太陽能在建筑設計中的應用

【摘 要】對太陽能能源的利用與開發，是一舉兩得的事情，既滿足對能源的需求，又取得了很好的節能以及環保效益。太陽能與建筑物的結合，是對太陽能的更有效的利用。筆者對太陽能技術在建筑中的應用進行了簡單的探討。希望對以后的太陽能的應用有所幫助。

【關鍵詞】太陽能；建筑設計；應用

一、引言

在可再生的所有能源當中，太陽能是一種性能卓越的清潔能源。它是取之不盡用之不竭的，并且對環境零污染。有關數據計算得出，每年僅我國陸地表面對太陽能的接收量若轉換成用煤量大約相當于1700億噸標準煤燃燒產生的能量。對太陽能的利用與開發在建筑行業中的應用前景十分廣闊，對個人以及社會的生活質量的提高有很重要的影響，因此，太陽能走入建筑領域是建筑行業可持續發展的必然選擇。

二、太陽能與可持續發展

國際能源機構對目前經濟與能源的結構和發展狀態進行了評估，預測了資源是經濟可持續發展的根本，化石類能源是現代人類生存生活中必不可少的和應用最多的能源，并根據全世界對此類能源的開采情況來看，終有一天會面臨枯竭。而與此同時經濟的發展以及人們的生活均對煤炭和石油需求量在加大。不同能源機構給出的數據結果不盡相同，但基本結論已經得出。綜合各個數據，得出結論可表述為：全世界的煤炭資源在現有的消耗速度下，大約能維持220年，在未來的一段時間內，化石類能源在能源的使用將會占據很大的比例，但科學技術的發展將會使化石類能源被可再生能源慢慢取代。在社會發展的今天，能源的調整目標是使可再生能源在能源的使用中占據最高的位置，并希望在2030可再生能源投入大規模應用中。與有限的化石類能源相比較，由于太陽能符合可持續發展的含義，當之無愧的成為了最理想的能源。太陽輻射出的光子能量是一種可用性非常高的能源，能轉換成人類生活所需的各種能源，例如可以實現光向熱能、機械能、電能等的轉化。換言之，只要我們充分的認識到太陽能的作用，并充分利用好太陽能，可以完全達到人類的生活以及生產的需求，是能源以及經濟可持續發展的保障。

三、太陽能技術的應用原則

設計合理的建筑，一般滿足“綠色建筑”的基本原則，但并非應用了太陽能技術就可以被稱作“綠色建筑”。要想滿足“綠色建筑”的定義，建筑在運用太陽能時，應注意以下原則：

1、能夠節約建筑的能耗。這個條件一般較容易滿足，因為太陽能建筑的能量來源是取之不盡用之不竭，源源不斷的太陽能，對常規能源進行代替使用，無疑是節約的。通過對建筑的合理設計，是建筑能利用太陽能與某些設備的綜合聯合使用，滿足采光、供暖、儲熱、發電等用戶居住的需要。

2、能夠節約資源消耗。對于太陽能建筑，其結構以及材料本身就可以作為環境循環系統的一部分，能促進對能源材料的循環使用，大大減少了人工調節的手段不可避免的帶來的對資源的消耗以及生態環境的破壞。

3、尊重環境。太陽能的應用，一定程度上解決了建筑行業的環境污染問題，太陽能建筑的運營過程中不會產生對周圍環境有破壞作用的污染，十分符合環保的概念。

4、能夠滿足用戶的要求。太陽能在減少采光能耗的同時，還能給人以生活的美感與舒適感，并且對人類的健康非常有幫助。而人工采光既增加了能耗，也到達不了美感與舒適感。

5、設計與自然結合。太陽能建筑時要充分考慮建筑所在場地的氣候，主要是利用自然資源，節省能源的最佳手段。在建筑的設計時，充分利用一年四季的不同的氣候特點，以及早晚溫差的情況，在炎熱的地區形成“自然冷房”，在寒冷地區或冬季，形成“自然暖房”。

6、要有樂觀的設計觀。將以上所有的原則在同一建筑中綜合體現出來是非常困難的，但是對于太陽能建筑行業來說，這些原則就是太陽能建筑的未來發展期望。

四、太陽能在建筑設計中的應用

建筑業是目前經濟發展中的經濟支柱，也是能耗巨大的行業。隨著人們生活水平的提高。建筑提供的不僅僅是一個住所，還是一種生態的健康的生活環境。太陽能建筑是建筑行業的新思路，也是可持續發展戰略中建筑行業的必然發展方向。到目前為止，太陽能在建筑中的主要應用有太陽能發電、太陽能空調、太陽能熱水以及太陽能暖氣等等。但由于技術和成本的限制，太陽能技術的應用并未得到廣泛的應用。

（一）太陽能熱水技術的應用

1、樹立綠色建筑的思維，綠色建筑的設計原則我們在上文中已經進行了簡單的介紹，在設計建筑時，要把潔凈能源的創意以及思維運用到建筑設計中去。

2、太陽能的集熱系統是太陽能技術成功的關鍵，因為我們若要在建筑中引入太陽能熱水系統，我們首先要遵循權威的質檢部門出具的檢測報告。根據給出數據的性能參數，結合建筑環境及其所在地的太陽能資源以及氣候條件進行優化設計，使太陽能系統能夠長期穩定的工作。

3、由于對太陽能熱水系統的重點發展，太陽能熱水系統已經形成了成熟的理論系統和實際構造，但目前最大的矛盾是傳統的建筑并沒有預留空間給太陽能熱水器，對太陽能熱水器的發展起到了嚴重的阻礙作用，因此在以后的建筑設計中，要充分考慮太陽能裝置的安放，為太陽能的推廣提供空間。

4、使用共同設計原則。太陽能技術的發展時間并不是很長，在發展過程中對人才的培養沒有特別到位，對于建筑設計和太陽能概念的復合型人才嚴重缺少，為了達到最好的設計效果在設計時，盡量使建筑設計單位和太陽能熱水系統設計單位共同參與到太陽能建筑的設計中，使太陽能系統與建筑系統得到有機的結合，融為一體。

（二）太陽能對電能的提供

圖一 太陽能設備提供電能原理圖

太陽能技術提供電能的原理圖如圖所示：這是為樓房的某些部分提供電能的裝置圖。但其造價昂貴以及使用維護費用不菲，所以在實際中得不到廣泛的推廣。

（三）太陽能在城市中的應用

建筑密度對日照間距以及生活壞境有較大影響，適當的建筑間距能夠使住戶得到良好的光照條件。所以在城市設計中要將太陽能技術的應用納入整體考慮。例如大功率光電 PV 系統在住宅新區規劃中的應用，通過電業系統的全面安裝實現，電 PV 系統實現了其標準化以及預制化。

五、結語

隨著過度開發帶來的環境以及社會問題日益加重，常規能源日益走向枯竭。可持續發展的道路是我們當下唯一的選擇。對太陽能的應用是符合我國的國情的，也是科學發展的成果，對太陽能充分開發的技術研究是我們當下最重要的任務。

參考文獻：

[1]田德武. 淺議綠色能源在住宅中的應用[J]. 建筑節能， 2009，（02） .

[1]吳潮瑋. 太陽能技術在建筑中的應用[J]. 黑龍江科技信息， 2011，（20）

[2]寇清清. 淺談太陽能建筑的應用與前景[J]. 黑龍江科技信息， 2011，（23）