太陽能在建筑中的應用

【摘要】能源緊張日益成為制約我國經濟進一步發展的瓶頸問題，加強太陽能的開發利用為問題的解決開拓了新的思路。介紹了太陽能利用的常見形式和方法，并對我國太陽能工業發展中出現的問題及其解決方案進行了探討。

【關鍵字】太陽能；清潔能源；建筑 ；技術

太陽能作為一種取之不盡，用之不竭的清潔能源，具有安全、無污染、可再生和分布范圍廣等特點，越來越受到人們的重視，是今后替代普通能源發展的戰略性能源。早在1999年召開的世界太陽能大會上就有專家提出，當代世界太陽能科技發展太陽能應用有兩大趨勢：一是光電與光熱結合；二是太陽能與建筑的結合。在建筑上我們也逐漸的用上了太陽能。什么是太陽能建筑呢？太陽能建筑在中國已經歷了幾十年的發展。現在，太陽能技術除被動技術外，還發展了主動技術，這主要表現在太陽能光熱利用和太陽能光電利用兩個方面。光熱利用主要是用于采暖和制冷，根據利用溫度的高低分為高溫利用、中溫利用和低溫利用。工程供熱主要是太陽能高溫利用，日常的生活熱水供應主要是低溫利用。太陽能光電技術主要是利用單晶硅或多晶硅將光能轉化為電能，一般用于航天飛機、空間站或邊遠地區。太陽能建筑的光電利用，主要是用來實現太陽能照明。還有就是太陽能集熱器，通過它為建筑提供必要的生活熱水。

目前世界各國都在實施自己的“陽光計劃”，如2005年德國政府就宣布推行“十萬屋頂”計劃，即在建筑物頂部大規模地鋪設太陽能發電裝置，既節省電力又利于環保。太陽能開發利用的主要形式是光熱利用和光伏發電。經過這么多年的不懈努力，太陽能利用技術日臻完善，目前我國太陽能在建筑中的應用技術大概可以分為以下五個方面。

1.太陽能照明技術

太陽能照明技術在我國已經大范圍應用起來，它具有不用敷設線路、不受變電站遠近限制，尤其適用于邊遠的山區、江、河、湖、海中的孤島照明，它利用高效節能的LED面光源或點光源實現室內的白、晝照明，多種多樣、造型各異的太陽能室外燈具還可實現夜間公園、景區、道路、廣場以及廣告照明，既節約了能源又美化了環境。

2.太陽能光伏發電板與建筑的集成技術

該技術是指將太陽能光伏發電板安裝在建筑物的屋頂或向陽墻面上，同時滿足結構維護和太陽能發電的功能要求。目前我國已有太陽能光伏幕墻的試點建筑，太陽能光伏幕墻是將太陽能電池與各類普通建筑玻璃結合制成可以發電建筑材料，產品包括各種晶體硅與非晶體硅太陽能光伏夾層玻璃、晶體硅與非晶體硅太陽能光伏中空玻璃等，不僅具有發電功能，還具有獨特的美學效果，同時不影響作為建筑材料的各項功能。在德國，政府宣布推行的“十萬屋頂”計劃，就是在建筑物頂部大規模鋪設光伏發電裝置，是太陽能光伏發電與建筑集成技術的實例。

3.被動式太陽能建筑設計及建造技術

最早的平板式太陽能在全國推廣已有三十多年的歷史，因太陽能的安裝環境惡劣，現已進入性能衰退期，同時因其技術陳舊、施工質量和運行環境差，基本不能滿足室內熱環境的要求，極大地挫傷了人們利用這項技術的積極性。目前，被動式太陽能建筑設計及建造技術要點是：開發利用各種新型的集熱蓄熱墻體和空氣集熱器，提高圍護結構的保溫隔熱性能，合理設計窗墻比，使用高效節能窗并考慮夜間移動保溫設計，加強自動控制與運行維護，采用有效的遮陽或其它被動式降溫技術來解決夏季過熱問題等。解決了以上的關鍵技術問題將大大提高被動式太陽能應用技術在建筑節能中的作用，不僅僅在農村，甚至在城市節能建筑中也可大力推廣被動式太陽能應用技術。

4.集群式太陽能供熱制冷裝置的研究應用

集群式太陽能供熱制冷裝置通過熱超導太陽能集熱管、太陽能空氣源熱泵、吸收制冷機等設備將太陽能的光能首先轉化為熱能，使用太陽能再加上電輔助加熱方式，可直接用于采暖或制取熱水。在夏天通過吸收式制冷機可將常溫水轉化為冷水，從而實現空調制冷。通過這樣的方式實現太陽能冬季采暖、夏季制冷，一年四季制取熱水，建筑的采暖、制冷能耗均來自太陽能，達到環保、節能的效果，為太陽能的使用開拓了一個新的領域。

5.太陽能熱水系統與建筑相結合的技術

目前我國的太陽能熱水器行業已經日趨成熟，但是太陽能熱水器如何與建筑的使用功能及建筑美觀相結合，仍是我們需要重點研究的問題。具體應注意以下幾點：首先建筑的使用功能應與太陽能熱水器的利用有機的結合在一起，形成多功能的建筑構件，巧妙高效的利用空間，使建筑物的向陽面或屋頂得以充分利用；其次要同步規劃設計，同步施工安裝，節省太陽能熱水系統的安裝成本和建筑成本，一次安裝到位，避免后期施工對用戶生活造成的不便以及對建筑物產生結構性破壞；三是綜合考慮建筑結構和太陽能設備協調和諧，構造合理，使太陽能熱水系統和建筑物融合為一體，不影響建筑的外觀；最后應優先采用集中式系統，有利于平衡負荷和提高設備的利用效率。

在當今世界，城市化成為一個很大問題。隨著發展中國家的快速成長，大量耕地被用于城市建設。為了支撐這些城市的經濟和生活，電力（能源）、水、建筑、交通、行政服務等社會基礎設施必不可少。而且這些設施既要滿足目前的需求，也要滿足長遠的要求。智能城市，是在提高市民生活品質（QoL）的同時，通過不斷減輕環境負荷，促進健全經濟活動，保持可持續發展的一種新型城市。

參考文獻：

[1]王福江主編《21世紀建筑材料》

[2]楊昌鳴主編《建筑資源的再利用策略》

[3]《智能建筑設計標準》GB/T 50314—2000