太陽能于綠色建筑中的優(yōu)勢及發(fā)展

周卉

摘 要：太陽能是一種極清潔的能源，目前在各個領域均有發(fā)展趨勢，未來在建筑領域也將大力發(fā)展。本文主要針對太陽能在建筑領域的應用，如在光電、光熱，制冷等方面的應用展開分析描述，對于太陽能光板在建筑外觀上的裝飾、綠色建筑的環(huán)保優(yōu)勢及節(jié)能發(fā)展做出了簡要闡述。

關鍵詞：太陽能；綠色建筑；建筑應用；節(jié)能

0 引言

隨著時代的進步與科技的發(fā)展，建筑規(guī)模的擴大化，現代建筑的能源消耗量越來越大。而且人們對生態(tài)環(huán)境保護的意識越來越強，越來越多的大型企業(yè)希望綠色環(huán)保作為自己的產業(yè)化標志。由于現代建筑對美的要求以及對環(huán)保的需求，我們需要以更為環(huán)保的方式來發(fā)展建筑。太陽能在該領域的應用可以幫助人們達到綠色建筑的目的。隨著太陽能的普及，這種近似于可以無限索取的能量已為人們所熟知，被大眾所認可。從最初的太陽能熱水器到如今的太陽能發(fā)電，這項能源確實給人類帶來很多好處。通過大量的太陽能應用，能夠讓建筑成為能源的生產者而不是消耗者，能夠將電能消耗降低到原來的2/3及以下。雖然目前太陽能的使用并沒有那么方便，大多數太陽能用器在夜晚及陰雨天就失去了作用。未來的發(fā)展方向就是將太陽能儲存功能變得實際方便，像電力一樣穩(wěn)定可靠。

1 原理概述

太陽能在綠色建筑中的應用大致分為光電轉換和光熱轉換。

1.1 光電轉換

太陽能可與常規(guī)發(fā)電裝置進行轉換，太陽能電池板通過光能產生的直流電力通過逆變器轉變?yōu)榻涣麟姡缓笙蛴秒娯摵晒╇姡硗猓嘤嗟碾娏坑滞ㄟ^控制器向蓄電池組充電。太陽能光電技術主要是利用單晶硅或多晶硅將光能轉化為電能。在無日照或光線不足的情況下，使用逆變器由蓄電池向用電負荷供電，當蓄電池的電力不足時，自動切換到常規(guī)發(fā)電裝置，由常規(guī)發(fā)電裝置給用電器提供電能。整個系統全自動運行，自己調控，無需人工管理。

如圖1為某家庭太陽能發(fā)電系統實例。

1.2 光熱轉換

太陽能的光熱利用主要是用于生暖和制冷，供熱主要是太陽能高溫利用，日常的生活熱水供應主要是低溫利用。通過采集太陽能的熱量，而將其轉換成熱能，提供生活熱水，它主要包括兩部分：一是集熱部分，二是末端用熱部分，根據用熱部分的不同又分為太陽能熱水、太陽能供熱和太陽能制冷。

2 太陽能于綠色建筑的優(yōu)勢

2.1 低能耗

國內建筑能耗占全社會總能耗的比重比較大，熱水、空調和采暖能耗占建筑能耗的65%左右，而綜合利用太陽能，太陽能熱水可補充15%的建筑能耗，采暖、制冷系統可解決50%的建筑能耗，光伏發(fā)電可節(jié)約30%的建筑能耗，就可建成最理想的零能耗房。

2.2 使用安全

煤氣、天然氣等燃燒都有危險如爆炸，發(fā)生泄漏等。使用上會產生困難，時常需要人工加以管理監(jiān)督。比如目前城市燃氣管網老化現象比較嚴重。部分管道已連續(xù)使用幾十年從未進行檢測維修，其安全可靠性無法確定，隨時有發(fā)生事故的可能性。地下燃氣管網由于城市建設的需要，局部管道的位置發(fā)生了變化，道路拓寬、樓群的遷移等使燃氣管道置于缺少保護沒有加固，極易發(fā)生燃氣泄漏。在與建筑相互融合的情況下，太陽能可以與建筑相輔相成，完美運行，安全性較高所以太陽能對老人、孩子等使用起來更安全。

2.3 其他優(yōu)點

利用太陽能設施完全取代或部分取代屋頂覆蓋層，可減少成本，提高效益。而且可使建筑外觀獨特，把太陽能的利用納入環(huán)境的總體設計，把建筑、技術和美學融為一體，太陽能設施成為建筑的一部分，相互間有機結合，取代了傳統太陽能的結構所造成的對建筑的外觀形象的改變。

太陽能的使用率極高， 可用于平屋頂或斜屋頂，一般對平屋頂可采用覆蓋式，對斜屋頂則采用鑲嵌式，應用范圍廣。

最大的好處是它是一種清潔能源，太陽能是一種取之不盡用之不竭的清潔能源，具有安全、無污染、可再生和分布范圍廣等特點，越來越受到人們的重視，是今后代替能源發(fā)展的戰(zhàn)略性能源。

3 太陽能在建筑領域的應用

3.1 太陽能熱水器

太陽能熱水器是將水從低溫加熱到高溫，太陽光能轉化為加熱的裝置，可以滿足人們在生活、生產中的熱水使用。把太陽能轉換成熱能，需要用真空集熱管，再利用熱水上浮冷水下沉的原理，使水產生上下的小型循環(huán)而提供生活所需熱水。

3.2 太陽能地暖

太陽能地板輻射采暖簡稱太陽能地暖，是一種以采集的太陽能作為熱源，通過敷設于地板中的盤管加熱地面進行供暖的系統，是太陽能作為熱源與地暖作這末端的結合體。

3.3 太陽能發(fā)電

除提供能源外，太陽能光伏發(fā)電還有許多特殊優(yōu)勢，尤其是它可以為邊遠地區(qū)、特殊場合進行供電。發(fā)展太陽能光伏在經濟、社會和環(huán)境保護等方面具有積極的現實意義。光伏發(fā)電不產生傳統發(fā)電技術（例如燃煤發(fā)電）帶來的污染物排放和安全問題，沒有廢氣或噪音污染。系統報廢后也很少有環(huán)境污染的遺留問題。

光伏發(fā)電也是一種簡單的低風險技術，幾乎可以安裝在任何有光的地方。這意味著在公共、私人和工業(yè)建筑的屋頂和墻面上都有廣泛的安裝潛力。與建筑物結合的光伏在提供大量電力供應的同時，避免占用更多的土地。

3.4 其他應用

新型的應用是在于空氣凈化，利用太陽能的光電原理轉化成電能然后經過臭氧發(fā)生器產生臭氧離子和負氧離子，專用于凈化汽車內房間內空氣中的異味、有毒有害氣體、細菌病毒等污染的空氣凈化器。

同時，制冷也是一項重要的新型應用。利用太陽能驅動空調系統一方面可以大大減少不可再生能源及電力資源消耗，另一方面因較低的耗電減少了因燃燒煤等常規(guī)燃料發(fā)電帶來的環(huán)境污染問題，是當前空調制冷技術領域研究的熱點。根據不同的能量轉換方式，太陽能驅動制冷主要有以下兩種方式，一是先實現光─電轉換，再以電力制冷；二是進行光─熱轉換，再以熱能制冷。

4 未來的發(fā)展方向

4.1 太陽能與建筑的融合

將建筑的使用功能與太陽能發(fā)熱發(fā)電的功能相互結合，形成多功能的建筑構件。從太陽輻射能采集能量，最好將其能量屬性為不連續(xù)、間歇性、低密度的特點，保證系統的輸出必須是具有穩(wěn)定的、連續(xù)的、能流密度。同時，應該要在建造過程中同步計劃如何設計，與建筑一同存在，以此節(jié)省安裝成本。由此將太陽能發(fā)電發(fā)熱系統與建筑一體化，也可美化外觀。

4.2 大力推廣

政府部門應該對新建筑提出強制性節(jié)能要求，規(guī)定應該做到哪些節(jié)能的標準，并且同時引導老建筑進行改造。按照個人意愿，給予部分補貼獎勵熱心參與改造的人員。激勵大家為環(huán)境做貢獻。應該制定相關的扶持、鼓勵政策，鼓勵相應企業(yè)發(fā)展，幫助社會更好的了解和認識太陽能的優(yōu)勢。最重要的是建立權威機構來保證太陽能建筑的質量管理，給民眾放心的數據，將太陽能的安全性證明出來，時時刻刻保護人民安全及財產安全。

5 結論

本文從太陽能對綠色建筑帶來的優(yōu)勢，如光電轉換、光熱轉換，這些能在給人們帶來便利使用的同時為綠色環(huán)保作出貢獻。太陽能是一種具有低能耗、高利用的并且取之不盡的清潔能源，目前在建筑領域的應用有熱水器、地暖、發(fā)電、制冷凈化等，確實將對環(huán)境的破壞降低并且能穩(wěn)定的為建筑提供服務。在未來的綠色建筑中我們應該大力宣傳推廣，通過政府部門的支持，將太陽能與建筑一體化的發(fā)展目標深入到社會的各個階層。

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（作者單位：上海市行知中學）