太陽能技術在建筑設計中的應用淺述

李一品 孫貽昭

摘 要：本文先對太陽能技術在建筑設計中的應用現(xiàn)狀進行了闡述，然后對太陽能技術在建筑設計中的應用原則進行了分析，并對太陽能在建筑設計中的具體應用進行了研究。

關鍵詞：太陽能技術；建筑設計；應用

1 引言

人們對于建筑質量的要求不斷提升，不僅要求有良好的建筑風格與環(huán)境，同時要求較低的能源消耗。采用太陽能技術可以滿足現(xiàn)代人對綠色環(huán)保理念的追求。目前太陽能技術己經廣泛應用于建筑設計領域當中，太陽能可為建筑提供供暖、供熱、發(fā)電等實際服務，本文對太陽能技術在建筑領域的應用方向與應用策略進行具體分析。

2 太陽能技術在建筑設計中的應用現(xiàn)狀

2.1 太陽能實際應用

太陽能是清潔環(huán)保的能源，太陽能與建筑設計相結合，主要采用太陽能熱利用和太陽能光電技術兩種形式。首先，從目前我國建筑設計領域使用太陽能技術的實際情況來看，太陽能光電技術的應用成本相對較高，還不符合廣泛推廣的實際需求。其次，太陽能熱利用的市場前景較為廣闊，熱利用的技術目前也發(fā)展的較為成熟，出現(xiàn)了較多的產品，主要可用來進行采暖、空調、熱水供給服務，是當前太陽能資源豐富地區(qū)常用的形式。從太陽能實際應用的形式來看，主要原理為光熱轉換和光化學轉換，當前最成熟的技術是光熱轉換和光電轉換，雖然光化學轉換還處在研發(fā)階段，但是利用光化學轉換的形式可根本解決建筑能源的需求，是未來太陽能技術在建筑領域的主要應用方向。

2.2 太陽能應用前景

太陽能是清潔能源，與石化資源相比完全可以滿足人類各種生活需求。我國是世界上太陽能資源最豐富的國家之一，發(fā)展前景廣闊。隨著石化資源的日益枯竭，石化能源的成本正在不斷上升，必須得尋找可再生能源作為建筑能源的供給，太陽能可以用有限的投入換來較好的收益，是符合未來發(fā)展方向的主流建筑能源。隨著環(huán)境污染和溫室效應問題的加劇，必須尋找清潔的能源作為建筑的主要能耗，清潔無污染的太陽能可以滿足建筑未來的實際需求，有效減少溫室氣體效應，能夠實現(xiàn)建筑環(huán)保設計的要求。使用太陽能完全符合國家對綠色建筑設計的要求，發(fā)展前景廣闊。

3 太陽能技術在建筑設計中的應用原則

3.1 綠色環(huán)保原則

綠色環(huán)保不僅是現(xiàn)代建筑設計使用太陽能的主要原因，同樣也是建筑設計應當尊重的基本原則，要在綠色環(huán)保的理念下全面貫徹太陽能技術，精心挑選先進的太陽能產品，這樣才能滿足用戶及建筑的實際需求。首先，在綠色建筑的設計過程中應把潔凈能源的創(chuàng)新與建筑設計的整體思想相結合，在綠色建筑的設計中不僅把太陽能看作是某個具體方面的應用，而且要從整體設計思想上嵌入太陽能的環(huán)保建筑理念。其次，太陽能技術的使用還要與地域環(huán)境相協(xié)調，注重采用與建筑所在地域相適應的太陽能技術，保證在獨特的氣候條件下發(fā)揮出太陽能的實際作用，滿足用戶對太陽能的使用需求，發(fā)揮太陽能的實際效率。

3.2 安全穩(wěn)定原則

使用太陽能必須以安全可靠為前提，不僅要保證使用太陽能可以降低傳統(tǒng)能源的消耗，同時還要提高太陽能使用的安全性，降低因太陽能使用帶來的風險。使用太陽能技術要通過國家環(huán)境、質量檢測等相關部門的檢驗，要保證太陽能設計思想符合安全的基本要求，達到國家的相關標準。要使用建筑設計領域的主流太陽能產品，保證太陽能產品與用戶的實際需求相符合，把太陽能技術與水暖電氣相結合，以穩(wěn)固安全的方式使用，注重提高其操作的簡便性。太陽能技術的使用還要加裝足夠的安全防護措施，要按照滿足防護建筑需求安裝太陽能保護裝置，做到與太陽能的使用相協(xié)調，在全面發(fā)揮太陽能技術效率的同時，保證使用安全。

3.3 長遠發(fā)展原則

太陽能技術是建筑領域未來應用的主流技術，使用太陽能技術應當采用發(fā)展的眼光，不僅要在當下為太陽能建筑配備科學合理的太陽能產品，同時還要給太陽能使用留出足夠的空間，以便于在未來技術成熟后可以進行建筑的太陽能改造。首先，在現(xiàn)有建筑設計中可以考慮給太陽供暖、供熱水預留空間，這樣符合建筑的長遠發(fā)展規(guī)劃及使用需求。其次，在建筑的設計過程中可考慮與太陽能系統(tǒng)單位共同進行，考慮使用可以不斷進行更新?lián)Q代的產品，保證建筑整體的太陽能系統(tǒng)以模塊化方式設計，根據時代的發(fā)展，對太陽能模塊進行必要的更換。

4 太陽能在建筑設計中的具體應用

4.1 太陽能熱水系統(tǒng)

太陽能熱水系統(tǒng)主要指在建筑設計中加裝太陽能熱水器，實現(xiàn)熱水器與建筑的有機結合，從而將太陽能轉化為水形式的熱能，增加建筑內的熱水供應，以便減少加熱水需要的額外能源。目前太陽能熱水器與建筑結合的形式主要為分離式和集成式，分離式主要指的是太陽能熱水器與建筑整體分開的設計，太陽能熱水器主要置于建筑物之上，可以采用壁掛式設計及層頂緊湊式設計，缺點是容易被風吹雨淋等問題影響，導致太陽能熱水器的維修成本高等情況；集成式熱水器主要是將建筑的部分結構設計成熱水器的組成構件，將建筑的水箱等與熱水器集成起來，可組成共同的熱水系統(tǒng)，當前在節(jié)能環(huán)保建筑設計領域里普遍使用的是遮陽集成板式太陽能熱水器，以及將建筑的遮陽部分用加熱材料做成太陽能熱水器的集成器等。集成式熱水器的系統(tǒng)占地面積小，集成存儲能力高。

4.2 太陽能空調系統(tǒng)

太陽能供熱系統(tǒng)可通過設置集熱結構，有效維持建筑內部的溫度，達到降低建筑溫度能耗的作用。在建筑設計的過程中可設計使用太陽能空調系統(tǒng)。首先可把太陽能集熱墻和集熱地板應用于建筑的內部，著力利用陽光為建筑本身進行加熱，起到有效保持室內溫度的目的。其次可在建筑內部設計使用水循環(huán)系統(tǒng)，充分利用太陽能熱水循環(huán)來給建筑本身進行供熱，如可安裝屋頂池式太陽房，白天加熱池水，晚間用輻射對流來對建筑內的房間進行供熱。在建筑設計中使用太陽能空調的設計，還可利用太陽能進行制冷，目前主要使用吸附式制冷及噴射制冷，這兩種方式主要依靠熱泵技術，實現(xiàn)主動吸收熱量，目前更成熟的技術還在不斷發(fā)展中。

4.3 太陽能光伏供電技術

太陽能供電設計在太陽能領域有著廣泛的應用前景，目前光伏供電主要采用在建筑表面安裝光伏組件的設計方式，同時還要在建筑表面加裝蓄電池、變電器、控制系統(tǒng)等。太陽能光伏供電主要可以用來降低電能的消耗，可以與建筑的電線路，照明線路等進行綜合設計，實現(xiàn)電路的禍合目標。為提供太陽能供電效果，還可根據不同的天氣狀況，對太陽能供電情況進行調節(jié)，實現(xiàn)利用太陽能進行額外發(fā)電目的。為提高太陽能的利用率，還應在建筑的設計過程中充分考慮太陽能轉換為電能的存儲設備設計，這樣可增加發(fā)電量，具體可以在設計的過程中使用墻表面設計成太陽能的電池板，將儲電設備設置在建筑的內部，并且設計出綜合的建筑電路控制系統(tǒng)，以便進行電路的逆變，實現(xiàn)不同電網之間的切換和有機聯(lián)系。

5 結束語

太陽能是當前新型清潔能源，是建筑能耗領域理想的替代型能源。太陽能與建筑的結合將減少傳統(tǒng)能源的消耗。在建筑設計的過程中應采用總體性的設計思路，結合建筑所處的地理氣候條件，降低客觀條件對太陽能使用的影響，發(fā)揮出現(xiàn)有太陽能技術的優(yōu)勢和價值。

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