太陽能技術(shù)在建筑節(jié)能工程中的應(yīng)用

程子朦

1 太陽能技術(shù)簡述

1.1太陽能技術(shù)特征

太陽能是由太陽內(nèi)部氫原子發(fā)生氫氦聚變釋放出巨大核能而產(chǎn)生的，來自太陽的輻射能量。太陽能是一種特別重要的可再生能源。它的特點(diǎn)主要有以下幾種：

（1）廣泛性。太陽的輻射無處不在，隨處可用。在比較偏遠(yuǎn)的山區(qū)、交通不便的海島以及一望無盡的沙漠等地方，太陽能的優(yōu)勢也更加的明顯，工程人員只要將建設(shè)完工之后，日常的維護(hù)投資都要比其他的能源種類低。

（2）持久性。太陽能是人類所能利用的非常豐富的能量類型。太陽能可以說取之不盡，用之不竭，因?yàn)楦鶕?jù)相關(guān)研究，太陽的壽命大約是600億年，但地球的生命卻少得多只有大約50億年的歷史。簡單來說運(yùn)用太陽能的時(shí)間可以認(rèn)為是永恒的。

（3）清潔性。環(huán)境污染是一個(gè)很嚴(yán)重的問題，運(yùn)用太陽能能源會(huì)很大程度上降低環(huán)境污染的程度，所以太陽能還有另一個(gè)稱呼“清潔能源”。

（4）分散性。太陽能在輻射地球的時(shí)候，雖然覆蓋面積廣，但是對于每一寸土地的入射功率卻特別的小，所以人們想要獲得更大的利用率，就要有更大的受光面積。

（5）間歇性。太陽對地球進(jìn)行輻射的時(shí)候高度角會(huì)不斷地發(fā)生變化，就算天氣氣侯沒有出現(xiàn)變化，太陽輻射的高度角也會(huì)出現(xiàn)改變。

1.2太陽能應(yīng)用在建筑節(jié)能中的必要性

太陽能相對于其他能源而言，雖然不能完全替代，但是太陽能取之不盡，并且無污染可再次開發(fā)，具有很大的環(huán)保意義；根據(jù)美國能源與環(huán)境政策分析公司3月24日發(fā)布的“能源創(chuàng)新”報(bào)告，目前美國約四分之三的燃煤電力成本超過太陽能和風(fēng)力發(fā)電成本。

并且，常規(guī)能源一般耗費(fèi)的人力、財(cái)力、物力都較大，太陽能與其對比明顯帶來更多經(jīng)濟(jì)效益，一個(gè)20噸的太陽能熱水系統(tǒng)10年累計(jì)節(jié)約613噸煤；相當(dāng)于減少CO2排放1600噸；減少SO2排放5.3噸。因此只要有合理的開發(fā)方案，太陽能一定會(huì)為人類帶來不可估量的貢獻(xiàn)。

2 太陽能技術(shù)在建筑節(jié)能中的應(yīng)用

2.1被動(dòng)式太陽能應(yīng)用

簡單來說，被動(dòng)式太陽能熱利用在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中最基本的工作機(jī)制就是“溫室效應(yīng)”。按采集太陽能的方式可以分為：直接受益型，附加陽光型，屋頂游泳池型，蓄熱墻型等。

（1）直接受益式應(yīng)用：冬日的陽光透過大面積朝南的玻璃窗直接照射到室內(nèi)墻壁和家具上，因此它吸收了大部分熱量并且溫度升高。

（2）附加陽光間式應(yīng)用：該應(yīng)用主要通過陽光建在房屋的南側(cè)，外殼結(jié)構(gòu)完全或部分由透光材料如玻璃構(gòu)成，房間和門之間的公共墻上有洞。

（3）收集儲(chǔ)熱墻式應(yīng)用：這種太陽房主要利用向南的垂直集熱壁吸收穿過玻璃照明面的太陽光，并通過傳導(dǎo)，輻射和對流將熱量傳遞給房間。

2.2主動(dòng)式太陽能應(yīng)用

主動(dòng)太陽能主要使用集熱器，蓄熱器和管道來收集，儲(chǔ)存和分配太陽能。來對室內(nèi)的溫度進(jìn)行控制的方式。主動(dòng)式太陽能建筑能夠很好的滿足用戶的需求，能夠確保室內(nèi)的采暖以及對熱水的需求，甚至還能夠?qū)崿F(xiàn)空調(diào)制冷的作用。

對于建筑屋面以及墻面等其他部位的集熱器在布置中和建筑一起組成圍護(hù)結(jié)構(gòu)，需要和建筑的整體構(gòu)造有效結(jié)合。例如，在建筑陽臺進(jìn)行集熱器的安裝中可以對陽臺欄桿的功能有效應(yīng)用，使得其和陽臺融為一體，也能夠在幕墻之外進(jìn)行安裝，成為建筑的這樣形式，從而將建筑和集熱器有效結(jié)合。

2.3太陽能光伏與建筑的結(jié)合方式

太陽能結(jié)構(gòu)是指建筑和光伏系統(tǒng)以及光伏器件的組合，以形成一體化的新建筑（BIPVT）。光伏模塊安裝在建筑物的屋頂上，光伏模塊與電池，逆變器，控制器，公共電網(wǎng)等連接，形成光伏系統(tǒng)。

此外，太陽能建筑一體化也體現(xiàn)在太陽能光伏系統(tǒng)與建筑天窗與遮陽篷和其他部件的結(jié)合。以太陽能通風(fēng)技術(shù)為例，利用太陽能煙囪熱壓效果可以改善室內(nèi)通風(fēng)條件。在夏季，太陽能煙囪吸收太陽的熱量，使煙囪內(nèi)的熱空氣上升，讓熱空氣從煙囪頂部流出。熱壓作用下，下掛窗打開室內(nèi)熱風(fēng)流入煙囪，促進(jìn)室內(nèi)空氣流通，改善室內(nèi)自然通風(fēng)。在冬天，關(guān)閉下懸窗通過煙囪阻止冷空氣流入，從而確保屋內(nèi)熱量不易流失。

2.4太陽能光伏建筑供電

太陽能光伏建筑電源利用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電，為建筑物提供電力降低建筑電能消耗，通常采用并網(wǎng)發(fā)電來達(dá)到節(jié)能目的。

例如，某個(gè)地方有豐富的太陽能資源。電路板間距取決于需要傳輸?shù)墓饬?，介? mm和20 mm之間。光伏電池能夠吸收70%至80%的太陽輻射。通過這種太陽能利用設(shè)計(jì)形式，不僅可以有效避免熱量從屋頂傳入室內(nèi)，從而有效降低室內(nèi)空調(diào)的用電量，它還將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，以滿足建筑內(nèi)部房間的電力消耗需求。

3 結(jié)論與展望

太陽能作為一種新型能源，資源豐富，清潔，無污染，可再生。在實(shí)際的應(yīng)用中將太陽能和建筑之間科學(xué)合理的結(jié)合能夠?qū)⒔ㄖ慕档停源藖韺?shí)現(xiàn)節(jié)能減排的效果，其作為今后最為主要的建筑節(jié)能方式之一。其中，與太陽能熱技術(shù)相比，太陽能光伏技術(shù)，由于其高度集成和離網(wǎng)發(fā)電和便利存儲(chǔ)等技術(shù)優(yōu)勢，未來建筑節(jié)能設(shè)計(jì)和應(yīng)用所起的作用變得越來越重要。因此需要加強(qiáng)有效研究和分析。

太陽能建筑的應(yīng)用似乎有著非常廣闊的前景。所以政府應(yīng)及時(shí)出臺相關(guān)政策，支持太陽能技術(shù)的推廣，社會(huì)各界也應(yīng)積極投資太陽能技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。房地產(chǎn)開發(fā)商也應(yīng)該根據(jù)情況積極投資和開發(fā)太陽能建筑，這樣中國就可以在太陽能建筑上從上到下擰成繩索。共同努力，為利用太陽能技術(shù)創(chuàng)造良好環(huán)境。

雖然中國擁有較高的資源儲(chǔ)備，但中國人口眾多，特別是在資源嚴(yán)重消耗的情況下，大力發(fā)展太陽能已成為一個(gè)重要內(nèi)容。它是中國可持續(xù)發(fā)展道路的重要組成部分。全球環(huán)境問題最終將得到改善，人們自身的生活質(zhì)量將得到改善。

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