太陽能建筑發(fā)展研究探析

張進(jìn)峰

山東首瑞能源科技有限公司 山東德州 253000

1 太陽能在建筑中的應(yīng)用途徑

當(dāng)前，建筑中對太陽能的應(yīng)用逐漸提高，其常見的應(yīng)用途徑主要有3種，分別是主動應(yīng)用模式、被動應(yīng)用模式及綜合應(yīng)用模式。其中，主動應(yīng)用模式是指在建筑中通過太陽能集熱器，與蓄熱裝置、熱泵和散熱器等設(shè)備組成建筑熱水系統(tǒng)以及建筑采暖系統(tǒng)，或者與制冷設(shè)備組合成建筑太陽能供熱系統(tǒng)或者太陽能空調(diào)系統(tǒng)。被動應(yīng)用模式是指根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的朝向、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及建設(shè)要求合理分配太陽能的應(yīng)用，對其進(jìn)行有效采集和儲存。綜合應(yīng)用模式是指將太陽能技術(shù)應(yīng)用在照明系統(tǒng)等其他建筑電氣系統(tǒng)中，充分提升太陽能的利用效率[1]。在建筑工程設(shè)計(jì)過程中，建筑設(shè)計(jì)方案和太陽能利用之間存在著密切關(guān)聯(lián)，其中很多設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)都體現(xiàn)出對太陽能的合理利用。例如，大多數(shù)建筑的客廳和臥室的窗戶朝向多為南面，這樣的設(shè)計(jì)方式是為了更好地獲取自然的太陽光源，并且能優(yōu)化建筑空間的通風(fēng)功能。一般來說，北方住宅建筑朝南方向的窗戶面積要大于朝北方向的窗戶，這種設(shè)計(jì)主要是為了建筑能夠更好地吸收太陽光能，實(shí)現(xiàn)保溫節(jié)能的目的。

2 太陽能在建筑中的發(fā)展分析

2.1 太陽能在建筑空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著人們生活質(zhì)量的逐漸提升，空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)成為建筑工程中不可或缺的一部分，但是空調(diào)應(yīng)用的普及同時也加重了能源的損耗，對環(huán)境造成一定程度的污染。如果將太陽能合理地應(yīng)用于建筑的空調(diào)系統(tǒng)中，則能夠大大降低空調(diào)系統(tǒng)對于常規(guī)能源的使用，減少環(huán)境污染，滿足可持續(xù)發(fā)展要求[2]。通常情況下，應(yīng)用太陽能的建筑空調(diào)系統(tǒng)主要有2種模式：①通過太陽能的光電轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的電力制冷；②通過太陽能的光熱轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)熱能制冷。通過實(shí)踐分析發(fā)現(xiàn)，第一種能源轉(zhuǎn)換模式的應(yīng)用成本偏高，因此在工程建設(shè)過程中通常會選用第2種方式。一般來說，應(yīng)用光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)的建筑空調(diào)系統(tǒng)通常由熱泵、除濕裝置、太陽能集熱器以及制冷機(jī)等幾個重要部分組成。當(dāng)前，太陽能空調(diào)制冷技術(shù)中部分技術(shù)難點(diǎn)有待突破，主要問題是由于建筑市場中應(yīng)用的常規(guī)太陽能集熱器與現(xiàn)有空調(diào)制冷技術(shù)匹配度不高，太陽能集熱器的應(yīng)用存在局限，其空調(diào)系統(tǒng)的整體造價(jià)相對較高，這也是造成太陽能建筑空調(diào)系統(tǒng)推廣受限的主要原因。為此，相關(guān)技術(shù)人員還需對制冷技術(shù)不斷優(yōu)化，并盡量提升太陽能集熱器裝置的運(yùn)行效率。此外，太陽能的應(yīng)用會受到氣候溫度、晝夜更替以及季節(jié)等因素的影響，出現(xiàn)能源供應(yīng)間斷的問題。為了提升太陽能應(yīng)用的穩(wěn)定性，工程技術(shù)人員還要注重太陽能空調(diào)系統(tǒng)中蓄熱材料的開發(fā)。

2.2 太陽能在建筑采暖系統(tǒng)中的應(yīng)用

一般來說，太陽能采暖系統(tǒng)主要由集熱器、蓄熱器、控制器以及輔助熱源等幾個重要部分組合而成。建筑中的太陽能采暖系統(tǒng)通常可分為2種類型：①以空氣為介質(zhì)的采暖系統(tǒng)；②以水為介質(zhì)的采暖系統(tǒng)。第1種采暖系統(tǒng)與后者相比，其集熱器裝置運(yùn)行期間可避免出現(xiàn)腐蝕或者凍結(jié)等問題。但是該系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中會產(chǎn)生較高的電力損耗，系統(tǒng)蓄熱裝置體積較大，容易產(chǎn)生比較嚴(yán)重的空氣滲漏情況，進(jìn)而影響系統(tǒng)的集熱效果。第2種采暖系統(tǒng)的發(fā)展源于太陽能熱水系統(tǒng)，其與空氣式采暖系統(tǒng)相比，集熱效率更高。該系統(tǒng)能夠增加集熱裝置的實(shí)際采光面積，并且可與太陽能熱水系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)聯(lián)應(yīng)用，形成節(jié)能環(huán)保的復(fù)合型系統(tǒng)。當(dāng)前，在建筑中應(yīng)用較多的太陽能采暖系統(tǒng)還有熱泵采暖系統(tǒng)，其主要劃分為空氣源熱泵采暖及水源熱泵采暖2種類型。其中，空氣源熱泵采暖系統(tǒng)主要有4種運(yùn)行模式：①單純熱泵工況運(yùn)行模式；②單純的空氣集熱器運(yùn)行模式；③空氣通過集熱器集熱之后經(jīng)過蒸發(fā)器，再經(jīng)過冷凝器的運(yùn)行模式；④空氣經(jīng)過加熱后經(jīng)過蒸發(fā)器然后排到環(huán)境當(dāng)中，在建筑室內(nèi)以及冷凝器設(shè)備之間進(jìn)行循環(huán)的模式。水源熱泵采暖系統(tǒng)有2種運(yùn)行模式：①水源通過集熱器加熱后流入蓄熱水箱，然后經(jīng)過蒸發(fā)器裝置，蓄熱的同時進(jìn)行熱泵采暖；②在夜間或者陰雨天，應(yīng)用蓄熱水箱給系統(tǒng)供熱。

2.3 自然通風(fēng)應(yīng)用

我們還可以利用自然空氣流動形成的自然通風(fēng)，實(shí)現(xiàn)對周圍自然資源的利用，自然通風(fēng)技術(shù)首先以人類舒適度為標(biāo)準(zhǔn)，在減少對其他資源利用的同時確保房屋內(nèi)部氣溫得到有效控制，自然通風(fēng)還可以保證室內(nèi)干燥舒適，減少其他調(diào)控為人們帶來的生理影響，該技術(shù)最終核心是人體舒適度，以人體舒適度為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行適當(dāng)使用[3]。室內(nèi)溫度過高時便可采用室外空氣溫度進(jìn)行調(diào)整，若室內(nèi)空氣溫度達(dá)不到人體舒適度則需采用其他方法進(jìn)行溫度調(diào)整。

3 結(jié)語

太陽能是清潔環(huán)保且可再生的能源，將其應(yīng)用于建筑工程不會產(chǎn)生廢渣、廢氣及廢水等有害物質(zhì)，也不會產(chǎn)生噪聲，經(jīng)濟(jì)適用性突出。民用建筑中各系統(tǒng)對于能源的需求量持續(xù)升高，合理應(yīng)用太陽能技術(shù)，具有顯著的節(jié)能降耗效益。