太陽能利用與建筑一體化

李慶才 董玲

( 德州學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，山東 德州 253023 )

1 太陽能光伏技術(shù)在建筑中應(yīng)用

光伏建筑一體化將太陽能光伏系統(tǒng)/組件作為建筑的一部分，對建筑物的建筑效果與建筑功能帶來一些新的影響，作為與建筑結(jié)合或集成的建筑新產(chǎn)品，光伏建筑一體化對光伏系統(tǒng)及組件提出了如下新的要求：光伏陣列的布置應(yīng)盡可能地朝向太陽光入射的方向，光伏陣列的布置要方便設(shè)備選型，使其接近標(biāo)準(zhǔn)組件的電學(xué)性能，滿足電學(xué)要求；光伏組件是一種建筑材料，需滿足建筑的安全性與可靠性，不僅要滿足抗冰雹沖擊的要求，還要有一定的抗風(fēng)壓要求，具有一定的韌性，在風(fēng)荷載作用時能有一定的變形，特別是用作玻璃幕墻面板和采光頂面板的光伏組件，要有更高的力學(xué)性能；普通光伏組件一般只有4mm 厚，不能滿足隔熱隔聲的要求，可以將普通光伏組件作成中空低輻射隔聲節(jié)能玻璃；為了提高效率，將電池片間距縮小到2~5mm，但光伏建筑一體化要考慮到室內(nèi)的采光要求，調(diào)整電池片間距到25mm左右，使其透光率在30%左右。

2 太陽能光熱技術(shù)在建筑中的應(yīng)用

太陽能光熱技術(shù)是成熟的綠色能源利用形式，獲得廣泛的認(rèn)同。太陽能光熱分為低溫、中溫和高溫三種。其中中低溫太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)用于建筑最為廣泛。太陽能熱水系統(tǒng)是由太陽能集熱元件、蓄熱容器、控制系統(tǒng)以及完善的管道保溫、防腐部分等有機(jī)地組合在一起的。在陽光的照射下，使太陽能的光能充分轉(zhuǎn)化為熱能，輔以電力和燃?xì)饽茉矗统蔀榉浅７€(wěn)定的能源設(shè)備，提供中溫?zé)崴┤藗兪褂谩?/p>

3 太陽能采光技術(shù)在建筑中的應(yīng)用

目前太陽能采光技術(shù)在建筑中的應(yīng)用主要包括光導(dǎo)照明技術(shù)和光纖照明技術(shù)兩種。光導(dǎo)照明系統(tǒng)是一種健康、環(huán)保、無能耗的綠色照明系統(tǒng)，太陽能光導(dǎo)照明系統(tǒng)是由采光罩、光導(dǎo)管及漫射器組成。室外的自然光透過采光罩導(dǎo)入光導(dǎo)管，經(jīng)過光導(dǎo)管傳輸和強(qiáng)化后由系統(tǒng)底部的漫射器把自然光均勻高效的照射到室內(nèi)，帶來自然光照明的特殊效果。光導(dǎo)照明系統(tǒng)把白天的太陽光均勻高效地照射到室內(nèi)任何需要光線的地方，如存有易燃體爆物品不宜通電的房間。能夠改變目前很多建筑“室外陽光燦爛，室內(nèi)燈火輝煌”的局面，可以減少電能的消耗，節(jié)約能源。另外，太陽能光導(dǎo)照明系統(tǒng)用于住宅、旅館、生產(chǎn)車間等建筑的地下室或走廊，用于自然采光或輔助照明。與采光天窗和側(cè)窗相比，光導(dǎo)管技術(shù)的照明效果不會因光線入射角的變化而改變，且照射面積大，出射光線均勻，無眩光，不會產(chǎn)生局部聚光現(xiàn)象，能取得良好的采光照明效果，是太陽能光利用的一種有效方式。

4 太陽能采暖技術(shù)在建筑中的應(yīng)用

太陽能采暖技術(shù)根據(jù)是否利用機(jī)械的方式獲取太陽能，可分為主動式采暖和被動式采暖。被動式太陽能采暖是根據(jù)太陽高度角冬季低夏季高的自然特征，通過合理設(shè)計，依靠建筑物結(jié)構(gòu)自身來完成集熱、貯熱和釋熱功能的采暖系統(tǒng)。被動式采暖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，造價不高，節(jié)能效果顯著，單位建筑面積每年可節(jié)約近20kg 標(biāo)準(zhǔn)煤/m2，目前已成為世界各國推廣的太陽能采暖主流技術(shù)。主動式太陽能采暖技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用在我國起步較晚，但起點(diǎn)較高，非常注重太陽能集熱技術(shù)與其他采暖技術(shù)的結(jié)合。采用太陽能主動式采暖，降低系統(tǒng)溫度以提高集熱器效率是提高整個系統(tǒng)效率的關(guān)鍵。采用地板輻射采暖就是降低采暖熱水溫度的一種有效解決方案。它可以使用40℃左右的熱水產(chǎn)生很好的采暖效果，同時混凝土地板還同時可作為良好的蓄熱體，儲存太陽能熱水器的熱量。

5 太陽能空調(diào)技術(shù)在建筑中的應(yīng)用

目前太陽能空調(diào)技術(shù)在建筑中的應(yīng)用主要包括太陽能吸收式制冷系統(tǒng)、太陽能再生的轉(zhuǎn)輪除濕獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)和太陽能再生的轉(zhuǎn)輪除濕獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)等三種。太陽能吸收式制冷系統(tǒng)就是利用太陽能集熱器提供吸收式制冷循環(huán)所需要的熱源，保證吸收式制冷機(jī)正常運(yùn)行達(dá)到制冷的目的。太陽能吸收式制冷包括兩大部分，即太陽能熱利用系統(tǒng)及吸收式制冷系統(tǒng)，整個太陽能吸收式空調(diào)系統(tǒng)主要由太陽能集熱器、吸收式制冷機(jī)、輔助加熱器、水箱和自動控制系統(tǒng)等組成。太陽能再生的轉(zhuǎn)輪除濕獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)將獨(dú)立新風(fēng)與除濕轉(zhuǎn)輪結(jié)合起來，直接利用太陽能作為除濕轉(zhuǎn)輪的可再生能源，改善了空調(diào)室內(nèi)空氣品質(zhì)，優(yōu)化了建筑用能結(jié)構(gòu)，達(dá)到了節(jié)能的目的。太陽能溶液除濕空調(diào)是直接與易吸濕的鹽溶液接觸，空氣中的水蒸氣被吸附于鹽溶液中，實(shí)現(xiàn)空氣的除濕。三甘醇、氯化鈣、氯化鋰等吸濕性溶液常被用作除濕劑，特點(diǎn)是能在60°C~80°C的溫度下有效再生。太陽能溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)正是利用了除濕溶液再生溫度低的特點(diǎn)，采用太陽能集熱器將太陽輻射能量收集起來用于除濕空調(diào)的再生。

[1]林世華，鄭文崇.太陽能與建筑一體化設(shè)計——2009年臺達(dá)杯國際太陽能建筑設(shè)計作品簡介[J].建筑節(jié)能，2009（06）

[2]殷穎迪，葛明蘭，王麟琳.太陽能建筑的設(shè)計要點(diǎn)淺析[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2009（08）