太陽能技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用

摘要：能源是人類社會求生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，而以石油、煤炭等為基礎(chǔ)的常規(guī)能源體系曾經(jīng)極大程度的推動并促進了人類社會的發(fā)展，但這些常規(guī)的能源體系的過度開發(fā)直接導(dǎo)致了環(huán)境污染，為了可持續(xù)發(fā)展，我們應(yīng)該充分開發(fā)和利用潔凈能源。

關(guān)鍵詞：太陽能 建筑 能源

太陽能作為一種巨大、清潔、普遍的可再生能源，將有望在能源方面成為21世紀人類構(gòu)建和諧社會的可靠保障。 太陽內(nèi)部進行著由氫聚變成氦的原子核反應(yīng)其每秒鐘所釋放的能量相當(dāng)于爆炸幾百億顆百萬噸級的氫彈所放出的能量這些能量不斷向宇宙空間輻射它比全世界利用的各種能源所產(chǎn)生的總能量還多一萬多倍。隨著太陽的輻射輸出，光子能量完全可以轉(zhuǎn)換成各種人類需要的能源。尤其是光能轉(zhuǎn)換為最常見也是最高級的電能，而電能則可以轉(zhuǎn)化為動能、熱能等其它形式的能源。也就是我們只要充分利用自然界中最豐富的太陽能，完全可以滿足人類的生活和生產(chǎn)需求。

一、太陽能被充分利用的必然性

雖然我國礦物能源資源的儲量是比較豐富，然而人均能源資源只有世界人均能源資源的二分之一左右。從能源消費結(jié)構(gòu)來看， 我國是世界上最大的煤炭消費國，而根據(jù)大概的估計，我國的煤炭資源只能開采80年，而石油資源只能開采20年。1997年我國正式成為了《京都議定書》簽約國，但其影響和約束，限排壓力很大。我國的火力發(fā)電，尤其是煤炭發(fā)電極大程度的受到了限制。隨后我國也正式加入WTO，我國的經(jīng)濟迎來了一個新的機遇，同時我國也正式步入了工業(yè)化中期，即重化工業(yè)階段，其能源需求量和消耗量也將快速的增長。從環(huán)境保護方面來講，化石能源的利用已造成了嚴重的環(huán)境污染，溫室效應(yīng)、酸雨等環(huán)境問題接踵而來，尤其是溫室效應(yīng)是全人類所面臨的環(huán)境問題。為了可持續(xù)發(fā)展我們必須尋求新的可再生的綠色能源，太陽能作為自然界最豐富的潔凈能源，而我國全年輻射總量為917—2333kW·h/m2，是世界上太陽能資源豐富的國家之一，因此太陽能是我國可再生能源的首選。

二、太陽能的利用方式

太陽能的利用方式可分為光-熱轉(zhuǎn)換、光-電轉(zhuǎn)換、光-化學(xué)轉(zhuǎn)換。其中最成熟的就是光-熱轉(zhuǎn)化和光-電轉(zhuǎn)化。而光-化學(xué)轉(zhuǎn)換尚處于研究開發(fā)階段，這種技術(shù)包括半導(dǎo)體電極產(chǎn)生電而電解水產(chǎn)生氧，利用氫氧化鈣或重金屬氫化物熱分解儲能形式。太陽能制氫問題解決了，才有真正意義上的氫利用，這將是引起時代的變革。

三、太陽能在建筑設(shè)計中的應(yīng)用

目前建筑業(yè)是經(jīng)濟發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)，也是消耗能源較多的行業(yè)。尤其是現(xiàn)在住宅不僅僅是一個遮風(fēng)避雨的場所，人們所追求的是建立在自然環(huán)境持續(xù)和諧發(fā)展基礎(chǔ)上的優(yōu)越的生活環(huán)境，即建筑中充分利用綠色能源、盡可能的減少建筑的能源消耗，在保護環(huán)境的根本前提下盡可能的因地制宜，合理利用當(dāng)?shù)氐膬?yōu)勢條件發(fā)展合宜建筑。 太陽能作為綠色潔凈能源的使用對建筑行業(yè)來說是一種全新的發(fā)展思路。目前太陽能在建筑設(shè)計中的應(yīng)用主要有太陽能發(fā)電、太陽能熱水器、太陽能空調(diào)及太陽能暖氣等，至于太陽能發(fā)電在建筑中的應(yīng)用因其技術(shù)限制，導(dǎo)致造價太高，不太適合廣泛的推廣。下面我們將著重論述太陽能熱水系統(tǒng)。 太陽能熱水器是太陽能技術(shù)在建筑設(shè)計中應(yīng)用的最廣泛的綠色能源。太陽能熱水系統(tǒng)主要是由太陽能集熱系統(tǒng)和熱水供應(yīng)系統(tǒng)構(gòu)成，包括了太陽集熱器、貯水箱、循環(huán)管道、支架、控制系統(tǒng)、熱交換器、水泵設(shè)備和福建。其中太陽能集熱系統(tǒng)又是太陽能熱水系統(tǒng)特有的組成部分，是太陽能是否能得到合理利用的關(guān)鍵。那么怎樣充分利用太陽能，充分發(fā)揮太陽能熱水系統(tǒng)的功效呢？

1.我們在思維上要接受綠色建筑的概念，在建筑設(shè)計階段就要把潔凈能源的創(chuàng)意和思維與建筑的設(shè)計相結(jié)合。

2.前面提到太陽能集熱系統(tǒng)是太陽能利用的關(guān)鍵，因此我們在建筑設(shè)計中要運用太陽能熱水系統(tǒng)的話，我們首先要做的就是尊重權(quán)威的質(zhì)檢部門出局的檢測報告，在結(jié)合數(shù)據(jù)中的性能參數(shù)，再根據(jù)建筑物所在地的太陽能資源與氣象條件進行優(yōu)化設(shè)計，確保太陽能集熱系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。

3.太陽能熱水系統(tǒng)已形成了成熟的理論系統(tǒng)和實際構(gòu)照，但很多傳統(tǒng)的建筑沒有給太陽能熱水器預(yù)留空間。這會阻礙太陽能熱水器的推廣和發(fā)展，因此在設(shè)計建筑時要充分考慮到太陽能熱水器預(yù)留空間。

4.為保證太陽能熱水系統(tǒng)的設(shè)計合理，建筑設(shè)計單位和太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計單位都應(yīng)共同參與設(shè)計。同時太陽能熱水器的安裝應(yīng)該要滿足建筑功能和建筑防護要求，做到太陽能熱水器和建筑有機結(jié)合，與周圍環(huán)境想?yún)f(xié)調(diào)。

四、能源建筑物的期望

太陽能的集取只能在有太陽的時候才能進行，陰天及夜晚是采集不到熱量的，因此采集的熱量也是有限，但是陰雨天及夜間往往是需要熱量的時間，這就影響了太陽能建筑的發(fā)展。如果把地?zé)豳Y源與太陽能結(jié)合起來使用，取長補短，采取有效技術(shù)措施轉(zhuǎn)換能源，合理的熱控技術(shù)，優(yōu)良的熱工材料，那么，環(huán)保節(jié)能的新型建筑會得到大力發(fā)展。由此可見，環(huán)保節(jié)能的應(yīng)用是一個綜合性很強的技術(shù)，要想得到大力發(fā)展還要解決一些具體問題。

1.節(jié)能措施要切實可行:新能源的利用是以節(jié)能措施為依托的應(yīng)用，建筑圍護結(jié)構(gòu)的保溫性能就顯得非常重要。因此，外墻及外門窗，凡是與外界接觸的梁，樓板部部位也要采取保溫，這是冷橋部位。總之要滿足規(guī)范，規(guī)程及行業(yè)保溫要求。

2.要解決好熱能綜合利用控制技術(shù);而單獨的太陽能，地?zé)崮艿睦枚加幸欢ň窒扌浴Ｐ履茉吹睦靡鶕?jù)當(dāng)?shù)刈匀毁Y源狀況，進行綜合應(yīng)用才有效果。再加上必要的輔助熱源，才能保證正常的供熱。而綜合控制技術(shù)是根據(jù)建筑物室內(nèi)溫度需求和熱源的供應(yīng)情況，自動轉(zhuǎn)換對房間的熱量供給，達到溫度的穩(wěn)定。根據(jù)現(xiàn)在自動化控制技術(shù)的進步，熱工材料，熱交換設(shè)備，熱電氣元件功能，解決這些技術(shù)是完全可能的。

3.節(jié)能和新能源中最佳選擇仍然是太陽能，而節(jié)能和太陽能的應(yīng)用對建筑物的外觀有一些影響，為此在建筑物設(shè)計中，處理好建筑物立面，屋頂收集熱源的外觀構(gòu)造，不僅關(guān)系到熱效率，同時也是關(guān)系到建筑物的整體效果。

建筑是國民經(jīng)濟的主要支柱，而能源也是國民經(jīng)濟的命脈。隨著常規(guī)能源的日益枯竭和因過度開發(fā)帶來的系列環(huán)境問題，我們應(yīng)該堅持走可持續(xù)發(fā)展道路，加快技術(shù)研究，充分開發(fā)和利用太陽能。