太陽能建筑發展研究探析

張進峰

山東首瑞能源科技有限公司 山東德州 253000

1 太陽能在建筑中的應用途徑

當前，建筑中對太陽能的應用逐漸提高，其常見的應用途徑主要有3種，分別是主動應用模式、被動應用模式及綜合應用模式。其中，主動應用模式是指在建筑中通過太陽能集熱器，與蓄熱裝置、熱泵和散熱器等設備組成建筑熱水系統以及建筑采暖系統，或者與制冷設備組合成建筑太陽能供熱系統或者太陽能空調系統。被動應用模式是指根據建筑結構的朝向、結構設計以及建設要求合理分配太陽能的應用，對其進行有效采集和儲存。綜合應用模式是指將太陽能技術應用在照明系統等其他建筑電氣系統中，充分提升太陽能的利用效率[1]。在建筑工程設計過程中，建筑設計方案和太陽能利用之間存在著密切關聯，其中很多設計細節都體現出對太陽能的合理利用。例如，大多數建筑的客廳和臥室的窗戶朝向多為南面，這樣的設計方式是為了更好地獲取自然的太陽光源，并且能優化建筑空間的通風功能。一般來說，北方住宅建筑朝南方向的窗戶面積要大于朝北方向的窗戶，這種設計主要是為了建筑能夠更好地吸收太陽光能，實現保溫節能的目的。

2 太陽能在建筑中的發展分析

2.1 太陽能在建筑空調系統中的應用

隨著人們生活質量的逐漸提升，空調系統已經成為建筑工程中不可或缺的一部分，但是空調應用的普及同時也加重了能源的損耗，對環境造成一定程度的污染。如果將太陽能合理地應用于建筑的空調系統中，則能夠大大降低空調系統對于常規能源的使用，減少環境污染，滿足可持續發展要求[2]。通常情況下，應用太陽能的建筑空調系統主要有2種模式：①通過太陽能的光電轉化實現空調系統的電力制冷；②通過太陽能的光熱轉化實現熱能制冷。通過實踐分析發現，第一種能源轉換模式的應用成本偏高，因此在工程建設過程中通常會選用第2種方式。一般來說，應用光熱轉換技術的建筑空調系統通常由熱泵、除濕裝置、太陽能集熱器以及制冷機等幾個重要部分組成。當前，太陽能空調制冷技術中部分技術難點有待突破，主要問題是由于建筑市場中應用的常規太陽能集熱器與現有空調制冷技術匹配度不高，太陽能集熱器的應用存在局限，其空調系統的整體造價相對較高，這也是造成太陽能建筑空調系統推廣受限的主要原因。為此，相關技術人員還需對制冷技術不斷優化，并盡量提升太陽能集熱器裝置的運行效率。此外，太陽能的應用會受到氣候溫度、晝夜更替以及季節等因素的影響，出現能源供應間斷的問題。為了提升太陽能應用的穩定性，工程技術人員還要注重太陽能空調系統中蓄熱材料的開發。

2.2 太陽能在建筑采暖系統中的應用

一般來說，太陽能采暖系統主要由集熱器、蓄熱器、控制器以及輔助熱源等幾個重要部分組合而成。建筑中的太陽能采暖系統通?？煞譃?種類型：①以空氣為介質的采暖系統；②以水為介質的采暖系統。第1種采暖系統與后者相比，其集熱器裝置運行期間可避免出現腐蝕或者凍結等問題。但是該系統的風機運行過程中會產生較高的電力損耗，系統蓄熱裝置體積較大，容易產生比較嚴重的空氣滲漏情況，進而影響系統的集熱效果。第2種采暖系統的發展源于太陽能熱水系統，其與空氣式采暖系統相比，集熱效率更高。該系統能夠增加集熱裝置的實際采光面積，并且可與太陽能熱水系統進行關聯應用，形成節能環保的復合型系統。當前，在建筑中應用較多的太陽能采暖系統還有熱泵采暖系統，其主要劃分為空氣源熱泵采暖及水源熱泵采暖2種類型。其中，空氣源熱泵采暖系統主要有4種運行模式：①單純熱泵工況運行模式；②單純的空氣集熱器運行模式；③空氣通過集熱器集熱之后經過蒸發器，再經過冷凝器的運行模式；④空氣經過加熱后經過蒸發器然后排到環境當中，在建筑室內以及冷凝器設備之間進行循環的模式。水源熱泵采暖系統有2種運行模式：①水源通過集熱器加熱后流入蓄熱水箱，然后經過蒸發器裝置，蓄熱的同時進行熱泵采暖；②在夜間或者陰雨天，應用蓄熱水箱給系統供熱。

2.3 自然通風應用

我們還可以利用自然空氣流動形成的自然通風，實現對周圍自然資源的利用，自然通風技術首先以人類舒適度為標準，在減少對其他資源利用的同時確保房屋內部氣溫得到有效控制，自然通風還可以保證室內干燥舒適，減少其他調控為人們帶來的生理影響，該技術最終核心是人體舒適度，以人體舒適度為標準進行適當使用[3]。室內溫度過高時便可采用室外空氣溫度進行調整，若室內空氣溫度達不到人體舒適度則需采用其他方法進行溫度調整。

3 結語

太陽能是清潔環保且可再生的能源，將其應用于建筑工程不會產生廢渣、廢氣及廢水等有害物質，也不會產生噪聲，經濟適用性突出。民用建筑中各系統對于能源的需求量持續升高，合理應用太陽能技術，具有顯著的節能降耗效益。