太陽能利用與建筑一體化

李慶才 董玲

( 德州學院機電工程學院，山東 德州 253023 )

1 太陽能光伏技術在建筑中應用

光伏建筑一體化將太陽能光伏系統/組件作為建筑的一部分，對建筑物的建筑效果與建筑功能帶來一些新的影響，作為與建筑結合或集成的建筑新產品，光伏建筑一體化對光伏系統及組件提出了如下新的要求：光伏陣列的布置應盡可能地朝向太陽光入射的方向，光伏陣列的布置要方便設備選型，使其接近標準組件的電學性能，滿足電學要求；光伏組件是一種建筑材料，需滿足建筑的安全性與可靠性，不僅要滿足抗冰雹沖擊的要求，還要有一定的抗風壓要求，具有一定的韌性，在風荷載作用時能有一定的變形，特別是用作玻璃幕墻面板和采光頂面板的光伏組件，要有更高的力學性能；普通光伏組件一般只有4mm 厚，不能滿足隔熱隔聲的要求，可以將普通光伏組件作成中空低輻射隔聲節能玻璃；為了提高效率，將電池片間距縮小到2~5mm，但光伏建筑一體化要考慮到室內的采光要求，調整電池片間距到25mm左右，使其透光率在30%左右。

2 太陽能光熱技術在建筑中的應用

太陽能光熱技術是成熟的綠色能源利用形式，獲得廣泛的認同。太陽能光熱分為低溫、中溫和高溫三種。其中中低溫太陽能熱水系統應用于建筑最為廣泛。太陽能熱水系統是由太陽能集熱元件、蓄熱容器、控制系統以及完善的管道保溫、防腐部分等有機地組合在一起的。在陽光的照射下，使太陽能的光能充分轉化為熱能，輔以電力和燃氣能源，就成為非常穩定的能源設備，提供中溫熱水供人們使用。

3 太陽能采光技術在建筑中的應用

目前太陽能采光技術在建筑中的應用主要包括光導照明技術和光纖照明技術兩種。光導照明系統是一種健康、環保、無能耗的綠色照明系統，太陽能光導照明系統是由采光罩、光導管及漫射器組成。室外的自然光透過采光罩導入光導管，經過光導管傳輸和強化后由系統底部的漫射器把自然光均勻高效的照射到室內，帶來自然光照明的特殊效果。光導照明系統把白天的太陽光均勻高效地照射到室內任何需要光線的地方，如存有易燃體爆物品不宜通電的房間。能夠改變目前很多建筑“室外陽光燦爛，室內燈火輝煌”的局面，可以減少電能的消耗，節約能源。另外，太陽能光導照明系統用于住宅、旅館、生產車間等建筑的地下室或走廊，用于自然采光或輔助照明。與采光天窗和側窗相比，光導管技術的照明效果不會因光線入射角的變化而改變，且照射面積大，出射光線均勻，無眩光，不會產生局部聚光現象，能取得良好的采光照明效果，是太陽能光利用的一種有效方式。

4 太陽能采暖技術在建筑中的應用

太陽能采暖技術根據是否利用機械的方式獲取太陽能，可分為主動式采暖和被動式采暖。被動式太陽能采暖是根據太陽高度角冬季低夏季高的自然特征，通過合理設計，依靠建筑物結構自身來完成集熱、貯熱和釋熱功能的采暖系統。被動式采暖系統結構簡單，造價不高，節能效果顯著，單位建筑面積每年可節約近20kg 標準煤/m2，目前已成為世界各國推廣的太陽能采暖主流技術。主動式太陽能采暖技術的研發應用在我國起步較晚，但起點較高，非常注重太陽能集熱技術與其他采暖技術的結合。采用太陽能主動式采暖，降低系統溫度以提高集熱器效率是提高整個系統效率的關鍵。采用地板輻射采暖就是降低采暖熱水溫度的一種有效解決方案。它可以使用40℃左右的熱水產生很好的采暖效果，同時混凝土地板還同時可作為良好的蓄熱體，儲存太陽能熱水器的熱量。

5 太陽能空調技術在建筑中的應用

目前太陽能空調技術在建筑中的應用主要包括太陽能吸收式制冷系統、太陽能再生的轉輪除濕獨立新風系統和太陽能再生的轉輪除濕獨立新風系統等三種。太陽能吸收式制冷系統就是利用太陽能集熱器提供吸收式制冷循環所需要的熱源，保證吸收式制冷機正常運行達到制冷的目的。太陽能吸收式制冷包括兩大部分，即太陽能熱利用系統及吸收式制冷系統，整個太陽能吸收式空調系統主要由太陽能集熱器、吸收式制冷機、輔助加熱器、水箱和自動控制系統等組成。太陽能再生的轉輪除濕獨立新風系統將獨立新風與除濕轉輪結合起來，直接利用太陽能作為除濕轉輪的可再生能源，改善了空調室內空氣品質，優化了建筑用能結構，達到了節能的目的。太陽能溶液除濕空調是直接與易吸濕的鹽溶液接觸，空氣中的水蒸氣被吸附于鹽溶液中，實現空氣的除濕。三甘醇、氯化鈣、氯化鋰等吸濕性溶液常被用作除濕劑，特點是能在60°C~80°C的溫度下有效再生。太陽能溶液除濕空調系統正是利用了除濕溶液再生溫度低的特點，采用太陽能集熱器將太陽輻射能量收集起來用于除濕空調的再生。

[1]林世華，鄭文崇.太陽能與建筑一體化設計——2009年臺達杯國際太陽能建筑設計作品簡介[J].建筑節能，2009（06）

[2]殷穎迪，葛明蘭，王麟琳.太陽能建筑的設計要點淺析[J].中小企業管理與科技（下旬刊），2009（08）