與建筑結合處的保溫、防水和排水等措施。

住宅內(nèi)熱水管線的布置要求盡可能簡短，簡短的管線布置能夠盡可能降低成本、減少熱量散失，同時需要考慮安全隱蔽、便于安裝施工和維護維修等要求。其他附件包括計量器、電表、水泵等附件安裝時要考慮冷熱水的計量器、住戶電表位置安裝的合理醒目，統(tǒng)一布置，便于物業(yè)管理者查看；水泵的位置設計也需要足夠的隱蔽同時預留足夠的安裝、維修和更換的空間。

參考文獻：

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作者簡介：

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關鍵詞：數(shù)字安防；門禁系統(tǒng)；視頻監(jiān)控系統(tǒng)；防盜報警系統(tǒng)；數(shù)字和網(wǎng)絡化

中圖分類號：G267文獻標識碼：A 文章編號：

1、總體設計方案

數(shù)字化安防系統(tǒng)是一個系統(tǒng)工程，在設計上要遵循國際化和標準化的設計原則，同時要結合經(jīng)濟性。具體的應用設計，以客戶需求為主要依據(jù)，采用自上而下的分析，逐漸分解為各個分系統(tǒng)，最終確定分系統(tǒng)的方案。系統(tǒng)的信息處理要符合通用性的原則，系統(tǒng)的更新升級需要在設計之初被考慮進去。安防系統(tǒng)作為辦公商業(yè)大樓內(nèi)建筑智能化系統(tǒng)中的一部分，不僅需要滿足各安全防范子系統(tǒng)相互之間的聯(lián)動，還需要考慮與建筑物內(nèi)的火災報警系統(tǒng)、燈光照明系統(tǒng)等其他系統(tǒng)的集成。另外，為了打造數(shù)字城市建設的未來，建設平安城市，還需考慮與城市安全網(wǎng)絡相連。

本工程的實例是一個商業(yè)化的大樓，業(yè)主是很多公司，其中有會計、交通、新能源等方面的公司，大廈的一樓是中國銀行的一個分行。本大廈的業(yè)主多為上市公司，其安全要求較高，加之一樓的銀行，安全等級為一級風險項目。采用的技術必須是成熟的、先進的，同時考慮到擴展性和經(jīng)濟性。根據(jù)這些要求，大廈主要由防盜報警、監(jiān)控、門禁控制、一卡通系統(tǒng)組成。這些安防子系統(tǒng)會與大樓內(nèi)的信息管理系統(tǒng)相互連接、相互聯(lián)動。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用的是數(shù)字監(jiān)控，需要考慮到視頻信號的質(zhì)量和設備的性價比，前端設備采用模擬攝像機及視頻電纜，由視頻服務器來實現(xiàn)信號的模擬和數(shù)字之間的轉(zhuǎn)換，以及對攝像機的控制功能。視頻服務器與監(jiān)控中心是通過監(jiān)控專用的局域網(wǎng)相互連接起來，系統(tǒng)的記錄設備使用了數(shù)字化硬盤錄像機。入侵報警探測器通過與視頻服務器的報警輸入接口，來實現(xiàn)報警和聯(lián)動視頻監(jiān)控功能。門禁系統(tǒng)采用了聯(lián)網(wǎng)型門禁控制器，此門禁控制器采用非接觸感應式IC卡，來作為進出人員的身份標志。各個門禁控制器之間采用RS一485總線相連接，并通過終端服務器CoBox連接到監(jiān)控局域網(wǎng)上。

2、防盜報警系統(tǒng)

2.1 防盜報警系統(tǒng)概述

防盜報警系統(tǒng)是安防系統(tǒng)最基本的功能，也是安防技術發(fā)展的起源。安全報警系統(tǒng)的發(fā)展方向主要由防盜傳感器的發(fā)展方向決定，最開始的防盜傳感器主要是微波和紅外以及超聲波原理，而且傳輸方式也多是分線式，僅僅是信息的采集，也就是名副其實的傳感器?，F(xiàn)在，確切的說，防盜傳感器已經(jīng)被防盜探測器所取代，首先在信息采集方式上采用微波和紅外、超聲波和紅外結合的復合式探測器，在技術上實現(xiàn)互補，減少誤判和漏判。在信號的傳輸方式也已經(jīng)發(fā)展到總線方式，而且更為先進的無線模式正在快速發(fā)展，一些高級的商業(yè)化大廈已經(jīng)實現(xiàn)了規(guī)?；?。一些防盜探測器甚至和控制器相結合或集成，實現(xiàn)信息采集、判斷、控制、自檢、故障診斷等功能，不再是簡單的邏輯判斷和時序控制。在控制其發(fā)展方面，網(wǎng)絡化已經(jīng)初具規(guī)模，更有利于網(wǎng)絡化管理。

2.2 數(shù)字化防盜報警系統(tǒng)的優(yōu)點

數(shù)字化防盜報警系統(tǒng)的報警探測器和CPU高度集成，確保了信息傳輸?shù)臏蚀_性，增加了預警功能以及聯(lián)網(wǎng)能力。而且，現(xiàn)在的控制技術非常發(fā)達，一些控制算法日趨成熟，包括模糊控制和混沌控制。在工藝上，更有力降低功耗和無源化，集成化越來越高，模塊的功能也越來越強大。

2.3 應用方案

防盜報警系統(tǒng)探測器主要的使用環(huán)境是重要的科室，例如財務室、領導辦公室、機要室、資料室、計算機房、設備間等重要房間。另外，現(xiàn)在大廈對一些比較隱蔽的角落也會設置探測器。為了節(jié)約成本，對重要位置使用先進的復合式防盜探測器，同時結合實際情況，對一些次要位置，可以使用成本較低的探測器。探測器的報警信號處理后，要能夠及時傳遞給大廈的信息管理中心，同時給監(jiān)控系統(tǒng)傳送信息，可以及時調(diào)取監(jiān)控信息。

2.4 主要設備及主要性能要求

主要的設備就是復合式防盜探測器，以及集成化的控制器，還有一些傳輸線路。性能要求包括低誤報率、360度立體式探測、內(nèi)置糾錯和診斷功能、聯(lián)網(wǎng)能力、可操作性界面等，最重要的還是性能的穩(wěn)定性。另外需要注意還有工作溫度：0～49℃；相對濕度：5％一95％；抗輻射干擾：30 v／m，10MHz～1000MHz；靈敏度：探測范圍內(nèi)正常步速2～4步；探測范圍：1 1×1 1 m；抗白光干擾：6500 Lu x。

3、視頻監(jiān)控系統(tǒng)

目前監(jiān)控系統(tǒng)中主要采用服務器式的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其主要設備是視頻服務器，主要的任務包括對信息的視頻化處理，畫面處理，控制監(jiān)視設備等，隨著計算機技術的發(fā)展，現(xiàn)在的視頻服務器多采用嵌入式實施多任務操作系統(tǒng)，可以實現(xiàn)信息的傳輸和處理同時進行，一些先進的系統(tǒng)還可以實現(xiàn)web服務器瀏覽。通過服務器下達指令可以控制攝像機和云臺，甚至實現(xiàn)鏡頭調(diào)焦，確保監(jiān)視質(zhì)量。

3.1 基于視頻服務器的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)點

3.1.1性能穩(wěn)定

監(jiān)控系統(tǒng)在整個安防系統(tǒng)中處于絕對核心地位，沒有視頻監(jiān)控，就不可能實現(xiàn)智能化的安防系統(tǒng)，監(jiān)控設備一旦出現(xiàn)故障，那么整個安防系統(tǒng)就會崩潰。監(jiān)控系統(tǒng)的性能穩(wěn)定性是最為關鍵的。視頻服務器的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)性能更為穩(wěn)定，且不需要專人看管。這種監(jiān)控系統(tǒng)把信息的搜集和信息的處理集中在一臺設備上，減少了設備的故障點，加大改善了穩(wěn)定性，而且設備可以直接聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的連接，不需要專人看管，可以隨時實時監(jiān)視。

3.1.2 強大的信息記錄功能

以前的視頻監(jiān)控系統(tǒng)往往面臨信息存儲空間太小的問題。由于視頻數(shù)據(jù)的信息量非常大，而且視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)非常重要，一般都需要5~7天的紀錄，數(shù)字化的監(jiān)控系統(tǒng)，視頻分辨率一般都在500線上下，信息量遠遠大于普通制式的錄像，對存儲空間的要求更高。一些高級商業(yè)化大廈的要求可能更高，強大的存儲空間是系統(tǒng)的基礎條件。服務器具有足夠大的存儲空間，以及很好的擴展性，同時服務器便于信息的處理，例如檢索等。

3.1.3 擴展性能良好

基于視頻服務器的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的所有設備都有自己的IP地址，唯一的標志方便了設備的確定，同時利用IP技術更有利于擴展，具有通用性，便于系統(tǒng)升級改造。這種系統(tǒng)不會受到一些廠家的限制，極大縮減了服務費用。

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關鍵詞：機電一體化；技術運用；發(fā)展；建筑工程

機電一體化是機械和微電子技術的結合體， 它是利用高新技術使結構、材料、性能發(fā)生變化，從而提高機械的精度、剛度，減小機械的體積和重量19 世紀70 年代，機電一體化技術就已經(jīng)運用在工程機械上如今， 工程機械中一體化概念發(fā)展迅速，并且廣泛應用到各個領域。

我國建筑業(yè)長期處在以手工和原始機械設備的水平上，這種因素導致了我國建筑業(yè)效率低下、施工危險、費用高昂、質(zhì)量低劣直到機電一體化的應用，才從讓這些問題有所緩解1 9 9 2 年，慕尼黑2 3 屆國際建筑機械和材料機械博覽會上就已經(jīng)標榜了機電一體化將在建筑行業(yè)中發(fā)揮的作用機電一體化是高科技在建筑領域強大生命力的體現(xiàn)， 它實現(xiàn)了高效率、高產(chǎn)能的目標， 也是建筑業(yè)向著機械化、自動化發(fā)展的標志。

一、機電一體化在建筑工程中的運用

1.監(jiān)控報警作用

監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)是工程機械中成熟系統(tǒng)，這種監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應用于推土機、挖掘機、裝載機上它能夠?qū)C械設備進行實時監(jiān)控，并且對能夠診斷故障通過圖像傳遞機械施工狀態(tài)，然后自動報警當機械出現(xiàn)任何故障或者問題， 監(jiān)控系統(tǒng)能夠準確判斷故障原因和故障部位維修人員可以及時根據(jù)故障提示進行機械維修，保證機械使用效率和壽命

2.節(jié)能減材

傳統(tǒng)的機械設備對燃料的浪費嚴重， 而且效率低下、故障頻發(fā)，占用了很多物力、人力、時間成本機電一體化能夠提高挖掘機、攪拌機等大型機械設備的利用率建筑施工大多是在露天戶外，施工程度很容易受到天氣影響如果使用機電一體化能夠遠程控制機器，在環(huán)境比較惡劣的條件下也能正常施工，避免不必要的勞力和時間浪費。

3.保證工作精度

手工作業(yè)很容易產(chǎn)生誤差， 即使是傳統(tǒng)機械的精確也會受到操作員的經(jīng)驗值和熟練值不同的影響引入機電一體化，使控制系統(tǒng)都由電子掌控，這就完全避免了人為失誤，讓作業(yè)更為精確同時也能實現(xiàn)施工人員高效、快捷、準確的施工要求。

4.降低勞動強度

機電一體化中的快速零件制造技術（PPM） 在建筑制造業(yè)發(fā)揮著不可估量的作用它可以憑借CDA模型進行三維實體設計， 過程中只需要少量的人為控制即可達到工藝要求而且在設計之后還可以隨意更改模型，滿足不同的建筑施工要求對于建筑零件產(chǎn)品的創(chuàng)新設計，機電一體化能夠推進產(chǎn)品的智能化、自動化和快速化，提高產(chǎn)品開發(fā)能力在機械操作過程中，機電一體化可以實現(xiàn)機器的自動化或半自動化這種方式能夠大大降低勞動強度，提高工作效率而且自動化機械的控制系統(tǒng)更為精確，失誤較少， 比人為工作質(zhì)量更高機械和勞力的完美結合， 既利用了機械的精準度和高效率， 又利用了人的控制性和防范性。

二、機電一體化的發(fā)展趨勢

1.智能化

智能化是以后機電一體化的主要方向，是人工智能、運籌學、計算學、模糊學、心理學、生物學、地理學、力學等多種學科的綜合運用，最大限度模擬人類智能現(xiàn)在模擬智能建筑機器人， 比如系統(tǒng)控制起重臂運動的液壓挖掘機等都是智能化的發(fā)展表現(xiàn)還有在建筑行業(yè)中經(jīng)常運用的水下機器人、核工業(yè)機器人、建筑機器人、微型機器人等，都是智能化的體現(xiàn)。

在發(fā)達國家，建筑工程機械的智能化已經(jīng)成為建筑行業(yè)研究的主要課題為起重機安裝微電腦、紅外線、超聲波等探測施工現(xiàn)場的人或者是障礙物，并且通過紅外線發(fā)送三維圖像到監(jiān)視器上，讓操作人員能夠及時了解到現(xiàn)場狀況。

2.系統(tǒng)化

系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進行任意剪裁和組合， 同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強，特別是“ 人格化” 發(fā)展引人注目， 即未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關系機電一體化的人格化有兩層含義。一是機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來越重要特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化另一層含義是模仿生物機理，研制各種機電一體化產(chǎn)品

3.網(wǎng)絡化

2 0 1 3 年4 G 的發(fā)展昭示著未來網(wǎng)絡技術是機電技術的核心， 它已經(jīng)使各個領域的生活生產(chǎn)方式都發(fā)生了翻天覆地的變化網(wǎng)絡化將生產(chǎn)、生活都聯(lián)系在一起，建筑施工現(xiàn)場也能通過有線或者無線進行長距離的傳輸或者控制，給施工帶來便捷性。

4.微型化

現(xiàn)在納米、微米技術成為新的領導潮流更小、更精致、更靈活是機械設計一直追求的目標， 它促進了機械自動化和機器人化的發(fā)展。

5.模塊化

機電一體化設備眾多， 型號不一主要是因為研發(fā)廠家和生產(chǎn)廠家眾多，沒有相通的技術而在未來發(fā)展中，機電一體化必須是結合各個產(chǎn)品的特點和專長進行重組而產(chǎn)生更加優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品而且機電國際化的發(fā)展，勢必推動各個生產(chǎn)廠家互通有無，形成統(tǒng)一的標準或者型號，制定相應的行業(yè)規(guī)范這種模塊化的發(fā)展，勢必會推動機電一體化產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)。

6.環(huán)保化

在傳統(tǒng)建筑工程中， 工業(yè)垃圾不僅是人為垃圾，還有傳統(tǒng)機械無法回收利用的殘留垃圾現(xiàn)代工業(yè)一直提倡保護環(huán)境、節(jié)約資源所以，機電一體化的環(huán)保特性也是將來發(fā)展的道路尤其是在機械設計中，會考慮到設計環(huán)保、使用環(huán)保和銷毀環(huán)保，讓人們回歸自然。

7.綜合化

未來建筑工程的機械設備和高科技的力量能夠使工程項目的物流信息、人員信息、環(huán)境信息融合在一起，形成系統(tǒng)、全面的信息網(wǎng)。

三、建筑業(yè)機電一體的困難

當然，機電一體化在進組工程中有其必要性，也有其局限性在建筑工程中應該具體問題具體分析， 不能在很大程度上都要依賴于機電一體化建造業(yè)由于自身的特性，很多時候難以使用機器人為生產(chǎn)或者施工作業(yè)服務比如每個建筑工程對于設備和零件的規(guī)格、質(zhì)量有著不同的要求，建筑零件不能大批量生產(chǎn)； 建筑施工場地多是惡劣環(huán)境，機器人難以在工地中行走自如。

隨著機電一體化技術發(fā)展起來， 相應的管理理論也應該建立起來， 配套的管理體系能夠確保如期、順利、優(yōu)質(zhì)地完成工程項目我國機電一體化管理模式來源于英國的BS 標準體系， 只是一種技術、組織的純管理體系，很多都不適用我國國情為了我國建筑業(yè)更好的發(fā)展機電一體化，需要針對管理理論和實踐進行相應的分析和研究，組成一套適合我國國情的管理辦法。

四、結語

機電一體化已經(jīng)從單純的機械和微電子組合發(fā)展成為各技術學科相互融合的整體。高科技的不斷發(fā)展，特別是微電子技術、計算機技術、軟件開發(fā)技術、傳感技術的不斷發(fā)展，給機電一體化的智能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡化、微型化、模塊化、環(huán)?；?、綜合化都提供了生長的肥沃土壤。

建筑機電一體化主要集中在特殊或者惡劣施工環(huán)境下的自動化施工，特別是建筑采、掘、運等方面的便捷和快速我國機電一體化化的運用需要結合我國工程條件和技術條件來進行，循序漸進以發(fā)達國家的先進技術和生產(chǎn)力為指導，制定適合我國機電的發(fā)展道路。

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「1 ] 黃宋義.工程機械中機電一體化的應用「J ].科技資訊， 2 0 0 9 （ 1 8 ）.

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一是充分發(fā)揮多元化農(nóng)業(yè)技術推廣體系中的主體作用，是中國農(nóng)技推廣的根本出路。中國特色的農(nóng)技推廣，不同于資本主義國家的購買服務，只有符合我國國情的以國家推廣機構的農(nóng)業(yè)技術推廣為主體的大專院校、科研部門、社會力量為輔助的多元化的推廣方式，才能發(fā)揮更大的作用。在我國服務企業(yè)化是行不通的，一是企業(yè)服務往往受利益驅(qū)動，容易偏離主航道，企業(yè)介紹產(chǎn)品信息不對稱，給農(nóng)民造成損失。二是服務和被服務者對接難，企業(yè)需要完成自身的經(jīng)濟目標，追求利益最大化，而農(nóng)民需要最適合本地的農(nóng)資，結果造成雙方?jīng)]有重合點；三是個別企業(yè)鉆政策空子，打球，造成坑農(nóng)現(xiàn)象頻發(fā)。

二是進一步明確農(nóng)業(yè)技術推廣部門的事業(yè)一類性質(zhì)，改革再也不能拿農(nóng)技推廣部門開刀。在《中華人民共和國農(nóng)業(yè)法》和《中華人民共和國農(nóng)業(yè)技術推廣法》中明確規(guī)定：各級農(nóng)業(yè)技術推廣部門，是純公益的事業(yè)單位，承擔著農(nóng)業(yè)新技術的引進及推廣，農(nóng)業(yè)科技培訓，重大農(nóng)業(yè)項目的確定及落實，農(nóng)業(yè)有害生物的預警預報，農(nóng)作物病蟲草害的預測預報及防治等一系列公益性職能和部分行政職能。目前已經(jīng)基本形成了國家、省、地（市）、縣（市）、鄉(xiāng)鎮(zhèn)的各級農(nóng)業(yè)技術推廣網(wǎng)絡，這支隊伍只能加強，不能削弱。面對近年來厄爾尼諾現(xiàn)象頻發(fā)的現(xiàn)狀，離開這支隊伍，很難想象擁有8億農(nóng)民13億人口的中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向何處去！建國60多年我國農(nóng)業(yè)技術推廣的發(fā)展歷史也證明了這一點。那種歷來機構改革都先拿農(nóng)技推廣部門“開刀”，造成“網(wǎng)破、線斷、人散”的悲劇再也不要重演。

三是落實好有關政策，確保農(nóng)業(yè)技術推廣人員人心穩(wěn)定。隨著國家對基層農(nóng)業(yè)技術推廣系統(tǒng)落實了“一個銜接，兩個覆蓋”政策，這支隊伍的狀況有所好轉(zhuǎn)，但個別地區(qū)政策落實的還不到位，甚至上級來檢查時臨時湊材料，有提供的信息還不對稱現(xiàn)象，實際狀況根本沒有得到改善。此外，基層農(nóng)技推廣人員的政治待遇、工作環(huán)境和生活待遇境況堪憂，晉升職稱和獲得農(nóng)業(yè)科技獎勵比較困難，“跳農(nóng)門”現(xiàn)象仍然存在。

四是提高自身素質(zhì)更新文化知識，是保持隊伍水平有效措施。各級農(nóng)業(yè)技術推廣人員，多年來沒有學習交流的機會，只有縣級推廣中心主要領導每年參加幾次總結會議，其他人員連外出的機會都沒有，就更別提學習交流了。知識來源主要是靠十幾年、甚至幾十年前在學校的學習儲備，很難適應現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。應創(chuàng)造條件，組織農(nóng)技人員進行業(yè)務交流?？梢宰叱鋈?，也可以請進來，達到每3-5年實現(xiàn)農(nóng)技推廣人員技術交流的全覆蓋。

五是完善農(nóng)技推廣網(wǎng)絡，是農(nóng)技推廣體系永續(xù)發(fā)揮作用的根本保障。解決“最后一公里”的問題，一直是困擾我們農(nóng)技推廣部門的難題。省推廣站要求在各個行政村建立科技示范戶，示范戶本身倒是技術不錯，但示范和輻射作用效果甚微。個別地方還僅限于登個記、掛個牌子的而已，沒有起到預期效果；有的地方采取了設立致富帶頭人的方式，來帶動一方科技種田水平的提高。但由于受帶頭人文化水平等因素限制，自己干還可以，傳授技術力不從心，效果不好；最有效的方式是在村里設立農(nóng)民技術員的方式。但目前我市運行的不好，主要是農(nóng)民技術員的待遇問題沒有解決好。由于多數(shù)村屯沒有機動地了，靠土地補償行不通了。以工代賑的取消使農(nóng)民技術員獲得資金補貼的途徑在村級無法實現(xiàn)。只有靠各級政府拿出資金，給農(nóng)民技術員發(fā)工資，農(nóng)民技術員的報酬問題才能從根本上得以解決。2011年，樺川縣政府發(fā)文，明確規(guī)定有縣級財政出資，每年給每名農(nóng)民技術員2000元的補助，全縣111個行政村每個村都設立了一名農(nóng)民技術員，農(nóng)民技術員的瓶頸問題似乎從此得到解決，但年底由于政府沒有兌現(xiàn)文件內(nèi)容，不愿拿出該項資金而使此項內(nèi)容夭折。

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【關鍵詞】建筑機電；一體化技術；發(fā)展趨勢

前言

建筑施工機電一體化技術就是由機械、計算機、信息處理和自動控制技術綜合利用各種技術的產(chǎn)品，也是高科技中微電子技術向傳統(tǒng)建筑施工機械工程滲透而形成的融合機械工程、電氣工程、計算機技術、信息技術等為一體的新興綜合技術。建筑機電一體化技術順應了高科技發(fā)展的規(guī)律，顯示了高科技領域在建筑施工機電一體化中強大的生命力。由于建筑施工生產(chǎn)需要將數(shù)以百萬噸的建筑材料在平地上建筑高樓大廈。，通過建筑動力機械將建筑材料運送到指定位置上，需要利用大量的建筑施工機電設備聯(lián)合工作才能完成這一目的，而建筑施工機電一體化的建筑施工機電產(chǎn)品則是實現(xiàn)高產(chǎn)量、高效率的最佳選擇。建筑施工機電一體化是將傳統(tǒng)的機械設備與高科技的電子技術融為一體，使建筑施工機電在物流、能流、信息流融為一體，成為適應建筑生產(chǎn)的最佳工具。

1 建筑施工與機電一體化的應用

建筑業(yè)在我國四化建設中有舉足輕重的地位，目前從業(yè)人員以干萬計，但絕大多數(shù)的施工作業(yè)仍以手工為主，至多不過是再配上一些原始的機械設備，因此，效率低下，施工危險，環(huán)境惡劣，質(zhì)量難以提高等問題，長期困擾和制約著建筑業(yè)的發(fā)展。本文作者在參與主持“高技術在建筑施工領域中的應用與發(fā)展”的軟課題調(diào)研中，占有國內(nèi)外大量的資料和信息，在此基礎上，從我國國情出發(fā)，探討了我國建筑業(yè)高技術發(fā)展的方向，可供有關方面參考。關于機電一體化，在“高技術在建筑施工領域的應用與發(fā)展”課題調(diào)研中曾提出過，它與電r討一算機在施工管理中的應用、建筑機器人、自動測量和檢測技術以及施工自動化等均應視為建筑施工領域的高技術。但在這當中，機電一體化是核心，它代表了施工機械的主要發(fā)展方向，而施工機械的機電一體化、機器人化同其他高技術的綜合應用又開辟了建筑施工高度機械化、自動化的發(fā)展前景。

2 建筑施工的機電一體化是發(fā)展方向

根據(jù)1992年4月在德國慕尼黑舉辦的第23屆國際建筑機械和建材機械博覽會的分析得出，目前建筑機械領域的技術進步不是表現(xiàn)在具有革命性的發(fā)明創(chuàng)造上，而是表現(xiàn)在進一步演變與發(fā)展之中。

2.1 建筑施工的機電一體化機械的發(fā)展趨勢：

2.1.1 建筑機械微電子技術與機電一體化。

微電子技術是在傳統(tǒng)的電子技術基礎上發(fā)展起來的滲透性最強、影響面最廣的高技術。微電子技術，討一算機技術與施工機械相結合促進了施工機械自動化、機器人化的發(fā)展。

2.1.2 建筑機械的自動化與建筑機器人的實用。

目前已出現(xiàn)采用程序控制起重臂運動的液壓挖掘機;系統(tǒng)控制混凝土布料桿的自動化混凝上輸送泵;用于噴涂各種涂料的移動式多關節(jié)機械手;在施工現(xiàn)場進行混凝上地面磨光、建筑物立面檢修，以及鋼結構防火涂料噴涂等作業(yè)的建筑機器人等。

2.1.3 節(jié)約能源和環(huán)境保護，實現(xiàn)人類與自然的和諧。

從高技術在建筑施工領域的應用和發(fā)展的角度來看，施工機械的機電一體化是一個核心問題。雖然自80年代以來國內(nèi)相繼研制開發(fā)出多種機電一體化的建筑機械產(chǎn)品，但從整體看，建筑施工機械的技術進步仍然表現(xiàn)在從手工操作到采用機械，經(jīng)半機械化到機械化的發(fā)展演變過程;而從世界范圍看則表現(xiàn)為建筑機械向機電一體化、自動化發(fā)展并以此為基礎，進一步向施工自動化方向發(fā)展的趨勢。這樣做可以節(jié)約資源，保護環(huán)境，實現(xiàn)人類與自然的和諧。

3 建筑機械機電一體化設備的分類

施工機械機電一體化、自動化的發(fā)展可以分為四代：第一代是為了解決石油危機的節(jié)能年代;第二代是了解決易于人工操縱的電子控制年代;第三代是為進行某種固定作業(yè)的半自動化操作的年代;第四代試圖進行全自動化操縱的年代。目前先進的工業(yè)國生產(chǎn)的施工機械基本上屬于第三代。

3.1 建筑機械機電一體化設備分類：

3.1.1 機電一體化監(jiān)控設備通過微電子技術控制機械自身或外界情況，把機械的狀態(tài)量顯示在電子盤或數(shù)字盤上，必要時能發(fā)出聲音或使機械停止。這種監(jiān)控裝置廣泛應用于推土機、挖掘機、裝載機上。起重機上裝的力矩限制器也是起監(jiān)控作用的。更為先進的有能夠測量本身位置的施工機械，以及能夠測定工作對象的狀態(tài)，并把它作為圖象信息傳遞的各種機器人施工機械得到廣泛的應用。

3.1.2 機電一體化遙控設備 在工作環(huán)境惡劣，尤其是存在危險時(如強烈噪聲、劇振、高溫、水下、地下、有滾石危險等情況)操作者都可以通過遙控器在遠距離操縱機械。

3.1.3 機電一體化半自動設備不同的施工機械，其實行自動化的部分也不相同。有的是壓力、速度、流量等控制的自動化;有的是作業(yè)裝置的自動化;有的是行走機構的自動化。為使操縱技術易于掌握，往往需要對操縱技術要求高的部分實現(xiàn)自動化。

3.1.4 機電一體化全自動設備即操作者不用駕駛機械，只需操縱起動開關施工機械即能根據(jù)所給定的施工要求自己判斷和自行作業(yè)。但到目前為止世界上還沒有完全不用人的施工機械。

3.2 建筑機械機電一體化的發(fā)展情況。

3.2.1 機電一體化的土方機械 目前國外液壓挖掘機已基本實現(xiàn)自控，應用了電子控制的負荷傳感系統(tǒng)。它不僅能夠?qū)Πl(fā)動機和油泵進行電子控制，而且整個機械的動力系統(tǒng)也全部由電子控制。推土機裝有“作業(yè)方式自動選擇系統(tǒng)”，如履帶板滑動控制系統(tǒng)，能不斷檢測滑動率、發(fā)動機輸出功率和牽引力，當滑動率超過一定值時.可自動改變推上機牽引特性，保持最佳牽引力。翻斗車繼應用電子控制傳動機構，微電子監(jiān)視系統(tǒng)之后，于80年代中期又出現(xiàn)了機電一體化的發(fā)動機系統(tǒng)和懸架系統(tǒng)(根據(jù)感覺行走狀態(tài)改變緩沖系統(tǒng)，提高操縱的舒適性)。目前國外已出現(xiàn)無人駕駛翻斗汽車。

3.2.2 機電一體化的起重機械 經(jīng)濟發(fā)達國家正致力于智能型起重機的研究開發(fā)。智能型起重機裝有微電腦，紅外線和超聲波傳感器，能探測施工現(xiàn)場是否有人及其他障礙物。移動式起重機，采用電子控制式全自動傳動裝置，變速操作自動化，自動檢測外伸液壓支腿的伸出寬度，防止傾倒?，F(xiàn)代的各類起重機均裝有電子力矩限制器，當?shù)踔嘏c.吊臂的合成力矩達到額定值的90%時，會及時發(fā)出警報;達到100%時，發(fā)出強警報，同時自動停止工作。在大型工地上同時使用多臺塔吊施工時，為防止吊臂相互碰撞，每臺塔吊均裝有防碰裝置，操作者通過電視監(jiān)視器可看到與相鄰塔吊的三維圖像，遇有碰撞危險時能立即發(fā)出警報井自動減速和停止。

4 結束語

改革開放以來，隨著高科技的發(fā)展，微電子技術、計算機技術、軟件技術、傳感器技術和自動化技術的飛快發(fā)展，信息流成為機電一體化的主要特色。建筑機械機電一體化的產(chǎn)品實現(xiàn)了自動化、數(shù)字化、智能化，在性能和功能方面均實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。因此，建筑機械機電一體化技術是建筑業(yè)信息化的重要高新技術，是礦山綜合自動化的基礎。機電一體化技術在建筑采、掘、運裝備的應用和推廣方面極大地提升了我國建筑生產(chǎn)的綜合實力，為實現(xiàn)高效、安全、潔凈、結構優(yōu)化的建筑工業(yè)生產(chǎn)打下了扎實的基礎。

參考文獻

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關鍵詞：太陽能；能源；建筑一體化

1.太陽能與建筑一體化的背景

當今世界，全球氣候不斷惡化，溫室效應日益突出， 為了阻止全球氣候繼續(xù)變化及其帶來的顯著效應，不得不解決能源問題。我們迫切需要進一步發(fā)展獨立的，可持續(xù)發(fā)展的能源系統(tǒng)。基于可再生能源的小型化和分布式能源產(chǎn)品在整個能源系統(tǒng)中有著關鍵性的作用。如何將這些能源產(chǎn)品與建筑有機的結合起來，盡可能地利用太陽能等新能源和可再生能源替代常規(guī)能源以減少建筑能耗對常規(guī)能源的依賴關系,降低建筑能耗在我國總能耗中的比例, 實現(xiàn)高效的能源利用效率和能源的重復利用成為建筑一體化中的主要目標。所以無論從經(jīng)濟角度和環(huán)境角度,追求建筑與能源利用的一體化都具有重大的現(xiàn)實意義。

2.西方國家的建筑一體化

美國在世界上建筑一體化方面是領先的【1】，在20世紀40年代，麻省理工學院開始利用太陽能集熱器來供暖，應用于空調(diào)系統(tǒng)的研究。到了70年代，華盛頓和科羅拉多州已經(jīng)建成最早的太陽房示范建筑。遺憾的是，早期的這些建筑由于投資過大，以及太陽能利用率過低，難以達到大規(guī)模推廣，但是在另一方面，我們看到了太陽能供熱系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)與建筑一體化的初步雛形已經(jīng)形成。80年代，美國建成的新一批太陽房進行了改進，這些新一批的太陽房采用了壁爐或者電散熱器作為輔助熱源，使太陽能供暖率突破了75%，甚至到了100%。

日本在這個領域也處于世界前列。1974年日本通產(chǎn)省制定了“陽光計劃”，并按此計劃建造了數(shù)幢典型太陽能采暖空調(diào)試驗建筑，如矢崎實驗太陽房。而且多年來日本的太陽能采暖、空調(diào)建筑一直穩(wěn)步發(fā)展，并已應用于大型建筑物上。

此外，法國、德國、澳大利亞、英國等發(fā)達國家也擁有相當先進的太陽能建筑應用技術。著名的集熱蓄熱墻采暖方式即是法國人菲利克斯?特朗勃的專利，法國的奧代洛太陽房是該采暖理論轉(zhuǎn)化為實際應用的第一個樣板房。英國利物浦附近的沃拉西的圣喬治郡中學，則是直接受益式太陽房最大和最早的樣板之一。盡管英國的太陽能資源并不豐富，該所中學安裝的常規(guī)采暖系統(tǒng)卻從未使用過。

德國是世界上太陽能光伏發(fā)電最多的國家【2】，也是綠色建筑技術發(fā)展走在世界最前列的國家。德國在1999年為了施行歐洲的“百萬太陽能房屋”計劃，提出了自己的“十萬太陽能屋頂”計劃，到2006年，德國已經(jīng)有了大概30萬的屋頂太陽能系統(tǒng)。德國柏林中央火車站、議會大廈、慕尼黑貿(mào)易展覽中心、寶馬世界中心等等建筑廣泛應用太陽能太陽能光伏發(fā)電，其光伏組件與建筑相結合的形式各不相同，創(chuàng)造了許多光伏發(fā)電與建筑一體化應用的經(jīng)典案例。

近幾年來在發(fā)達國家已有相當發(fā)展水平的“零能房屋”，即完全由太陽能光電轉(zhuǎn)換裝置提供建筑物所需要的全部能源消耗，真正做到清潔、無污染，它代表了21世紀太陽能建筑的發(fā)展趨勢。

3.太陽能光伏發(fā)電在建筑一體化中的優(yōu)勢

1)太陽能作為一種可持續(xù)能源，具有清潔、無污染、用之不竭的優(yōu)勢 。

2)我國太陽能資源極為豐富，年太陽能輻照總量大于502萬k J/m2、年日照時數(shù)超過2 200h 的地區(qū)占國土面積2/3以上，所以太陽能的利用有著巨大的潛力。

3)太陽能光伏陣列一般安裝在屋頂或者墻壁，有的在建筑過程中直接使用光伏材料，實現(xiàn)空間占有率最小。

4)夏天時用電高峰期，并且陽光充足，太陽能建筑并入電網(wǎng)，能對大大減輕電網(wǎng)負擔，起到調(diào)峰作用。

4.怎樣實現(xiàn)太陽能與建筑一體化

太陽能在建筑中的應用一般分為兩種方式【3】，一種是把太陽能轉(zhuǎn)化為熱能供住宅用熱，一種是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，供住宅用電，兩者相結合，形成新一代的綠色建筑。

（一）太陽能在熱水系統(tǒng)中的實現(xiàn)

傳統(tǒng)的真空管太陽能熱水系統(tǒng)已不能滿足日益變化的住宅布局和造型的需要，其安裝困難， 容易破壞屋面防水層， 導致屋面滲漏，影響房屋的美觀。；真空管屬于易損件，產(chǎn)品維修率高，尖頂樓房維修困難， 還很不安全；高寒地區(qū)為防止結冰炸管冬季不得不停止使用，因此從性能和環(huán)境因素來考慮傳統(tǒng)的真空管太陽能熱水系統(tǒng)不適宜在新一代的熱水系統(tǒng)中使用。

新一代平板式太陽能集熱系統(tǒng)（定義），太陽能集熱器的安裝能比較好地與建筑實現(xiàn)完美結合。這種系統(tǒng)有如下特點：

1)以分體式雙循環(huán)承壓運行為主， 將儲熱水箱設在地下室、陽臺等部位隱藏放置， 不占室內(nèi)空間，避免屋頂、陽臺和外墻承重。

2)可以采用單水箱、雙水箱、甚至是多水箱， 能夠取得比較大的保溫水箱容積，相應的集熱器安裝面積也較大，從而滿足熱水需求。

3)平板集熱器板芯采用真空濺射選擇性涂層，吸收率高， 性能指標好。

（二）太陽能在光電系統(tǒng)中的實現(xiàn)

將光伏發(fā)電與建筑相結合，為住宅提供生活用電。太陽能光伏建筑一體化BIPV (Building Integrated Photovoltaic)，一般分為兩種方式：

一類是光伏方陣與建筑的結合。將光伏方陣依附于建筑物上，建筑物作為光伏方陣載體，起支承作用。另一類是光伏方陣與建筑的集成。光伏組件以一種建筑材料的形式出現(xiàn)，光伏方陣成為建筑不可分割的一部分。如光電瓦屋頂、光電幕墻和光電采光頂?shù)?/p>

5.太陽能與建筑一體化的問題

太陽能與建筑一體化目前來看還存在著許多問題，具體來看分為下面幾個方面。

1)太陽能與建筑一體化的實現(xiàn)成本較高，整體設計時需要將太陽能系統(tǒng)與建筑相結合，投入大量的高科技設備，因此整體造價較高。

2)太陽能發(fā)電成本高，每發(fā)一度電成本大概在2.5元左右，技術上需要突破使太陽能發(fā)電成本降低到0.8元左右。

3)太陽能建筑一體化涉及到建筑領域和太陽能領域，設計時需要設計師同時具有兩個領域的知識，難以做到兩個方面完美結合。

6.結語

未來的太陽能技術與建筑一體化需要向著整體化、大規(guī)模方向發(fā)著。隨著技術創(chuàng)新和開發(fā)力度的增大，太陽能技術勢必會更加成熟，這種清潔、無污染的能源將會使國家能源結構發(fā)生不斷變化，未來勢必會逐步取代傳統(tǒng)能源，在新能源領域占據(jù)重要地位，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展?！?/p>

參考文獻

[1] 國外太陽能建筑發(fā)展概況[OL] 省略/news/echo.php?id=5764.htm 2008.7-2010.10-2012.3

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關鍵字：太陽能；建筑設計；一體化

Abstract: With the development of our national economy and social progress, but also grow with each passing day for energy consumption. According to related data, China's existing buildings, more than 93% belong to the construction of high energy consumption, building energy consumption accounts for about 20% of total social consumption, saving energy has become an inevitable trend in the contemporary social development, so people for the design of energy-efficient housing construction put forward higher requirements. This paper takes a brief analysis on the construction of energy-efficient design of solar building integration design and research.

Key words: solar energy; architecture design; integration

中圖分類號：TU2文獻標識碼：A文章編號：2095-2104（2012）

引言

為滿足房屋建筑設計能夠達到節(jié)能、環(huán)保等要求，并充分利用太陽能，在我國掀起了太陽能建筑設計一體化新浪潮，太陽能建筑一體化設計已充分得到了重視。太陽能作為一種可再生能源，有著取之不盡和用之不竭的特點，太陽能建筑的發(fā)展尤其在北方等地區(qū)已經(jīng)得到了充分的肯定，對太陽能的開發(fā)與利用已經(jīng)滲入到我國建筑行業(yè)的各個組成部分。下面我就從太陽能建筑一體化的概念、我國太陽能利用現(xiàn)狀以及太陽能建筑一體化設計等多個方面進行論述。

太陽能建筑一體化設計的概念以及現(xiàn)實意義

1.1太陽能建筑一體化設計的概念

所謂太陽能建筑一體化實際是指將太陽能利用設施與建筑進行有機的結合，利用太陽能集熱器替代屋頂覆蓋層或替代屋頂保溫層，巧妙的將太陽能系統(tǒng)的各個部件融入建筑之中，"相加"設計，統(tǒng)一施工，使太陽能系統(tǒng)成為建筑不可分割的一部分。既消除了太陽能對建筑物形象的影響，又避免了重復投資，降低了成本。太陽能與建筑一體化是未來太陽能技術發(fā)展的方向。

1.2太陽能建筑一體化設計的現(xiàn)實意義

太陽能建筑一體化設計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的對建筑的外觀形象的影響。綜合利用太陽能，全面實現(xiàn)太陽能與建筑一體化，可補充15%的熱水能耗，采暖、制冷系統(tǒng)可解決60%的建筑能耗，光伏發(fā)電可節(jié)約30%的建筑能耗。因此，太陽能建筑一體化設計可以有效利用太陽能，形成多功能建筑構件，巧妙高效地利用了空間，使得建筑構造更為合理，并減輕了建筑負荷，降低了建筑總造價。

我國太陽能建筑一體化設計現(xiàn)狀

從世界太陽能建筑一體化開發(fā)的狀況上看，美國無論是從太陽能建筑的研究以及設計優(yōu)化，還是材料和房屋部件結構產(chǎn)品開發(fā)、應用，均處于領先地位。日本于1974年通產(chǎn)省制定了“陽光計劃”，在太陽能建筑一體化設計與應用方面等領域也處于世界前列。此外，法國、德國、英國等許多的發(fā)達國家也擁有相當先進的太陽能建筑應用技術。

與世界上發(fā)達國家相比，我國太陽能建筑一體化設計起步相對較晚，目前太陽能建筑一體化設計主要存在著如下問題：首先，太陽能技術在建筑上的應用比較單一，另外，由于可供太陽能集熱用的建筑表面積有限，加之現(xiàn)有太陽能利用技術效率低下，對于太陽能的利用程度還不高；其次，我國太陽能建筑一體化在建筑行業(yè)中的應用尚處于起步階段，對太陽能的利用效果并不理想。究其原因是由于對太陽能的利用缺乏太各行業(yè)之間的相互配合。許多設計單位對太陽能利用的原理、設計以及認識不足，并沒有把太陽能利用裝置作為建筑的一部分去進行考。

太陽能建筑一體化設計實施方案

建筑是一個完整的統(tǒng)一體，太陽能建筑一體化設計要求在保持原有建筑物文化內(nèi)涵的同時，將太陽能系統(tǒng)包含的各種要素視為建筑不可或缺的設計元素同時加以考慮，巧妙的從技術以及美學角度將太陽能系統(tǒng)的各個部件融入建筑之中，統(tǒng)一進行設計與施工，使太陽能系統(tǒng)成為建筑不可分割的一部分。太陽能建筑一體化設計要求通過太陽能完全滿足采暖、制冷、熱水以及用電等一些生活中的常見需求。

3.1 屋頂型

就住宅而言。我國現(xiàn)階段住宅以高層為主。屋頂處于最高位置，所受的遮擋相對較少，故屋頂是熱水器安裝的首選位置。以此為依據(jù)，屋頂型又可進一步細分為以下兩種形式：

3.1.1屋頂結合型

建筑物屋面具有沒有遮擋且以及陽光接觸面廣等特點，對于太陽能熱水設備的采光和集熱是非常有利的。太陽能熱水器與屋頂?shù)慕Y合，使得熱水器可替代建筑的隔熱層與保溫層，這樣熱水器就構成了建筑屋頂?shù)囊粋€組成部分，完全或部分取代屋頂覆蓋層。屋頂結合型不僅減少了屋頂屋面自重，還提高了屋頂?shù)谋匦Ч?，促進了效益。

3.1.2屋頂架空構架式

在建筑造型上，屋頂是重點設計部位之一，特別是中高檔住宅小區(qū)，屋頂?shù)脑O計對建筑整體美觀來說顯得尤為重要。建筑的設計者做出各種各樣的突出構架屋面，打破常規(guī)的平直輪廓線來塑造建筑的標志。然而，據(jù)調(diào)查顯示，絕大多數(shù)的構架只是起著建筑純裝飾作用，卻沒有具體的實用。通過太陽能建筑一體化設計將凸出構架與太陽能熱水器結合起來，不僅能滿足形式上的需要，而且滿足了實用功能。這樣的設計更具有了合理性，做到形式以及功能的完美統(tǒng)一。

3.2太陽能與墻體的一體化設計

對于高層建筑的外墻而言，作為與太陽光接觸面積最大的外表面，我們可以利用集熱蓄熱墻、太陽能集熱器保溫墻板等設計方式，充分收集與利用太陽能。

3.2.1集熱蓄熱墻

傳統(tǒng)的集熱墻由于采用黑色表面，這樣不僅影響了建筑物的美觀，使人產(chǎn)生一種十分壓抑的感覺，而且對提高太陽能的吸收率并不明顯。這時為了有效地收集太陽能，可以設計采用選擇性的涂層來提高太陽能的吸收率，減少高溫吸熱表面的長波敷設熱損失。再根據(jù)實際情況，設計顏色較突出的搭配，這樣不僅豐富了建筑面，提高了美觀效果，而且營造了宜人的建筑外觀環(huán)境。

3.2.2太陽能集熱器保溫墻板設計

太陽能與建筑一體化設計還可以通過將集熱器與墻體進行一體化設計--即太陽能集熱器保溫墻板設計。太陽能集熱器保溫墻板設計是將固定安裝在有呈槽型拋物面狀的熱反射板的墻體依次按建筑要求排列對接，通過太陽能集熱器保溫墻板內(nèi)的導熱管將其所接收的太陽光熱量傳遞進室內(nèi)。

3.3太陽能住宅的朝向設計

在無遮擋的情況下，建筑物的朝向決定著建筑物能否獲得充足的陽光。如何進行建筑物朝向的選擇，可以依據(jù)當?shù)貧夂驐l件、地理環(huán)境以及建筑用地情況等。對于太陽能住宅的朝向設計要求是以節(jié)約用地的前提下，做到冬季能爭取較多的日照，夏季避免過多的日照，要滿足自然通風的要求。實踐告訴我們，在進行設計時，應結合各種影響條件，因地制宜，合理的確定建筑朝向的范圍，以達到獲取足夠太陽光熱的要求。要做到建筑設計的要求精益求精，既要滿足一般住宅建筑關于日照時間以及日照面積等要求的選擇朝向的標準，又要達到太陽能建筑充分利用太陽輻射的要求

對于建筑物朝向的具體設計，選擇房屋朝向的關鍵在于其垂直墻面接受的太陽輻射。通過對朝向垂直面上的太陽輻射強進行比較，可以確定出太陽能住宅的最佳朝向以及適宜朝向的范圍。實驗得知，無論冬季還是夏季，偏西的朝向比相應的偏東的朝向所接受的太陽輻射熱量高，朝向的輕微變化可以導致垂直墻面上太陽輻射強度很大的改變。所以，從太陽能輻射強度的角度來得知，建筑的方位在15°以內(nèi)是較好的，在30°以內(nèi)是適用的。

結語：

我國太陽能建筑一體化設計，還處于學步的階段。發(fā)達國家一體化設計方案在我國并不完全適合，因此，研究與推廣適合我國國情的一體化設計建筑，面臨著新的挑戰(zhàn)和更高的要求。但是，我們從事住宅建筑設計規(guī)劃的工作者更要有責任為此付出努力。

參考文獻：