太陽(yáng)能系統(tǒng)在建筑工程中的應(yīng)用

張宏

引言

在當(dāng)今社會(huì)不斷高速發(fā)展的同時(shí)，能源危機(jī)日益嚴(yán)重，煤、石油、天然氣等能源日漸減少，且傳統(tǒng)燃料燃燒對(duì)環(huán)境所造成的負(fù)面影響不容小覷。太陽(yáng)能作為可再生的清潔能源，將其應(yīng)用于建筑工程中是十分必要的。甘肅地處我國(guó)西北，日照時(shí)間長(zhǎng)，年太陽(yáng)能輻射量大，無(wú)霜期長(zhǎng)，晝夜溫差較大，大部分地方海拔比較高，離太陽(yáng)比其他地方近，對(duì)流層薄，具有豐富的太陽(yáng)能資源。大力發(fā)展太陽(yáng)能相關(guān)產(chǎn)業(yè)定會(huì)為甘肅經(jīng)濟(jì)發(fā)展推波助瀾。

1 太陽(yáng)能熱水供應(yīng)系統(tǒng)

目前，太陽(yáng)能在建筑工程中的應(yīng)用主要有兩個(gè)方面：太陽(yáng)能熱水供應(yīng)系統(tǒng)，其次是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)。太陽(yáng)能熱水供應(yīng)系統(tǒng)主要分為兩種，一種是在屋面設(shè)置集中太陽(yáng)能熱水供應(yīng)系統(tǒng)，強(qiáng)制循環(huán)將熱水送至各用戶，此類稱為分戶整體式，系統(tǒng)原理圖如圖1所示。該類系統(tǒng)初投資較節(jié)省，但不能利用現(xiàn)有的給水管網(wǎng)壓力，將大大耗費(fèi)電能。

圖1 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)

另一種是分體壁掛陽(yáng)臺(tái)式太陽(yáng)能熱水器系統(tǒng)，也稱分戶分體式系統(tǒng)。該類系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)為：①節(jié)省空間，集熱器與儲(chǔ)水箱相分離，解決高層用戶的安裝煩惱；②集熱器可懸掛在陽(yáng)臺(tái)或室外墻體上，減小風(fēng)阻，美觀大方；③集熱器并不與導(dǎo)管內(nèi)的水直接接觸，而是通過傳導(dǎo)液將熱能傳導(dǎo)到冷凝端，由冷凝端將熱能傳導(dǎo)到導(dǎo)管內(nèi)，不會(huì)產(chǎn)生水垢；④傳導(dǎo)液屬于專業(yè)防凍介質(zhì)，低溫條件下可正常使用，陽(yáng)光下兩分鐘便可輸出熱量；⑤水箱內(nèi)采用聚氨脂發(fā)泡為保溫層，保溫性能更佳；⑥儲(chǔ)水箱內(nèi)配有輔助電加熱系統(tǒng)，即使陽(yáng)光不足時(shí)開啟輔助系統(tǒng)也可正常使用熱水器；⑦儲(chǔ)水箱內(nèi)的由搪瓷內(nèi)膽結(jié)構(gòu)組成，將水電隔離，安全可靠；⑧整套系統(tǒng)承壓使用，不會(huì)出現(xiàn)儲(chǔ)水箱因缺水而導(dǎo)致水箱空燒現(xiàn)象，使用更安全。缺點(diǎn)：①該系統(tǒng)因其對(duì)陽(yáng)光輻射的依賴性，因此對(duì)建筑物的朝向有要求；②由于阻力較大因此要求有較大的給水壓力；③價(jià)格高。目前城市里的高層建筑日益增多，傳統(tǒng)的太陽(yáng)能熱水器正在逐漸被淘汰，新一代的陽(yáng)臺(tái)壁掛太陽(yáng)能系統(tǒng)定會(huì)發(fā)揮自己最大的優(yōu)勢(shì)，占領(lǐng)市場(chǎng)。目前在蘭州的和平區(qū)，已有住宅小區(qū)采用分體壁掛陽(yáng)臺(tái)式太陽(yáng)能熱水器系統(tǒng)，且運(yùn)行良好，用戶滿意度較高。

2 太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)

太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)在建筑物中應(yīng)用最多的是建筑光伏一體化系統(tǒng)，該系統(tǒng)將太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)組集成在建筑物的外墻面或屋頂，工作原理幾乎與普通的光伏發(fā)電系統(tǒng)相同，區(qū)別之處在于太陽(yáng)能組件一物兩用，既是系統(tǒng)發(fā)電機(jī)，同時(shí)也是建筑物外墻材料的一部分。太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要是由電池方陣、控制器、蓄電池組、逆變器等設(shè)備組成（圖2）。太陽(yáng)能與建筑巧妙地有機(jī)結(jié)合，電池板和集熱器均可安裝在屋頂或屋面上，無(wú)需占用平地空間，節(jié)省資源。

圖2 太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)

太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)特點(diǎn)：①節(jié)約能源：將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，太陽(yáng)能作為可再生的清潔能源有取之不盡、用之不竭的特點(diǎn)；②環(huán)保：0污染、0噪音、0輻射；③高品位能源；④適用性強(qiáng)：有日照的地方均以使用；⑤靈活：出入電網(wǎng)靈活，既有利改善電力系統(tǒng)的負(fù)荷平衡，又可降低線路損耗。⑥建筑美感：太陽(yáng)能系統(tǒng)與建筑物有機(jī)結(jié)合，可形成多功能的建筑構(gòu)件，美觀且實(shí)用。

3 總結(jié)

太陽(yáng)能在建筑中的應(yīng)用并非一項(xiàng)全新的技術(shù)，我國(guó)早在1977年，就已建成第一幢被動(dòng)式太陽(yáng)房，位于甘肅省民勤縣，是一棟具有集熱蓄熱功能的組合式太陽(yáng)房。后通過國(guó)際合作項(xiàng)目，使太陽(yáng)房得到進(jìn)一步發(fā)展。

我國(guó)首座全太陽(yáng)能建筑坐落在北京，面積達(dá)8000m2，該建筑的所有室內(nèi)能源（熱水、供熱、供電）都由太陽(yáng)能提供。在建筑南外墻、屋頂?shù)任恢镁惭b太陽(yáng)能集熱器，夏季為空調(diào)設(shè)備提供電能，冬季為采暖提供熱能。

太陽(yáng)能技術(shù)發(fā)展前景廣闊，將其應(yīng)用于建筑物中，定會(huì)為綠色建筑的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。