太陽能技術在建筑設計中的應用淺析

孫志銀

【摘要】能源是人類社會求生存和發展的物質基礎，而以石油、煤炭等為基礎的常規能源體系曾經極大程度的推動并促進了人類社會的發展，但這些常規的能源體系的過度開發直接導致了環境污染，為了可持續發展，我們應該充分開發和利用潔凈能源。

【關鍵詞】太陽能；建筑；能源

一、可持續發展太陽能在未來能源結構中的地位

國際能源機構預測，經濟的發展離不開資源，目前全世界最常用的還是化石類能源，但隨著經濟的發展，煤炭和石油需求量越來越大，終有一天會枯竭。不同能源機構對世界能源供應情況的預測數據各有所不同，但基本結論都是相似的。即全世界的煤炭只能用220年，在未來短時期內化石類能源在能源供給結構站占據很大的比例，但隨著科學技術的發展，可再生能源將逐漸替代化石類能源，并在2030之后開始逐漸進入大規模應用，隨著經濟的持續發展，可再生能源將在能源資源中占據越來越大的比例。與有限的化石燃料能源相比，太陽能堪稱最為理想的可再生能源之一。隨著太陽的輻射輸出，光子能量完全可以轉換成各種人類需要的能源。尤其是光能轉換為最常見也是最高級的電能，而電能則可以轉化為動能、熱能等其它形式的能源。也就是我們只要充分利用自然界中最豐富的太陽能，完全可以滿足人類的生活和生產需求。

二、太陽能被充分利用的必然性

現代工業革命開創了現代文明，然而它都是建立在大規模開采和使用化石燃料的基礎上的。“石油是工業的血液，煤是工業的糧食”是這一現狀的最好詮釋。化石燃料作為不可再生能源，之前的大規模開采和使用，已使化石資源日益枯竭，它已逐漸不能滿足日益增長的經濟需求，還誘發了不少國家之間、區域之間的政治經濟糾紛，甚至引起沖突和局部戰爭。雖然我國礦物能源資源的儲量是比較豐富，然而人均能源資源只有世界人均能源資源的二分之一左右。從能源消費結構來看， 我國是世界上最大的煤炭消費國，而根據大概的估計，我國的煤炭資源只能開采80年，而石油資源只能開采20年。1997年我國正式成為了《京都議定書》簽約國，但其影響和約束，限排壓力很大。我國的火力發電，尤其是煤炭發電極大程度的受到了限制。隨后我國也正式加入WTO，我國的經濟迎來了一個新的機遇，同時我國也正式步入了工業化中期，即重化工業階段，其能源需求量和消耗量也將快速的增長。從環境保護方面來講，化石能源的利用已造成了嚴重的環境污染，溫室效應、酸雨等環境問題接踵而來，尤其是溫室效應是全人類所面臨的環境問題。為了可持續發展我們必須尋求新的可再生的綠色能源，太陽能作為自然界最豐富的潔凈能源，而我國全年輻射總量為917—2333kW·h/m2，是世界上太陽能資源豐富的國家之一，因此太陽能是我國可再生能源的首選。

三、太陽能的利用方式

目前太陽能的利用方式可分為光-熱轉換、光-電轉換、光-化學轉換。其中最成熟的就是光-熱轉化和光-電轉化。而光-化學轉換尚處于研究開發階段，這種技術包括半導體電極產生電而電解水產生氧，利用氫氧化鈣或重金屬氫化物熱分解儲能形式。太陽能制氫問題解決了，才有真正意義上的氫利用，這將是引起時代的變革。

四、太陽能在建筑設計中的應用

目前建筑業是經濟發展的重要產業，也是消耗能源較多的行業。尤其是現在住宅不僅僅是一個遮風避雨的場所，人們所追求的是建立在自然環境持續和諧發展基礎上的優越的生活環境，即建筑中充分利用綠色能源、盡可能的減少建筑的能源消耗，在保護環境的根本前提下盡可能的因地制宜，合理利用當地的優勢條件發展合宜建筑。 太陽能作為綠色潔凈能源的使用對建筑行業來說是一種全新的發展思路。目前太陽能在建筑設計中的應用主要有太陽能發電、太陽能熱水器、太陽能空調及太陽能暖氣等，至于太陽能發電在建筑中的應用因其技術限制，導致造價太高，不太適合廣泛的推廣。下面我們將著重論述太陽能熱水系統。 太陽能熱水器是太陽能技術在建筑設計中應用的最廣泛的綠色能源。太陽能熱水系統主要是由太陽能集熱系統和熱水供應系統構成，包括了太陽集熱器、貯水箱、循環管道、支架、控制系統、熱交換器、水泵設備和福建。其中太陽能集熱系統又是太陽能熱水系統特有的組成部分，是太陽能是否能得到合理利用的關鍵。那么怎樣充分利用太陽能，充分發揮太陽能熱水系統的功效呢？

第一，首先我們在思維上要接受綠色建筑的概念，在建筑設計階段就要把潔凈能源的創意和思維與建筑的設計相結合。

第二，前面提到太陽能集熱系統是太陽能利用的關鍵，因此我們在建筑設計中要運用太陽能熱水系統的話，我們首先要做的就是尊重權威的質檢部門出局的檢測報告，在結合數據中的性能參數，再根據建筑物所在地的太陽能資源與氣象條件進行優化設計，確保太陽能集熱系統的長期穩定運行。

第三，太陽能熱水系統已形成了成熟的理論系統和實際構照，但很多傳統的建筑沒有給太陽能熱水器預留空間。這會阻礙太陽能熱水器的推廣和發展，因此在設計建筑時要充分考慮到太陽能熱水器預留空間。第四，為保證太陽能熱水系統的設計合理，建筑設計單位和太陽能熱水系統設計單位都應共同參與設計。同時太陽能熱水器的安裝應該要滿足建筑功能和建筑防護要求，做到太陽能熱水器和建筑有機結合，與周圍環境想協調。總結：建筑是國民經濟的主要支柱，而能源也是國民經濟的命脈。隨著常規能源的日益枯竭和因過度開發帶來的系列環境問題，我們應該堅持走可持續發展道路，加快技術研究，充分開發和利用太陽能。

參考文獻

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