太陽能在綠色建筑中的應用淺析

文/賈林千 山東建筑大學 山東濟南 250001韓冰 恒大集團山東公司 山東濟南 250100

太陽能在綠色建筑中的應用淺析

文/賈林千 山東建筑大學 山東濟南 250001韓冰 恒大集團山東公司 山東濟南 250100

隨著科技的發(fā)展和人們環(huán)保意識的增強,可再生能源中太陽能作為最易獲得的能源之一受到越來越多地關注和應用。在現(xiàn)代綠色建筑中，太陽能的光電、光熱、照明等功能正逐漸被大量應用。本文從太陽能的發(fā)電系統(tǒng)、熱水系統(tǒng) 、導光照明系統(tǒng)三個方面，對對太陽能系統(tǒng)在綠色建筑中的應用技術進行了研究。

綠色建筑；太陽能；發(fā)電系統(tǒng)；熱水系統(tǒng)；導光照明系統(tǒng)

近年來,隨著全球人口的爆炸性增長，社會城市化正快速推進，隨之帶來人們對能源問題的重視?？茖W資料顯示，建筑的建設需要消耗總能源的50%。那么，如何減少資源浪費、利用可再生資源、減少建筑對環(huán)境的影響，如何建造出“宜居、可持續(xù)、和諧共生”的建筑，基于此，“綠色建筑”的指導概念應運而生。

綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內，最大限度地節(jié)約資源（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材）、保護環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。在新發(fā)布的《綠色建筑評價標準》GB/T 50378-2014中“節(jié)能與能源利用”章節(jié)中明確了建筑如使用可再生能源，說明可再生資源利用在綠色建筑中所占的權重。而太陽能作為在綠色建筑中能夠廣泛應用的可再生能源，其利用技術、可利用程度對綠色建筑至關重要。下面，就針對太陽能的光電、光熱、照明功能，探討其在綠色建筑中的應用技術。

1、太陽能發(fā)電系統(tǒng)在綠色建筑中的應用

太陽能發(fā)電系統(tǒng)是由光伏組件、控制器、逆變器（DC-AC）、蓄電池（可不包含）組成，是利用光伏組件（單晶硅、多晶硅、非晶硅、多元化合物太陽能電池）吸收太陽光后轉化為直流電源，根據(jù)需要利用逆變器轉化交流電源或者選擇使用蓄電池對直流電進行儲存。

目前將光伏系統(tǒng)用于建筑中的模式一般分為兩種：建筑光伏（BMPV）及建筑光伏一體化（BIPV），在綠色建筑中兩者均可在建設不同部位及建筑功能上得到完美應用。

1.1BMPV系統(tǒng)在綠色建筑中的應用

在非建材領域光伏系統(tǒng)主要有：光伏雨棚、光伏遮陽板、光伏欄板、光伏墻/屋面支架結構等。如果按照光伏成品劃分又包括：光伏路燈、光伏庭院燈、光伏移動電源、光伏滅蚊燈、光伏手電等等。

就獨立居民住宅或公建而言，通常在建筑陽面設置帶“光伏雨棚”的停車場，發(fā)出的電量可用于車棚的照明或者電動動車充電電源使用；小區(qū)內部功能區(qū)則使用“光伏路燈、光伏滅蚊燈”用來滿足照明及滅蟲作用；小區(qū)或公建陽面窗戶則利用“光伏遮陽板”，起到遮陽及發(fā)電功能；“光伏墻/屋面支架結構系統(tǒng)”可將光伏發(fā)出的電能利用在樓梯照明、電梯、公共區(qū)域照明等，大大減少業(yè)主及用戶電費開支。所以，BMPV在綠色建筑中起到不可或缺的作用。

1.2BIPV系統(tǒng)在綠色建筑中的應用

目前建材型光伏系統(tǒng)主要包括：光伏磚、光伏瓦、光伏幕墻、光伏窗、光伏采光頂?shù)取Ｔ诠ńㄖ?，將光伏與建筑總體設計施工，主要利用“光伏幕墻、光伏采光頂”發(fā)出電能用于照明及部分動力電源；光伏窗則應用于居民建筑比較適宜，可以起到遮陽及發(fā)電作用。BIPV系統(tǒng)主要的優(yōu)勢在于能夠與建筑形成一體化，不僅可以產生電能，還可起到建筑構件功能。BIPV系統(tǒng)不僅可以保證建筑物自身用電需求，還可根據(jù)裝機電量將多余電量并網，舒緩高峰用電壓力，具有極大的社會及經濟效益。

2、太陽能熱水系統(tǒng)在綠色建筑中的應用

太陽能是一種清潔無污染的可再生能源。太陽能熱水系統(tǒng)是利用太陽輻射能為熱源，將太陽能轉為熱能，以達到加熱水體的一整套裝置，包括太陽能集熱裝置、儲熱裝置、循環(huán)管路裝置、循環(huán)動力等。

太陽能熱水系統(tǒng)按鋪設配型分為：單機太熱能熱水器、集中式太陽能熱水系統(tǒng)、半集中式太陽能熱水系統(tǒng)三大類。此三類太陽能熱水系統(tǒng)在綠色建筑中均得到了廣泛的應用。

2.1單機太陽能熱水器在綠色建筑中的應用

單機太陽能熱水器（又叫家用太陽能）應用最早，七十年代中期第一代熱水器是用鐵皮、鐵管進行焊接，簡單利用太陽能將水“曬熱”。第二代太陽能熱水器則應用銅鋁復合芯條技術。第三代就是發(fā)展到現(xiàn)在所見到的“黑管――玻璃真空管”，能夠大大提高太陽能輻照，減少輻照時間，迅速將水制熱。

在多層建筑中，大多是選用 “屋頂式”單機太陽能；高層居民建筑則選用“壁掛式”單機太陽能。單機太陽能熱水器最大的好處是獨立供用水，管理方便。但，其最大的缺點是：無可靠的回水系統(tǒng)，造成供水浪費；多余熱水無法共享，造成熱能浪費；系統(tǒng)管路多，與建筑結合不協(xié)調。單純從能源利用角度看，單機太陽能熱水器能夠彌補“綠色建筑”政策涉及不到的廣大農村地區(qū)節(jié)能問題。

2.2集中式太陽能熱水系統(tǒng)在綠色建筑中的應用

集中式太陽能熱水系統(tǒng)的最大優(yōu)點是集成化程度高，分攤造價低，管理統(tǒng)一，水熱利用程度高，與建筑統(tǒng)一設計施工，結合程度高。在居民建筑中得到最大程度的利用，解決了供暖、生活熱水問題，為廣大居民減少了建筑使用費用。目前，也是眾多居民住宅開發(fā)項目“綠色建筑評價標準一星”應用最多的項目。

3、導光照明系統(tǒng)在綠色建筑中的應用

導光照明系統(tǒng)主要由采光罩、導光管和漫射器組成，其主要是利用室外的太陽光，通過導光管，將自然光引入需照明的空間。其是真正的節(jié)能、環(huán)保、綠色的新型照明方式。在綠色建筑中被廣泛應用在場館、辦公場所照明、地下空間、大跨度廠房等白天需照明的環(huán)境。由于導光照明系統(tǒng)照明來源取自大自然，所以是“純綠色”照明系統(tǒng)。但是，系統(tǒng)中的主要部件均需進口，與傳統(tǒng)照明系統(tǒng)相比造價不菲，如果能夠國產化，相信定會產生頗豐的經濟收益。

結論：

太陽能是可再生能源中最不受地域限制的能源之一，其能夠與建筑完美的融合成為一個有機整體，是“綠色樓盤”最受追捧概念，也是居民最能直觀理解的綠色概念。從建筑業(yè)發(fā)展、可再生能源利用、樓盤銷售賣點、降低建筑使用成本等方面均能夠充分證明，太陽能系統(tǒng)的多元化發(fā)展終將“最接地氣”地與“綠色建筑”融合，并得到最廣泛的應用。

[1]孟莉.太陽能在綠色建筑中的應用[J].建筑工程技術與設計,2015(8).

[2]劉婉莉.基于太陽能在綠色建筑中的應用研究[J].房地產導刊,2015(13).

[3]方紅.淺談太陽能技術在綠色建筑設計中的應用[J].中國建材科技,2014(S1).

[4]劉博，鄧旭.太陽能在綠色建筑中的應用[J].建筑技術開發(fā),2014(3).