太陽(yáng)能作為綠色能源在建筑中的應(yīng)用研究

胡興華

摘要：太陽(yáng)能是一種綠色可再生能源，也是人類生活、社會(huì)發(fā)展最理想的能源之一。太陽(yáng)能具有無污染、無噪音以及安全環(huán)保等特征，既是未來最具有發(fā)展?jié)摿Φ男滦湍茉?，也是未來全球能源結(jié)構(gòu)的主流方向之一。長(zhǎng)期以來，我國(guó)一直致力于開發(fā)和利用太陽(yáng)能，將太陽(yáng)能應(yīng)用到整個(gè)建筑領(lǐng)域之中，從而降低建筑耗能。建筑耗能是我國(guó)三大耗能之一，90%以上的建筑都屬于高能耗建筑，加之我國(guó)人口基數(shù)較大，人均能源占有量遠(yuǎn)低于世界水平。雖然經(jīng)濟(jì)發(fā)展比較快，但是能源消耗的速度以及用量更多。

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能;綠色能源;建筑;應(yīng)用

1節(jié)能技術(shù)在綠色建筑工程中的應(yīng)用重要性

綠色建筑本質(zhì)上是一種以節(jié)能環(huán)保為核心內(nèi)容的新型建筑，它以高效節(jié)約資源、有效整合人、建筑與環(huán)境關(guān)系的優(yōu)勢(shì)為基礎(chǔ)。其最終目標(biāo)是提高建筑質(zhì)量。它需要嚴(yán)格的設(shè)計(jì)方案，高水平的節(jié)能建筑技術(shù)和高水平的建筑材料，如使用水循環(huán)系統(tǒng)、太陽(yáng)能、大氣能源等新技術(shù)，高效、適宜的居住空間，人與自然和諧共處。采用節(jié)能技術(shù)可以降低建筑能耗，減少建筑垃圾的產(chǎn)生，減少建筑噪聲污染，降低建筑成本。有利于保護(hù)資源環(huán)境，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)建筑業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。

2節(jié)能技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用現(xiàn)狀

為了盡量減少建筑物的初期建設(shè)投資，目前我國(guó)大部分建筑物的能源消耗偏高，因此，國(guó)內(nèi)致力于降低建筑能耗的學(xué)者，把大部分的研究精力投放于將樓宇的實(shí)際情況和具體的節(jié)能技術(shù)相結(jié)合，并針對(duì)遇到的問題給出具體的改造方案。這對(duì)建筑進(jìn)行節(jié)能改造是大勢(shì)所趨，部分地區(qū)政府也會(huì)提供一定的資金補(bǔ)貼用于建筑節(jié)能改造項(xiàng)目。

我國(guó)很多的學(xué)者已經(jīng)對(duì)國(guó)內(nèi)有關(guān)建筑節(jié)能的情況做了相關(guān)的調(diào)研和總結(jié)。郭霞、劉玉明等人以北京市為例，總結(jié)了目前北京市既有建筑節(jié)能改造的現(xiàn)狀，并將節(jié)能改造中存在的問題進(jìn)行分析，提出通過制定和完善地方性建筑節(jié)能法規(guī)以及實(shí)施超額定能耗加價(jià)收費(fèi)的制度進(jìn)一步降低建筑能耗，實(shí)現(xiàn)從高能耗建筑到低能耗建筑的轉(zhuǎn)型。

田順、曲繼曉調(diào)研了寒冷地區(qū)公共建筑節(jié)能現(xiàn)狀，收集了550個(gè)樣本建筑的能耗值，樣本類型中以酒店和辦公建筑居多。對(duì)寒冷地區(qū)公共建筑的能耗值做出統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)大部分既有公共圍護(hù)結(jié)構(gòu)并不能達(dá)到現(xiàn)有的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，且對(duì)這些既有建筑進(jìn)行全面改造難度很大。通過建立DeST模型，對(duì)既有公共建筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造并通過計(jì)算分析圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能改造方案的可行性，降低了公共建筑物的能耗值。分析研究寒冷地區(qū)改造既有公共建筑物三類典型圍護(hù)結(jié)構(gòu)的潛力，找出對(duì)于該類地區(qū)節(jié)能改造的重點(diǎn)，為寒冷地區(qū)公共建筑物節(jié)能改造提供參考和方向。

盧雙全對(duì)既有建筑節(jié)能改造進(jìn)行了外部性分析，并研究我國(guó)現(xiàn)有的對(duì)于建筑節(jié)能改造的激勵(lì)政策，闡述了既有建筑節(jié)能改造可以對(duì)環(huán)境起到很好的保護(hù)作用，并且有利于我國(guó)能源的長(zhǎng)期發(fā)展。主要對(duì)建筑節(jié)能的外部性原理以及節(jié)能技術(shù)進(jìn)行了研究，并給出了一些能夠促進(jìn)建筑改造的激勵(lì)政策。

尹婧主要針對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)、太陽(yáng)能利用等方面的節(jié)能方案進(jìn)行研究，給出在建筑節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域的未來發(fā)展方向。通過對(duì)建筑物具體的圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行節(jié)能分析，針對(duì)不同的圍護(hù)結(jié)構(gòu)給出了不同的節(jié)能方案，并研究了有關(guān)節(jié)能技術(shù)在建筑設(shè)備中的應(yīng)用，全方位描述了建筑物內(nèi)外各方面節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用。

3太陽(yáng)能促進(jìn)綠色建筑發(fā)展的有效措施

3.1太陽(yáng)能采暖

太陽(yáng)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(yáng)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(zhǎng)，但是太陽(yáng)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(yáng)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(yáng)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(yáng)能集熱系統(tǒng)中太陽(yáng)能集熱器采用熱管式真空管太陽(yáng)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(yáng)能采暖系統(tǒng)，是把集熱器放到向陽(yáng)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(yáng)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(yáng)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(yáng)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(yáng)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(jiǎn)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(yáng)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。

3.2實(shí)現(xiàn)主動(dòng)式和被動(dòng)式太陽(yáng)能建筑

綠色建筑中，太陽(yáng)能建筑采暖主要分為主動(dòng)式、被動(dòng)式這兩種。前者是利用專門的集熱設(shè)備獲取、儲(chǔ)存、利用太陽(yáng)能，將熱媒以熱量的形式通過供暖設(shè)備供應(yīng)到建筑內(nèi)的每一戶上，實(shí)現(xiàn)資源的合理分配。然而，由于太陽(yáng)能還無法實(shí)現(xiàn)持續(xù)性采集與轉(zhuǎn)換，還需要使用輔助系統(tǒng)來保證太陽(yáng)能采暖的連續(xù)性與穩(wěn)定性，正是因?yàn)橹鲃?dòng)式太陽(yáng)能建筑采暖其設(shè)計(jì)建設(shè)過于復(fù)雜，技術(shù)要求較高，才會(huì)出現(xiàn)投入成本大且維護(hù)費(fèi)用高等情況。在此背景下，可以提倡被動(dòng)式太陽(yáng)能建筑，在不使用其他輔助能源的情況下，建造過程中合理布置好建筑方位以及建筑構(gòu)件，改變自身構(gòu)造從而避免追加常規(guī)能源來調(diào)節(jié)室內(nèi)氣溫，其集熱方式以及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用、造價(jià)等都能滿足人們的心理預(yù)期，節(jié)能效果也最為顯著。因此，為促進(jìn)綠色建筑發(fā)展，太陽(yáng)能在建筑中的應(yīng)用，應(yīng)以被動(dòng)式太陽(yáng)能建筑為主，主動(dòng)式太陽(yáng)能建筑采暖為輔，有效使用高效隔熱材料、儲(chǔ)能材料等，合理儲(chǔ)存照射進(jìn)建筑內(nèi)部的太陽(yáng)能，提高太陽(yáng)能技術(shù)推廣的可行性。

3.3推進(jìn)光伏建筑一體化

太陽(yáng)能在建筑中的應(yīng)用，最為關(guān)鍵的一部分，就是實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)化。實(shí)現(xiàn)光伏建設(shè)一體化，則是將常規(guī)的光電材料附加到建筑物上，使得太陽(yáng)能光電池與建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、建筑材料有機(jī)融合。在利用屋頂、側(cè)墻以及窗戶安裝光電轉(zhuǎn)換裝置的同時(shí)，將電池作為建筑的維護(hù)結(jié)構(gòu)，與建筑構(gòu)建成一個(gè)整體，有機(jī)的結(jié)合體，從而最大化地利用光電轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)建筑供能。

3.4選擇更優(yōu)的節(jié)能材料

施工隊(duì)對(duì)綠色建筑材料選擇的最基本依據(jù)的分析表明，大多數(shù)材料都過于安全。其目的是盡量減少建筑材料對(duì)建筑施工的負(fù)面影響，進(jìn)一步提高建筑工程的安全性。環(huán)保材料對(duì)材料本身的要求比施工效率高。最明顯的是建筑材料的使用和使用程度。一般不選用一次性建筑材料。總之，大多數(shù)綠色建筑材料不含污染物，可重復(fù)使用。一個(gè)主要特點(diǎn)是加強(qiáng)對(duì)人類健康的保護(hù)。綠色建材不選擇一次性使用的建材，這不僅會(huì)增加項(xiàng)目融資壓力，而且對(duì)我國(guó)建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展也非常不利。這很容易造成不必要的資源浪費(fèi)，在很大程度上節(jié)約了建筑施工資源，甚至促進(jìn)了建筑工程的創(chuàng)新。綠色建筑材料與建筑的使用，在很大程度上取決于我國(guó)現(xiàn)代社會(huì)對(duì)小康化生活水平的提高，增強(qiáng)生態(tài)觀念在建筑材料選擇上的合理調(diào)整，以及大多數(shù)建筑工程的可持續(xù)發(fā)展。建筑是以人們的生活為中心，從擴(kuò)大、選擇綠色建筑材料，在很大程度上取決于他們的健康和心理需求，建筑的重心幾乎完全是綠色建筑。對(duì)于既具有生態(tài)功能又具有生態(tài)功能的建筑材料，最常用和最有效的兩類是墻體材料和新型材料。墻體材料和新材料是建筑中兩種綠色建筑材料中最重要的原材料，但新材料的兩個(gè)層次的成分往往對(duì)建筑提出更高的要求。

結(jié)語(yǔ)

總之，綠色建筑逐漸受到人們的歡迎和重視。在建筑業(yè)未來的發(fā)展中，必然會(huì)出現(xiàn)更節(jié)能的技術(shù)，建筑業(yè)將在節(jié)能環(huán)保的方向上不斷完善和優(yōu)化。積極改進(jìn)創(chuàng)新，加強(qiáng)節(jié)能新技術(shù)應(yīng)用，加強(qiáng)施工過程控制，杜絕浪費(fèi)，嚴(yán)格規(guī)范施工質(zhì)量。全面提高綠色建筑的整體建設(shè)水平。

參考文獻(xiàn)：

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[2]盧雙全.建筑節(jié)能改造的外部性分析與激勵(lì)政策[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2007（4）：43-46.

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