太陽能在建筑中的應(yīng)用

陳況峰

摘??要：隨著世界能源形勢(shì)的日益嚴(yán)峻，能源成為了各國的生存之本，我國一直也在致力于減少一次性能源的消耗，加大可再生能源的利用，隨著我國近幾年綠色發(fā)展的理念不斷地在推進(jìn)，清潔能源和可再生能源的利用技術(shù)上也取得了很大的發(fā)展和進(jìn)步，我國的能源消耗中大部分都是以煤炭為主，因此帶來地污染問題也很嚴(yán)重，所以我國提出了要減少煤炭的利用與開采，大力發(fā)展可再生能源和清潔能源，由于我國的建筑物超過百分之九十五的建筑為高能耗建筑，所以可再生能源在建筑中的應(yīng)用也得到了社會(huì)越來越大的關(guān)注，而且我國跨度大，幅員遼闊太陽能資源十分的豐富，這樣給我們?cè)谔柲芗夹g(shù)的利用提供了很好的條件。

關(guān)鍵詞：太陽能;建筑;應(yīng)用

1.太陽能熱水系統(tǒng)

太陽能熱水系統(tǒng)是我們生活中最常見的一種太陽能的利用形式，同時(shí)也是我國目前在這一方面最為成熟的一種技術(shù)，它是把太陽能轉(zhuǎn)化為熱能供人們進(jìn)行生活和生產(chǎn)，該種技術(shù)的原理就是把太陽輻射收集起來與冷水進(jìn)行熱量交換，從而使冷水加熱，冷水被加熱以后進(jìn)入保溫水箱被收集起來，以供人們的利用。目前太陽能熱水系統(tǒng)發(fā)展迅速，太陽能集熱器也越來越先進(jìn)，而且在建筑中的應(yīng)用也與建筑的設(shè)計(jì)越來越一體化，不僅不影響建筑的美觀性而且還取代了老舊太陽能集熱器對(duì)建筑的影響，在經(jīng)濟(jì)方面不僅節(jié)約對(duì)土地的使用，同時(shí)也不需要另外敷設(shè)管道，大大地減少了初投資。目前的太陽能集熱器比起原來的集熱器大大地提高了對(duì)屋頂面積的使用效率，同時(shí)也使資源的利用效率得到了提升，現(xiàn)在的集熱器大多數(shù)為平板形式，在提高屋面的使用效率的同時(shí)也提高了太陽能的利用效率，而且有些時(shí)候太陽能集熱器可以代替某些屋頂?shù)母采w層，從而減少了成本。2008年在北京奧運(yùn)會(huì)的奧運(yùn)村就采用了太陽能熱水系統(tǒng)，在奧運(yùn)村屋頂安裝了6000平米的太陽能集熱器，在奧運(yùn)會(huì)結(jié)束以后這個(gè)系統(tǒng)可以為2000戶左右的居民提供生活熱水的保障，一年可以節(jié)省500萬度電，減少3800萬噸二氧化碳的排放，不僅減少溫室氣體的排放，這樣也減少了化石能源的消耗，也沒有噪音地污染，從中也可以看出太陽能集熱系統(tǒng)具有比較靈活的應(yīng)用性能。

2.太陽能采暖

太陽能的利用不止可以給建筑供應(yīng)生活用水，還可以進(jìn)行冬季的采暖。太陽能低溫水地板輻射系統(tǒng)，以新疆地區(qū)為例，新疆地區(qū)冬季漫長，但是太陽能資源十分豐富，由于新疆地區(qū)的農(nóng)戶常年以燒煤為主進(jìn)行采暖，所以使用太陽能低溫水地板輻射系統(tǒng)不僅可以減少化石能源的消耗，還可以減少污染，提高清潔能源的利用。太陽能集熱系統(tǒng)是開式集熱系統(tǒng)，通過通氣管與大氣相連來維持壓力的恒定。集熱器中流過的介質(zhì)采用能耐嚴(yán)寒的防凍液，通過補(bǔ)水箱保證集熱器的流體介質(zhì)是滿運(yùn)作狀態(tài)。太陽能集熱系統(tǒng)中太陽能集熱器采用熱管式真空管太陽能集熱器，因?yàn)槠桨寮療崞鲿?huì)產(chǎn)生導(dǎo)熱和對(duì)流散熱兩種熱損失的形式，而真空式不僅可以避免這樣的形式，還可以提高集熱器的抗冰雹的破環(huán)能力。集熱屋面式太陽能采暖系統(tǒng)，是把集熱器放到向陽的屋面，通過對(duì)流動(dòng)的冷空氣進(jìn)行加熱而進(jìn)行采暖，但是這樣的系統(tǒng)會(huì)受到天氣的影響，比如被稱為霧都的成都就不適合采用太陽能系統(tǒng)，這種屋面式的系統(tǒng)在冬季可以進(jìn)行供暖，在夏季的夜晚對(duì)建筑內(nèi)部可進(jìn)行降溫，以內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建筑館圖書館門口為例，雖然不是一個(gè)完整的太陽能供熱系統(tǒng)，但是在門口搭建了一個(gè)類似于這樣系統(tǒng)的一個(gè)玻璃房通過對(duì)太陽能的利用，在夏季可以明顯地感覺到在不用開空調(diào)的情況下也很涼爽，冬季圖書館門開著仍然感覺不到冷，不僅可以節(jié)約電的消耗，而且可以滿足人們所需的舒適度，但是集熱屋面式系統(tǒng)需要設(shè)置輔助熱源，因?yàn)橐坏┒煊蟹e雪的覆蓋，供熱效果會(huì)受到很大的影響，但是去年在北京大興的一座近能零耗建筑采用的集熱屋面式供熱系統(tǒng)，加裝了光伏發(fā)電技術(shù)，不僅可以供應(yīng)日常生活的用電而且在有積雪覆蓋的時(shí)候，還可利用電加熱對(duì)屋頂?shù)姆e雪進(jìn)行消融，從而直接避免了積雪的影響。自然循環(huán)式太陽能采暖系統(tǒng)是不需要外部動(dòng)力介入而進(jìn)行的一種冷熱水熱量自然交換的形式，該系統(tǒng)利用的是熱水自動(dòng)上升，冷水自動(dòng)下降的原理，使冷熱水進(jìn)行自然的循環(huán)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，不需要加裝水泵，不僅節(jié)約電能而且初投資也小適用于采暖負(fù)荷小的建筑，而強(qiáng)制循環(huán)式太陽能采暖系統(tǒng)，該系統(tǒng)是熱水和冷水為兩個(gè)循環(huán)，冷熱水熱量在換熱器進(jìn)行交換，水的循環(huán)通過水泵提供的動(dòng)力來循環(huán)，這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是效率高，換熱效果好，而且更加的節(jié)能環(huán)保。

3.太陽能發(fā)電

在我國大多數(shù)的電力供應(yīng)來源都是火力發(fā)電廠，火力發(fā)電雖然現(xiàn)在的技術(shù)也非常的先進(jìn)，對(duì)煤炭的燃燒效率也很高，但是終究是化石能源的燃燒，帶來地污染是不可避免的，我國的城市用電量需求是非常大的，比如亞洲最大的火力發(fā)電廠呼和浩特托克托縣火力發(fā)電廠就是用來供應(yīng)北京，天津等城市的電力需求。太陽能發(fā)電用于公共建筑目前在我國還是非常少的，雖然我國的資源儲(chǔ)量總體非常的大但是由于我國人口眾多，平均人員資源量較低，所以可再生能源的發(fā)展是一個(gè)必然的趨勢(shì)，尤其是太陽能發(fā)電有非常大的前景，太陽能發(fā)電安全可靠沒有污染，而且無噪音，沒有振動(dòng)，無須消耗化石能源，無須假設(shè)電桿等輸電地設(shè)施，不僅節(jié)約投資還可以減少公共資源的使用。由于太陽能發(fā)電系統(tǒng)白天的發(fā)電量大，夜晚幾乎沒有發(fā)電，所以在白天可以將負(fù)荷以外的電量儲(chǔ)存起來，在夜晚進(jìn)行使用，由于太陽能發(fā)電系統(tǒng)是獨(dú)立于市政電網(wǎng)的，所以可以將太陽能發(fā)電系統(tǒng)作為備用電源或者用來作為調(diào)峰電源，作為備用電源是一個(gè)很好的方案，因?yàn)槲覀內(nèi)粘４蠖鄶?shù)的獨(dú)立備用電源都是燃油發(fā)電機(jī)，燃油發(fā)電機(jī)不僅需要消耗石油還要排出廢氣，不僅運(yùn)行的價(jià)格昂貴而且運(yùn)行的噪地也很大，在各方面都比不上太陽能發(fā)電系統(tǒng)。

結(jié)論：隨著化石能源的日益消耗，國家與國家競爭能源的形勢(shì)也越來越緊張，能源是一個(gè)國家工業(yè)體系的血液，更是一個(gè)國家發(fā)展向前的動(dòng)力，國家的前進(jìn)是離不開能源的，隨著國家的發(fā)展能源結(jié)構(gòu)也在發(fā)生著巨大的改變，隨著我們國家提出了既要綠水青山就是金山銀山的綠色發(fā)展理念，我們的可再生能源或者說清潔能源得到了國家的重視，雖然我國的太陽能技術(shù)得到了長足的發(fā)展，但是我們比起國外還是有一些差距，我們要正視差距，盡快地發(fā)展我們的可再生能源的產(chǎn)業(yè)鏈，減少對(duì)化石能源和石油的過度依賴性，不過隨著我們先進(jìn)發(fā)展理念的提出，我們的太陽能技術(shù)產(chǎn)業(yè)必將得到長足的進(jìn)步，而且必將會(huì)為以后的發(fā)展提供更多的清潔能源，也必將為我國能源結(jié)構(gòu)的改革做出更大的貢獻(xiàn)，在一次性能源的不斷的大量的消耗下，可再生能源在將來的發(fā)展過程必將一步一步地代替一次性能源的主導(dǎo)地位，也必將成為我們?nèi)祟愐院笠恢卑l(fā)展下去的不竭動(dòng)力，所以可再生能源的發(fā)展必將有廣闊的前景，尤其我國的太陽能資源十分的豐富，這一優(yōu)勢(shì)也將推動(dòng)我們的技術(shù)快速地發(fā)展，只有解決我們能源短缺的問題，我們才會(huì)有可持續(xù)地發(fā)展，同時(shí)為實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的治理和保護(hù)也會(huì)做出突出的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

（1）學(xué)術(shù)期刊

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[2] 新疆嚴(yán)寒地區(qū)農(nóng)村住宅太陽能采暖設(shè)計(jì)的研究?徐鑫?李潔?武曉偉?石河子大學(xué)水利建筑工程學(xué)院?2019

[3] 太陽能供熱在住宅建筑中的應(yīng)用研究?王淑玲（山東建筑大學(xué)，山東?濟(jì)南?250101）2019

[4] 光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展與前景分析彭科翔?郭少臣?李智毅?鄭寰?陳秀偉?高天宇2020

（2）中國會(huì)議

[1] 淺談太陽能光伏發(fā)?電在公共建筑?中的應(yīng)用?李瑞?中國建材?國?際?工程集團(tuán)有限公司/蚌埠玻璃工?業(yè)設(shè)計(jì)研究院?2012中國會(huì)議