太陽(yáng)能在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

【摘 要】對(duì)太陽(yáng)能能源的利用與開(kāi)發(fā)，是一舉兩得的事情，既滿足對(duì)能源的需求，又取得了很好的節(jié)能以及環(huán)保效益。太陽(yáng)能與建筑物的結(jié)合，是對(duì)太陽(yáng)能的更有效的利用。筆者對(duì)太陽(yáng)能技術(shù)在建筑中的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單的探討。希望對(duì)以后的太陽(yáng)能的應(yīng)用有所幫助。

【關(guān)鍵詞】太陽(yáng)能；建筑設(shè)計(jì)；應(yīng)用

一、引言

在可再生的所有能源當(dāng)中，太陽(yáng)能是一種性能卓越的清潔能源。它是取之不盡用之不竭的，并且對(duì)環(huán)境零污染。有關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算得出，每年僅我國(guó)陸地表面對(duì)太陽(yáng)能的接收量若轉(zhuǎn)換成用煤量大約相當(dāng)于1700億噸標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒產(chǎn)生的能量。對(duì)太陽(yáng)能的利用與開(kāi)發(fā)在建筑行業(yè)中的應(yīng)用前景十分廣闊，對(duì)個(gè)人以及社會(huì)的生活質(zhì)量的提高有很重要的影響，因此，太陽(yáng)能走入建筑領(lǐng)域是建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。

二、太陽(yáng)能與可持續(xù)發(fā)展

國(guó)際能源機(jī)構(gòu)對(duì)目前經(jīng)濟(jì)與能源的結(jié)構(gòu)和發(fā)展?fàn)顟B(tài)進(jìn)行了評(píng)估，預(yù)測(cè)了資源是經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的根本，化石類(lèi)能源是現(xiàn)代人類(lèi)生存生活中必不可少的和應(yīng)用最多的能源，并根據(jù)全世界對(duì)此類(lèi)能源的開(kāi)采情況來(lái)看，終有一天會(huì)面臨枯竭。而與此同時(shí)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人們的生活均對(duì)煤炭和石油需求量在加大。不同能源機(jī)構(gòu)給出的數(shù)據(jù)結(jié)果不盡相同，但基本結(jié)論已經(jīng)得出。綜合各個(gè)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論可表述為：全世界的煤炭資源在現(xiàn)有的消耗速度下，大約能維持220年，在未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi)，化石類(lèi)能源在能源的使用將會(huì)占據(jù)很大的比例，但科學(xué)技術(shù)的發(fā)展將會(huì)使化石類(lèi)能源被可再生能源慢慢取代。在社會(huì)發(fā)展的今天，能源的調(diào)整目標(biāo)是使可再生能源在能源的使用中占據(jù)最高的位置，并希望在2030可再生能源投入大規(guī)模應(yīng)用中。與有限的化石類(lèi)能源相比較，由于太陽(yáng)能符合可持續(xù)發(fā)展的含義，當(dāng)之無(wú)愧的成為了最理想的能源。太陽(yáng)輻射出的光子能量是一種可用性非常高的能源，能轉(zhuǎn)換成人類(lèi)生活所需的各種能源，例如可以實(shí)現(xiàn)光向熱能、機(jī)械能、電能等的轉(zhuǎn)化。換言之，只要我們充分的認(rèn)識(shí)到太陽(yáng)能的作用，并充分利用好太陽(yáng)能，可以完全達(dá)到人類(lèi)的生活以及生產(chǎn)的需求，是能源以及經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的保障。

三、太陽(yáng)能技術(shù)的應(yīng)用原則

設(shè)計(jì)合理的建筑，一般滿足“綠色建筑”的基本原則，但并非應(yīng)用了太陽(yáng)能技術(shù)就可以被稱(chēng)作“綠色建筑”。要想滿足“綠色建筑”的定義，建筑在運(yùn)用太陽(yáng)能時(shí)，應(yīng)注意以下原則：

1、能夠節(jié)約建筑的能耗。這個(gè)條件一般較容易滿足，因?yàn)樘?yáng)能建筑的能量來(lái)源是取之不盡用之不竭，源源不斷的太陽(yáng)能，對(duì)常規(guī)能源進(jìn)行代替使用，無(wú)疑是節(jié)約的。通過(guò)對(duì)建筑的合理設(shè)計(jì)，是建筑能利用太陽(yáng)能與某些設(shè)備的綜合聯(lián)合使用，滿足采光、供暖、儲(chǔ)熱、發(fā)電等用戶(hù)居住的需要。

2、能夠節(jié)約資源消耗。對(duì)于太陽(yáng)能建筑，其結(jié)構(gòu)以及材料本身就可以作為環(huán)境循環(huán)系統(tǒng)的一部分，能促進(jìn)對(duì)能源材料的循環(huán)使用，大大減少了人工調(diào)節(jié)的手段不可避免的帶來(lái)的對(duì)資源的消耗以及生態(tài)環(huán)境的破壞。

3、尊重環(huán)境。太陽(yáng)能的應(yīng)用，一定程度上解決了建筑行業(yè)的環(huán)境污染問(wèn)題，太陽(yáng)能建筑的運(yùn)營(yíng)過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生對(duì)周?chē)h(huán)境有破壞作用的污染，十分符合環(huán)保的概念。

4、能夠滿足用戶(hù)的要求。太陽(yáng)能在減少采光能耗的同時(shí)，還能給人以生活的美感與舒適感，并且對(duì)人類(lèi)的健康非常有幫助。而人工采光既增加了能耗，也到達(dá)不了美感與舒適感。

5、設(shè)計(jì)與自然結(jié)合。太陽(yáng)能建筑時(shí)要充分考慮建筑所在場(chǎng)地的氣候，主要是利用自然資源，節(jié)省能源的最佳手段。在建筑的設(shè)計(jì)時(shí)，充分利用一年四季的不同的氣候特點(diǎn)，以及早晚溫差的情況，在炎熱的地區(qū)形成“自然冷房”，在寒冷地區(qū)或冬季，形成“自然暖房”。

6、要有樂(lè)觀的設(shè)計(jì)觀。將以上所有的原則在同一建筑中綜合體現(xiàn)出來(lái)是非常困難的，但是對(duì)于太陽(yáng)能建筑行業(yè)來(lái)說(shuō)，這些原則就是太陽(yáng)能建筑的未來(lái)發(fā)展期望。

四、太陽(yáng)能在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

建筑業(yè)是目前經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的經(jīng)濟(jì)支柱，也是能耗巨大的行業(yè)。隨著人們生活水平的提高。建筑提供的不僅僅是一個(gè)住所，還是一種生態(tài)的健康的生活環(huán)境。太陽(yáng)能建筑是建筑行業(yè)的新思路，也是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中建筑行業(yè)的必然發(fā)展方向。到目前為止，太陽(yáng)能在建筑中的主要應(yīng)用有太陽(yáng)能發(fā)電、太陽(yáng)能空調(diào)、太陽(yáng)能熱水以及太陽(yáng)能暖氣等等。但由于技術(shù)和成本的限制，太陽(yáng)能技術(shù)的應(yīng)用并未得到廣泛的應(yīng)用。

（一）太陽(yáng)能熱水技術(shù)的應(yīng)用

1、樹(shù)立綠色建筑的思維，綠色建筑的設(shè)計(jì)原則我們?cè)谏衔闹幸呀?jīng)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，在設(shè)計(jì)建筑時(shí)，要把潔凈能源的創(chuàng)意以及思維運(yùn)用到建筑設(shè)計(jì)中去。

2、太陽(yáng)能的集熱系統(tǒng)是太陽(yáng)能技術(shù)成功的關(guān)鍵，因?yàn)槲覀內(nèi)粢诮ㄖ幸胩?yáng)能熱水系統(tǒng)，我們首先要遵循權(quán)威的質(zhì)檢部門(mén)出具的檢測(cè)報(bào)告。根據(jù)給出數(shù)據(jù)的性能參數(shù)，結(jié)合建筑環(huán)境及其所在地的太陽(yáng)能資源以及氣候條件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使太陽(yáng)能系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作。

3、由于對(duì)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的重點(diǎn)發(fā)展，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)已經(jīng)形成了成熟的理論系統(tǒng)和實(shí)際構(gòu)造，但目前最大的矛盾是傳統(tǒng)的建筑并沒(méi)有預(yù)留空間給太陽(yáng)能熱水器，對(duì)太陽(yáng)能熱水器的發(fā)展起到了嚴(yán)重的阻礙作用，因此在以后的建筑設(shè)計(jì)中，要充分考慮太陽(yáng)能裝置的安放，為太陽(yáng)能的推廣提供空間。

4、使用共同設(shè)計(jì)原則。太陽(yáng)能技術(shù)的發(fā)展時(shí)間并不是很長(zhǎng)，在發(fā)展過(guò)程中對(duì)人才的培養(yǎng)沒(méi)有特別到位，對(duì)于建筑設(shè)計(jì)和太陽(yáng)能概念的復(fù)合型人才嚴(yán)重缺少，為了達(dá)到最好的設(shè)計(jì)效果在設(shè)計(jì)時(shí)，盡量使建筑設(shè)計(jì)單位和太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)單位共同參與到太陽(yáng)能建筑的設(shè)計(jì)中，使太陽(yáng)能系統(tǒng)與建筑系統(tǒng)得到有機(jī)的結(jié)合，融為一體。

（二）太陽(yáng)能對(duì)電能的提供

圖一 太陽(yáng)能設(shè)備提供電能原理圖

太陽(yáng)能技術(shù)提供電能的原理圖如圖所示：這是為樓房的某些部分提供電能的裝置圖。但其造價(jià)昂貴以及使用維護(hù)費(fèi)用不菲，所以在實(shí)際中得不到廣泛的推廣。

（三）太陽(yáng)能在城市中的應(yīng)用

建筑密度對(duì)日照間距以及生活壞境有較大影響，適當(dāng)?shù)慕ㄖg距能夠使住戶(hù)得到良好的光照條件。所以在城市設(shè)計(jì)中要將太陽(yáng)能技術(shù)的應(yīng)用納入整體考慮。例如大功率光電 PV 系統(tǒng)在住宅新區(qū)規(guī)劃中的應(yīng)用，通過(guò)電業(yè)系統(tǒng)的全面安裝實(shí)現(xiàn)，電 PV 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了其標(biāo)準(zhǔn)化以及預(yù)制化。

五、結(jié)語(yǔ)

隨著過(guò)度開(kāi)發(fā)帶來(lái)的環(huán)境以及社會(huì)問(wèn)題日益加重，常規(guī)能源日益走向枯竭?？沙掷m(xù)發(fā)展的道路是我們當(dāng)下唯一的選擇。對(duì)太陽(yáng)能的應(yīng)用是符合我國(guó)的國(guó)情的，也是科學(xué)發(fā)展的成果，對(duì)太陽(yáng)能充分開(kāi)發(fā)的技術(shù)研究是我們當(dāng)下最重要的任務(wù)。

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