太阳能与建筑节能

【摘 要】建筑节能中太阳能是一种节能而环保的技术,应用太阳能既不会引起大气污染,又不会影响生态平衡,破坏生态系统.我国这样资源匮乏的发展中国家,研究开发应用太阳能更具有重大的战略意义.本文论述了太阳能应用的几种技术方式,并对太阳能在建筑节能中的前景与发展作了相关的论述.

【关 键 词】太阳能；建筑节能；形式；应用；可持续发展

0引言

建筑节能是世界性的大潮流,也是现代建筑技术发展的一个基本方向和重大战略问题.建筑节能首先利于经济发展,其次利于生态环境的改善和减少大气污染.发达国家经历了石油危机,经济遭受严重打击后,清楚地认识到节能的重要.由于建筑能耗巨大,许多国家把建筑节能作为一个国策,一方面从建筑立法和节能技术上给予保证,另一方面从经济政策加以引导,使建筑节能工作向前发展.我国建筑总能耗增长速度远高于我国能源的增长率.为了后代可持续利用自然资源,我们必须节能,同时开发创造新的资源.在过去很长时间,人们无节制地使用和浪费能源,造成不可再生资源的枯竭和生态环境的恶化.以燃烧化石燃料为主的建筑采暖用能是造成大气污染的主要因素,其排放出大量的有害物质,使空气质量不断恶化并破坏自然生态环境.我国颁布的《民用建筑节能管理规定》中鼓励发展太阳能等可再生能源应用技术,对推动我国建筑节能中太阳能利用技术的发展有积极意义.太阳能是绿色能源中最重要的能源,并广泛存在,其优点是丰富、洁净、安全、价廉.据有关资料,我国的太阳能资源十分丰富,年日照时间为2500小时的地区占国土面积的2/3以上,有的地区高达3000小时,我国开发利用太阳能潜力巨大.

1太阳能的利用形式

太阳发出的辐射能是一种电磁波,从利用太阳能的形式看,主要有三种：

1．1从非聚合的电磁能转变成聚合的电磁能.这种利用方式简单,时间最长,但随着现代技术的发展,这方面的研究还在进行,水平也有显著提高.

1．2从电磁能转变成热能.这种方式是通过蓄热、集热装置,使太阳能加热工质—水、气体或墙体等,从而进行太阳能的热利用.

1．3从电磁能转化成电能.这种方式是利用光伏装置,直接将接受到的太阳能变成电能,再进一步利用.

2太阳能技术在建筑中的应用

太阳能技术在建筑中应用的主要方式:

2．1被动式太阳房

被动式太阳房是目前国内外太阳能建筑中应用最多的类型之一.优点是构造简单、造价低、施工方便.在北部低温地区,太阳能资源丰富,气候条件优越,特别是采暖季节,阴雨天少,天气干燥.使被动式太阳房广泛的应用.

被动式太阳房核心部件是房屋南侧的集热墙,由透光玻璃、集热板、集热墙体组成.在集热墙体上、下部适当位置设置风口.其工作原理是:阳光透过玻璃照射到集热板上,集热板被加热,并有部分热量蓄积在集热墙体内.当上下风口打开时,房间的冷空气由下风口进入集热板和墙体间的空腔,在空腔中受热上升,再由上风口回到房间.这种周而复始的热循环过程使室内温度得以提高.天热时,可以通过控制风口闸门启闭,来调节室内温度,使室内温度不致过高.而房屋的两侧面、背面及屋顶和底层地板则按照保温节能要求进行设计.

2．2主动式太阳房

它是一种以太阳能集热器与风机、泵、散热器等组成的太阳能采暖系统或者与吸收式制冷机组成的太阳能空调及供热系统的建筑.

主动式太阳房内具有如下主要系统：

2．2．1太阳能热水系统

太阳能热水系统一般包括太阳集热器组、储水箱、循环泵、光敏探头、电控柜和管道.太阳能热水系统按照其运行方式,可分为自然循环式、强迫循环式和直流定温放水式等几种.目前在我国家用太阳热水器和小型太阳能热水系统多用自然循环式,而大中型太阳能热水系统多用强迫循环式或直流定温放水式.无论家用太阳热水器或公用太阳能热水系统,绝大多数都采用单循环,即集热器内被加热的水直接进入储水箱提供使用.

2．2．2太阳能采暖系统

在低温建筑中冬季需要采暖,太阳能采暖系统是太阳能热水系统的进一步发展.实际上,太阳能采暖系统通常可以跟太阳能热水系统联合使用.在此情况下,一方面要适当增加太阳集热器的的采光面积；另一方面由于采暖是在寒冷季节需要,因而要使用防冻或抗冻的真空管集热器.目前在十分重视环境保护的欧美国家,已经建成大批集太阳能热水和太阳能采暖于一体的太阳能综合系统.

2．2．3太阳能空调系统

太阳能制冷空调一般用太阳能集热器与吸收式或吸附式制冷机相结合来实现.在太阳能空调系统中,集热器用于向制冷机提供发生器所需要的热源,因而为了使制冷机达到较大的性能系数,应当有较高的集热器运行温度,这就要求选用在较高运行温度下仍具有较高热效率的真空管集热器.

太阳能吸收式空调系统不仅可以夏季提供制冷,,而且可以冬季提供采暖,过渡季节提供生活热水.正由于同一套太阳能系统可以满足全年不同季节的制冷、采暖和热水的要求,因而显著地提高了太阳能系统的利用率和经济性.

3太阳能技术在建筑中未来的发展趋势

未来发展趋势就是建筑太阳能一体化,它是指采用太阳能光伏技术及太阳能空调技术,把太阳能材料与建筑材料相结合,建成的具有节能及环保特点的现代化建筑.

在北方某地区有一座太阳能技术创新示范建筑.楼房朝阳的一面,安装了近1000平方米的太阳能光电机组,在晴天,每小时可产生120度电,可满足整个建筑三分之一的用电需要,而且厚度不超过1mm的蓝色的单晶硅太阳电池贴在墙面上,还能起到装饰作用.楼顶是2000平方米的热管真空太阳能集热器,可满足大楼夏天的空调和冬天的部分供暖和生活热水.在美国、欧洲和日本也分别推出了“屋顶光优计划”,所以太阳电池与建筑结合是一个必然的趋势.可以乐观地展望,太阳能在北方建筑中的应用前景极为广阔.但还仍然需要从以下几个方面加以努力：

3．1使太阳能产品成为建筑的配套设备

要使太阳能产品能尽早步入建筑行业,首先要研究太阳能产品与建筑外观相协调的总体方案,设计出不同结构构件相适应的太阳能产品.同时,要重视太阳能产品的标准化、系列化以及施工安装的规范化,加强与设计部门的密切合作,使太阳能产品尽快列入建筑设计标准图册和建筑设计技术规范,使之真正成为建筑的配套设备并被采纳.

3．2为要真正实现太阳能与建筑的有机结合,并形成产业化,还有一系列技术、观念、认识、政策等问题亟待科研单位、生产企业和政府部门共同解决.

3．3政府应制定政策并积极扶持该产业,大力进行太阳能利用产品的推广和普及工作,使中国的太阳能产业极大地发展起来.

4结束语

能源是国民经济中与环境密切相关的重大问题,我国已深切感受到了能源短缺与环境恶化的巨大压力.节能和环保是实现可持续发展的关键,太阳能技术在建筑节能方面将发挥越来越重要的作用.充分创新并吸收利用国外先进的太阳能技术,在全国推广太阳能在建筑中的利用,不仅可以节省电力和常规能源的消耗,对我国环境保护也有着深远的意义.