太陽(yáng)能與建筑節(jié)能

【摘要】建筑節(jié)能中太陽(yáng)能是一種節(jié)能而環(huán)保的技術(shù)，應(yīng)用太陽(yáng)能既不會(huì)引起大氣污染，又不會(huì)影響生態(tài)平衡，破壞生態(tài)系統(tǒng)。我國(guó)這樣資源匱乏的發(fā)展中國(guó)家，研究開發(fā)應(yīng)用太陽(yáng)能更具有重大的戰(zhàn)略意義。本文論述了太陽(yáng)能應(yīng)用的幾種技術(shù)方式，并對(duì)太陽(yáng)能在建筑節(jié)能中的前景與發(fā)展作了相關(guān)的論述。

【關(guān)鍵詞】太陽(yáng)能；建筑節(jié)能；形式；應(yīng)用；可持續(xù)發(fā)展

0 引言

建筑節(jié)能是世界性的大潮流，也是現(xiàn)代建筑技術(shù)發(fā)展的一個(gè)基本方向和重大戰(zhàn)略問(wèn)題。建筑節(jié)能首先利于經(jīng)濟(jì)發(fā)展，其次利于生態(tài)環(huán)境的改善和減少大氣污染。發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)歷了石油危機(jī)，經(jīng)濟(jì)遭受嚴(yán)重打擊后，清楚地認(rèn)識(shí)到節(jié)能的重要。由于建筑能耗巨大，許多國(guó)家把建筑節(jié)能作為一個(gè)國(guó)策，一方面從建筑立法和節(jié)能技術(shù)上給予保證，另一方面從經(jīng)濟(jì)政策加以引導(dǎo)，使建筑節(jié)能工作向前發(fā)展。我國(guó)建筑總能耗增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)高于我國(guó)能源的增長(zhǎng)率。為了后代可持續(xù)利用自然資源，我們必須節(jié)能，同時(shí)開發(fā)創(chuàng)造新的資源。在過(guò)去很長(zhǎng)時(shí)間，人們無(wú)節(jié)制地使用和浪費(fèi)能源，造成不可再生資源的枯竭和生態(tài)環(huán)境的惡化。以燃燒化石燃料為主的建筑采暖用能是造成大氣污染的主要因素，其排放出大量的有害物質(zhì)，使空氣質(zhì)量不斷惡化并破壞自然生態(tài)環(huán)境。我國(guó)頒布的《民用建筑節(jié)能管理規(guī)定》中鼓勵(lì)發(fā)展太陽(yáng)能等可再生能源應(yīng)用技術(shù)，對(duì)推動(dòng)我國(guó)建筑節(jié)能中太陽(yáng)能利用技術(shù)的發(fā)展有積極意義。太陽(yáng)能是綠色能源中最重要的能源，并廣泛存在，其優(yōu)點(diǎn)是豐富、潔凈、安全、價(jià)廉。據(jù)有關(guān)資料，我國(guó)的太陽(yáng)能資源十分豐富，年日照時(shí)間為2500小時(shí)的地區(qū)占國(guó)土面積的2/3以上，有的地區(qū)高達(dá)3000小時(shí)，我國(guó)開發(fā)利用太陽(yáng)能潛力巨大。

1 太陽(yáng)能的利用形式

太陽(yáng)發(fā)出的輻射能是一種電磁波，從利用太陽(yáng)能的形式看，主要有三種：

1．1 從非聚合的電磁能轉(zhuǎn)變成聚合的電磁能。這種利用方式簡(jiǎn)單，時(shí)間最長(zhǎng)，但隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，這方面的研究還在進(jìn)行，水平也有顯著提高。

1．2 從電磁能轉(zhuǎn)變成熱能。這種方式是通過(guò)蓄熱、集熱裝置，使太陽(yáng)能加熱工質(zhì)—水、氣體或墻體等，從而進(jìn)行太陽(yáng)能的熱利用。

1．3 從電磁能轉(zhuǎn)化成電能。這種方式是利用光伏裝置，直接將接受到的太陽(yáng)能變成電能，再進(jìn)一步利用。

2 太陽(yáng)能技術(shù)在建筑中的應(yīng)用

太陽(yáng)能技術(shù)在建筑中應(yīng)用的主要方式:

2．1 被動(dòng)式太陽(yáng)房

被動(dòng)式太陽(yáng)房是目前國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能建筑中應(yīng)用最多的類型之一。優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單、造價(jià)低、施工方便。在北部低溫地區(qū)，太陽(yáng)能資源豐富，氣候條件優(yōu)越，特別是采暖季節(jié)，陰雨天少，天氣干燥。使被動(dòng)式太陽(yáng)房廣泛的應(yīng)用。

被動(dòng)式太陽(yáng)房核心部件是房屋南側(cè)的集熱墻，由透光玻璃、集熱板、集熱墻體組成。在集熱墻體上、下部適當(dāng)位置設(shè)置風(fēng)口。其工作原理是:陽(yáng)光透過(guò)玻璃照射到集熱板上，集熱板被加熱，并有部分熱量蓄積在集熱墻體內(nèi)。當(dāng)上下風(fēng)口打開時(shí)，房間的冷空氣由下風(fēng)口進(jìn)入集熱板和墻體間的空腔，在空腔中受熱上升，再由上風(fēng)口回到房間。這種周而復(fù)始的熱循環(huán)過(guò)程使室內(nèi)溫度得以提高。天熱時(shí)，可以通過(guò)控制風(fēng)口閘門啟閉，來(lái)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，使室內(nèi)溫度不致過(guò)高。而房屋的兩側(cè)面、背面及屋頂和底層地板則按照保溫節(jié)能要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2．2 主動(dòng)式太陽(yáng)房

它是一種以太陽(yáng)能集熱器與風(fēng)機(jī)、泵、散熱器等組成的太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)或者與吸收式制冷機(jī)組成的太陽(yáng)能空調(diào)及供熱系統(tǒng)的建筑。

主動(dòng)式太陽(yáng)房?jī)?nèi)具有如下主要系統(tǒng)：

2．2．1 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)

太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)一般包括太陽(yáng)集熱器組、儲(chǔ)水箱、循環(huán)泵、光敏探頭、電控柜和管道。太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)按照其運(yùn)行方式，可分為自然循環(huán)式、強(qiáng)迫循環(huán)式和直流定溫放水式等幾種。目前在我國(guó)家用太陽(yáng)熱水器和小型太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)多用自然循環(huán)式，而大中型太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)多用強(qiáng)迫循環(huán)式或直流定溫放水式。無(wú)論家用太陽(yáng)熱水器或公用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，絕大多數(shù)都采用單循環(huán)，即集熱器內(nèi)被加熱的水直接進(jìn)入儲(chǔ)水箱提供使用。

2．2．2 太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)

在低溫建筑中冬季需要采暖，太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)是太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。實(shí)際上，太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)通常可以跟太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)聯(lián)合使用。在此情況下，一方面要適當(dāng)增加太陽(yáng)集熱器的的采光面積；另一方面由于采暖是在寒冷季節(jié)需要，因而要使用防凍或抗凍的真空管集熱器。目前在十分重視環(huán)境保護(hù)的歐美國(guó)家，已經(jīng)建成大批集太陽(yáng)能熱水和太陽(yáng)能采暖于一體的太陽(yáng)能綜合系統(tǒng)。

2．2．3 太陽(yáng)能空調(diào)系統(tǒng)

太陽(yáng)能制冷空調(diào)一般用太陽(yáng)能集熱器與吸收式或吸附式制冷機(jī)相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)。在太陽(yáng)能空調(diào)系統(tǒng)中，集熱器用于向制冷機(jī)提供發(fā)生器所需要的熱源，因而為了使制冷機(jī)達(dá)到較大的性能系數(shù)，應(yīng)當(dāng)有較高的集熱器運(yùn)行溫度，這就要求選用在較高運(yùn)行溫度下仍具有較高熱效率的真空管集熱器。

太陽(yáng)能吸收式空調(diào)系統(tǒng)不僅可以夏季提供制冷，，而且可以冬季提供采暖，過(guò)渡季節(jié)提供生活熱水。正由于同一套太陽(yáng)能系統(tǒng)可以滿足全年不同季節(jié)的制冷、采暖和熱水的要求，因而顯著地提高了太陽(yáng)能系統(tǒng)的利用率和經(jīng)濟(jì)性。

3 太陽(yáng)能技術(shù)在建筑中未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)

未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)就是建筑太陽(yáng)能一體化，它是指采用太陽(yáng)能光伏技術(shù)及太陽(yáng)能空調(diào)技術(shù)，把太陽(yáng)能材料與建筑材料相結(jié)合，建成的具有節(jié)能及環(huán)保特點(diǎn)的現(xiàn)代化建筑。

在北方某地區(qū)有一座太陽(yáng)能技術(shù)創(chuàng)新示范建筑。樓房朝陽(yáng)的一面，安裝了近1000平方米的太陽(yáng)能光電機(jī)組，在晴天，每小時(shí)可產(chǎn)生120度電，可滿足整個(gè)建筑三分之一的用電需要，而且厚度不超過(guò)1mm的藍(lán)色的單晶硅太陽(yáng)電池貼在墻面上，還能起到裝飾作用。樓頂是2000平方米的熱管真空太陽(yáng)能集熱器，可滿足大樓夏天的空調(diào)和冬天的部分供暖和生活熱水。在美國(guó)、歐洲和日本也分別推出了“屋頂光優(yōu)計(jì)劃”，所以太陽(yáng)電池與建筑結(jié)合是一個(gè)必然的趨勢(shì)。可以樂(lè)觀地展望，太陽(yáng)能在北方建筑中的應(yīng)用前景極為廣闊。但還仍然需要從以下幾個(gè)方面加以努力：

3．1 使太陽(yáng)能產(chǎn)品成為建筑的配套設(shè)備

要使太陽(yáng)能產(chǎn)品能盡早步入建筑行業(yè)，首先要研究太陽(yáng)能產(chǎn)品與建筑外觀相協(xié)調(diào)的總體方案，設(shè)計(jì)出不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件相適應(yīng)的太陽(yáng)能產(chǎn)品。同時(shí)，要重視太陽(yáng)能產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化以及施工安裝的規(guī)范化，加強(qiáng)與設(shè)計(jì)部門的密切合作，使太陽(yáng)能產(chǎn)品盡快列入建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)圖冊(cè)和建筑設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范，使之真正成為建筑的配套設(shè)備并被采納。

3．2 為要真正實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能與建筑的有機(jī)結(jié)合，并形成產(chǎn)業(yè)化，還有一系列技術(shù)、觀念、認(rèn)識(shí)、政策等問(wèn)題亟待科研單位、生產(chǎn)企業(yè)和政府部門共同解決。

3．3 政府應(yīng)制定政策并積極扶持該產(chǎn)業(yè)，大力進(jìn)行太陽(yáng)能利用產(chǎn)品的推廣和普及工作，使中國(guó)的太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)極大地發(fā)展起來(lái)。

4 結(jié)束語(yǔ)

能源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中與環(huán)境密切相關(guān)的重大問(wèn)題，我國(guó)已深切感受到了能源短缺與環(huán)境惡化的巨大壓力。節(jié)能和環(huán)保是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵，太陽(yáng)能技術(shù)在建筑節(jié)能方面將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。充分創(chuàng)新并吸收利用國(guó)外先進(jìn)的太陽(yáng)能技術(shù)，在全國(guó)推廣太陽(yáng)能在建筑中的利用，不僅可以節(jié)省電力和常規(guī)能源的消耗，對(duì)我國(guó)環(huán)境保護(hù)也有著深遠(yuǎn)的意義。

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