淺談太陽能住宅中的主動式太陽能技術(shù)

潘冬輝　鞠振河

摘 要：當(dāng)今，能源危機日益嚴(yán)重，發(fā)展新能源是大趨勢。而太陽能作為典型的清潔能源，是一個良好的切入點。進入21世紀(jì)，面臨各種環(huán)境能源問題，將太陽能應(yīng)用于建筑是大勢所趨。在此，我們就太陽能在住宅中的主動式太陽能技術(shù)的概念和應(yīng)用進行闡述，并對其各個主要子系統(tǒng)進行細致分析。

關(guān)鍵詞：住宅；太陽能技術(shù)；主動式

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.23.049

1 引言

太陽能住宅相比傳統(tǒng)住宅，有著更好的生活體驗。利用太陽能，住宅不僅能維持室內(nèi)溫度，還能為各種家用電器供電，此外，還可以保證屋內(nèi)的熱水供應(yīng)充足，生活方便，節(jié)約環(huán)保。尤其是研究主動式太陽能技術(shù)，對太陽能充分利用，意義重大[1]。

2 主動式太陽能技術(shù)

太陽能技術(shù)分主動和被動兩種。被動式太陽能技術(shù)多應(yīng)用在住宅標(biāo)準(zhǔn)較低的情況，如四合院，民宅等。而且被動式太陽能技術(shù)在我國傳統(tǒng)當(dāng)中有著很明顯的體現(xiàn)，如修建住宅要坐北朝南，黃土高原的窯洞，蒙古包等。但如果到了城市，或者對建筑要求比較高的場合，完全靠被動式太陽能技術(shù)是遠遠不夠的，因而我們需要重點探討住宅當(dāng)中的主動式太陽能技術(shù)。

主動式太陽能技術(shù)是太陽能利用的高級形式，它需要依靠集熱器、各種循環(huán)管路、水泵等需要其它能源的機械裝置來收集、儲存和分配太陽能[2，3]。

3 主動式太陽能技術(shù)的利用

太陽能在建筑中的應(yīng)用主要為光熱和光電兩種模式，特別是光熱利用。光熱就是將光能轉(zhuǎn)化為熱能，主要應(yīng)用在供熱和供暖系統(tǒng)。光電就是將光能轉(zhuǎn)化為電能，主要應(yīng)用于住宅中的照明系統(tǒng)（光伏發(fā)電）[4]。

3.1 太陽能熱水系統(tǒng)

太陽能熱水系統(tǒng)的主要元件有集熱器、儲存裝置及循環(huán)管路，是目前應(yīng)用最廣的太陽能熱利用系統(tǒng)。此外，還有輔助的再加熱裝置如電熱器等以供應(yīng)無日照時使用[5]。

系統(tǒng)工作原理（溫室原理）：太陽能集熱板通過其中的熱能吸收裝置吸收太陽光中的熱量，然后加熱冷水，因為熱水的相對質(zhì)量較輕，于是熱水便會上浮，而水箱下部的冷水繼續(xù)接受熱量而加熱冷水，這樣循環(huán)往復(fù)。當(dāng)太陽光不足時，則由輔助再熱裝置補充熱量[6]。如圖3-1所示：

3.2 熱風(fēng)集熱式供熱系統(tǒng)

系統(tǒng)工作原理：風(fēng)機驅(qū)動空氣在集熱器和蓄熱器之間來回流動，為住宅供暖。常見的蓄熱體是礫石堆，輔助加熱器為煤氣熱風(fēng)爐。集熱器雖然隱患系數(shù)低，但它過大的空間使用以及傳到面積，會影響建筑的設(shè)計使用。如圖3-2所示：

3.3 太陽能空調(diào)系統(tǒng)

空調(diào)系統(tǒng)可以供熱也可以供冷。其中制冷系統(tǒng)分為兩種：（1）吸收式系統(tǒng)。主要包括集熱器和吸收式制冷機構(gòu)成。系統(tǒng)需要結(jié)合太陽能熱水系統(tǒng)，利用太陽能集熱器獲得高溫?zé)崴缓笫篃崴諜C制冷機運行，來獲取冷量。（2）吸附式系統(tǒng)。該系統(tǒng)將太陽能集熱器和制冷機合二為一，具有簡單的結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)采用沸石一水或活性炭一甲醇等無害材料作為工質(zhì)組合，整個系統(tǒng)由太陽能吸附集熱器，真空閥門、冷凝器、蒸發(fā)儲液器、水泵等組成，白天太陽輻射充足，制冷解析，經(jīng)冷凝器冷卻成液態(tài)進入蒸發(fā)儲液器，太陽能轉(zhuǎn)化為代表制冷能力的吸附式儲存起來，晚上溫度降低，自然冷卻后、吸附床溫度下降、制冷劑被吸收，達到制冷效果[7，8]。

3.4 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)

最常見的是住宅聯(lián)網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，有無逆流和有逆流之分，前者應(yīng)用更廣泛。有逆流系統(tǒng)，通俗來講就是，光伏發(fā)電系統(tǒng)可以和公用電網(wǎng)互相開放，不存在住戶缺電的現(xiàn)象。適用于用電量較小的住戶，不會給公用電網(wǎng)帶來大威脅，電力平衡性高。而無逆流系統(tǒng)，它的必要條件是系統(tǒng)發(fā)電量低于住宅用電量，且是單向并聯(lián)形式。工作原理如圖3-5所示：

4 結(jié)語

太陽能作為永久資源，特別是太陽能在住宅中的合理利用，對人類的可持續(xù)發(fā)展將帶來直接影響。本文主要探討了太陽能利用當(dāng)中的主動式太陽能技術(shù)，敘述了其各個部分系統(tǒng)的概念以及利用方式，意義重大，值得思考。

參考文獻：

[1]羅運俊，何梓年，王長貴編著.太陽能利用技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005，1（01）：15-80+217-220.

[2]江億，林榮波，曾劍龍，朱穎心等著.住宅節(jié)能[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006，3（01）：11-15+99-150.

[3]丁國華主編.太陽能建筑一體化研究、應(yīng)用及實例[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007，3（01）：15-45+90-100.

[4]羅振濤，史立山主編.中國太陽能熱水器產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告（2001-

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[5]建筑設(shè)計資料集編委會.建筑設(shè)計資料集（第二版）.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1994，7（02）：206-249.

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10.

[7]黃柯.太陽能光伏發(fā)電技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用[J].建筑學(xué)報，2006（11）：20-28.

[8]徐向榮，賀玲麗，建筑設(shè)計采用太陽能熱水器的探討[J].工程質(zhì)量，2004（03）：36-39.endprint