太陽能建筑應(yīng)用技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望

曹暢?陳停

摘 要：近些年來，隨著人們環(huán)保意識、綠色意識逐漸提升，降低能源消耗，發(fā)展新能源，是全球發(fā)展的重點話題。在清潔能源體系中，太陽能屬于成熟性種類。針對建筑設(shè)計，運用太能能源，應(yīng)用太陽能技術(shù)，可有效降低建筑能耗，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，有力促進我國建筑的長遠性、可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：太陽能；建筑；技術(shù)；展望

一、太陽能利用的主要形式分析

1999年，在全球太陽能大會上，明確提出：光和電結(jié)合，利用太陽能制造電能，即光伏產(chǎn)業(yè)。同時，太陽能和建筑有機結(jié)合，利用太陽能熱水器和制冷熱空調(diào)，有效降低建筑能耗。

首先，太陽能發(fā)電。根據(jù)美國科學家觀點，1954年研發(fā)出了硅光電池，即太陽能電池。在太陽能利用階段，屬于一個重大性突破，全球各國均積極研究太陽能項目，通過太陽能電池發(fā)電，是通過硅半導(dǎo)體產(chǎn)生的量子反應(yīng)，將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能。對于太陽能電池，在燈塔航標、農(nóng)田灌溉水泵和鐵路信號燈，及微波通訊、家電等項目中運用，經(jīng)過10多年發(fā)展，太陽能電池運用范圍日益廣泛。

其次，太陽能集熱器。利用太陽能集熱器，是產(chǎn)業(yè)化發(fā)展、運用最為廣泛的領(lǐng)域。早在一百多年前，我國就研發(fā)出全球第一臺太陽能集熱器。在1980年，全球太陽能集熱器達到了三百多萬臺。在1981～1990年間，世界各國大力發(fā)展太陽能熱水產(chǎn)業(yè)。1958年，我國研發(fā)出了第一臺太陽能熱水器，在1991～2000年間，太陽能熱水器得以迅速推廣、運用。

第三，太陽能制冷技術(shù)。使用太陽能制冷系統(tǒng)，具備制冷和供暖兩種供暖，處于過渡季節(jié)時，還可提供生活熱水。近些年來，太陽能制冷技術(shù)得以廣泛運用和發(fā)展。其一，光熱轉(zhuǎn)換制冷。將太陽光轉(zhuǎn)換成熱能，再利用熱能作為外界的補償，使系統(tǒng)能夠達到制冷的目的；主要包括太陽能吸收式制冷、太陽能吸附式制冷和太陽能噴射式制冷；其二，光電轉(zhuǎn)換制冷。先實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，再利用太陽能電池驅(qū)動制冷機的制冷系統(tǒng)；主要包括太陽能光伏制冷和太陽能壓縮式制冷；其三，太陽能吸收式制冷。利用太陽能集熱器采集熱量加熱熱水；再以熱水加熱發(fā)生器中的溶液產(chǎn)生冷凝蒸汽，制冷劑經(jīng)過冷卻、冷凝和節(jié)流降壓在蒸發(fā)器中由液體汽化吸熱實現(xiàn)制冷，之后制冷劑蒸汽被吸收器中的吸收溶液吸收，吸收完成后再由泵加壓將含有制冷劑的溶液送入發(fā)生器進行加熱蒸發(fā)，完成一個制冷循環(huán)。

二、在建筑設(shè)計中太陽能集熱器的安裝問題

首先，平屋面安裝。若在平屋面安裝集熱器，必須做到互不遮擋，預(yù)留充足間距，實現(xiàn)排列整齊。在屋面設(shè)計時，考慮熱水系統(tǒng)荷載，設(shè)置基座、支架，使其和建筑牢靠錨固。針對固定集熱器預(yù)埋件，有效鏈接建筑結(jié)構(gòu)層。在防水層設(shè)置時，在支座上部設(shè)置，對于地腳螺栓周圍，必須進行密封處理。同時，設(shè)置上人孔和上人層面。另外，若管線穿過屋面，需添加防水套管，加強防水構(gòu)造處理。

其次，坡屋面安裝。針對向陽坡屋面，可架空設(shè)置。對于坡屋面坡度，需選擇陽光接收最佳角度設(shè)置。

其次，外墻面安裝。其一，墻面設(shè)置。在建筑設(shè)計時，確保建筑功能基礎(chǔ)上，盡可能合理安排位置，控制好裝飾材料顏色和墻面比例，做到集熱器和墻面有機結(jié)合；其二，合理設(shè)計集熱器荷載；其三，對于填充墻，不宜安裝集熱器，若需安裝，需增設(shè)梁柱；其四，處于低緯度地區(qū)，在墻面設(shè)置集熱器，必須設(shè)置一定傾角；其五，若管道穿過墻體，必須設(shè)置防水套管；其六，對于集熱器安裝、維修，需創(chuàng)造便利、安全條件，設(shè)置防護裝置，防止由于集熱器構(gòu)件脫落，影響安裝維修人員的安全。

第四，陽臺欄板安裝。在陽臺欄板上安裝集熱器，必須考慮集熱器荷載，設(shè)置實體欄板，確保集熱器支架牢固連接陽臺欄板。處于低緯度區(qū)域，在陽臺欄板設(shè)置集熱器，必須設(shè)置一定傾角。

第五，女兒墻安裝。在坡檐部、女兒墻，需考慮集熱器荷載，確保集熱器支架牢固連接女兒墻。同時，集熱器和遮陽板、廊架，考慮陽光部位。

三、太陽能建筑應(yīng)用技術(shù)展望

首先，政府制定規(guī)范，做到科學引導(dǎo)。近些年來，我國大多數(shù)城市的住建部門，明確規(guī)定了太陽能熱水器安裝標準。按照這些規(guī)定、要求，立足表面，會增加用戶和銷售商難度。立足深層次觀點、長遠觀點，促進太陽能建筑技術(shù)的更好發(fā)展。對于建筑有關(guān)部門而言，必須完善相關(guān)標準法規(guī)，立足太陽能技術(shù)、建筑設(shè)計角度，合理制定相關(guān)技術(shù)規(guī)范和技術(shù)標準，確保產(chǎn)品設(shè)計和建筑設(shè)計和建筑施工同步。

其次，促使建筑和太陽能利用一體化。針對建筑設(shè)計，在設(shè)計階段時，需同步設(shè)計太陽能系統(tǒng)，為不影響建筑美觀，立足立面設(shè)計角度，考慮處理視覺效果，把集熱器在隱蔽位置設(shè)置。在設(shè)計過程中，確保建筑造型基礎(chǔ)上，考慮集熱器運行負荷，在集熱器安裝時，考慮預(yù)埋件構(gòu)建要求，加強防水處理。同時，預(yù)留一定管道井，設(shè)計配水管道，按照因地制宜原則，合理選擇加熱設(shè)備，采取科學控制手段。

第三，提升太陽能技術(shù)適應(yīng)性、技術(shù)水平。在太陽能技術(shù)研究中，必須加強科學技術(shù)研究，解決產(chǎn)品檔次低、操作復(fù)雜、可靠性差等難題，在太陽能產(chǎn)品開發(fā)中，必須考慮南立面和屋頂?shù)炔课惶攸c，提高產(chǎn)品適應(yīng)性，促使太陽能設(shè)計的通用化，逐漸實現(xiàn)智能化運行。另外，確保集熱器功能基礎(chǔ)上，促使太陽能系統(tǒng)的系列化和模塊化。整合太陽能制冷和太陽能供應(yīng)熱水，使高品位和低品位的太陽能輻射各盡其用，達到系統(tǒng)全年的運行。

四、結(jié)束語

綜上所述，近些年來，隨著我國建筑行業(yè)迅猛發(fā)展，從設(shè)計質(zhì)量、設(shè)計效果而言，并不太理想。立足建筑設(shè)計角度，設(shè)計師需考慮太陽能設(shè)計方案具體性，按照工程實際狀況，制定合理太陽能安裝方案。同時，在今后太陽能技術(shù)研發(fā)中，需政府制定規(guī)范，做到科學引導(dǎo)，促使建筑和太陽能利用一體化，提升太陽能技術(shù)適應(yīng)性、技術(shù)水平，不斷加大太陽能產(chǎn)品的研發(fā)力度，使之良好運用于建筑工程中。

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