太阳能于绿色建筑中的优势及发展

周卉

摘 要：太阳能是一种极清洁的能源，目前在各个领域均有发展趋势，未来在建筑领域也将大力发展。本文主要针对太阳能在建筑领域的应用，如在光电、光热，制冷等方面的应用展开分析描述，对于太阳能光板在建筑外观上的装饰、绿色建筑的环保优势及节能发展做出了简要阐述。

关键词：太阳能；绿色建筑；建筑应用；节能

0 引言

随着时代的进步与科技的发展，建筑规模的扩大化，现代建筑的能源消耗量越来越大。而且人们对生态环境保护的意识越来越强，越来越多的大型企业希望绿色环保作为自己的产业化标志。由于现代建筑对美的要求以及对环保的需求，我们需要以更为环保的方式来发展建筑。太阳能在该领域的应用可以帮助人们达到绿色建筑的目的。随着太阳能的普及，这种近似于可以无限索取的能量已为人们所熟知，被大众所认可。从最初的太阳能热水器到如今的太阳能发电，这项能源确实给人类带来很多好处。通过大量的太阳能应用，能够让建筑成为能源的生产者而不是消耗者，能够将电能消耗降低到原来的2/3及以下。虽然目前太阳能的使用并没有那么方便，大多数太阳能用器在夜晚及阴雨天就失去了作用。未来的发展方向就是将太阳能储存功能变得实际方便，像电力一样稳定可靠。

1 原理概述

太阳能在绿色建筑中的应用大致分为光电转换和光热转换。

1.1 光电转换

太阳能可与常规发电装置进行转换，太阳能电池板通过光能产生的直流电力通过逆变器转变为交流电，然后向用电负荷供电，另外，多余的电量又通过控制器向蓄电池组充电。太阳能光电技术主要是利用单晶硅或多晶硅将光能转化为电能。在无日照或光线不足的情况下，使用逆变器由蓄电池向用电负荷供电，当蓄电池的电力不足时，自动切换到常规发电装置，由常规发电装置给用电器提供电能。整个系统全自动运行，自己调控，无需人工管理。

如图1为某家庭太阳能发电系统实例。

1.2 光热转换

太阳能的光热利用主要是用于生暖和制冷，供热主要是太阳能高温利用，日常的生活热水供应主要是低温利用。通过采集太阳能的热量，而将其转换成热能，提供生活热水，它主要包括两部分：一是集热部分，二是末端用热部分，根据用热部分的不同又分为太阳能热水、太阳能供热和太阳能制冷。

2 太阳能于绿色建筑的优势

2.1 低能耗

国内建筑能耗占全社会总能耗的比重比较大，热水、空调和采暖能耗占建筑能耗的65%左右，而综合利用太阳能，太阳能热水可补充15%的建筑能耗，采暖、制冷系统可解决50%的建筑能耗，光伏发电可节约30%的建筑能耗，就可建成最理想的零能耗房。

2.2 使用安全

煤气、天然气等燃烧都有危险如爆炸，发生泄漏等。使用上会产生困难，时常需要人工加以管理监督。比如目前城市燃气管网老化现象比较严重。部分管道已连续使用几十年从未进行检测维修，其安全可靠性无法确定，随时有发生事故的可能性。地下燃气管网由于城市建设的需要，局部管道的位置发生了变化，道路拓宽、楼群的迁移等使燃气管道置于缺少保护没有加固，极易发生燃气泄漏。在与建筑相互融合的情况下，太阳能可以与建筑相辅相成，完美运行，安全性较高所以太阳能对老人、孩子等使用起来更安全。

2.3 其他优点

利用太阳能设施完全取代或部分取代屋顶覆盖层，可减少成本，提高效益。而且可使建筑外观独特，把太阳能的利用纳入环境的总体设计，把建筑、技术和美学融为一体，太阳能设施成为建筑的一部分，相互间有机结合，取代了传统太阳能的结构所造成的对建筑的外观形象的改变。

太阳能的使用率极高， 可用于平屋顶或斜屋顶，一般对平屋顶可采用覆盖式，对斜屋顶则采用镶嵌式，应用范围广。

最大的好处是它是一种清洁能源，太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源，具有安全、无污染、可再生和分布范围广等特点，越来越受到人们的重视，是今后代替能源发展的战略性能源。

3 太阳能在建筑领域的应用

3.1 太阳能热水器

太阳能热水器是将水从低温加热到高温，太阳光能转化为加热的装置，可以满足人们在生活、生产中的热水使用。把太阳能转换成热能，需要用真空集热管，再利用热水上浮冷水下沉的原理，使水产生上下的小型循环而提供生活所需热水。

3.2 太阳能地暖

太阳能地板辐射采暖简称太阳能地暖，是一种以采集的太阳能作为热源，通过敷设于地板中的盘管加热地面进行供暖的系统，是太阳能作为热源与地暖作这末端的结合体。

3.3 太阳能发电

除提供能源外，太阳能光伏发电还有许多特殊优势，尤其是它可以为边远地区、特殊场合进行供电。发展太阳能光伏在经济、社会和环境保护等方面具有积极的现实意义。光伏发电不产生传统发电技术（例如燃煤发电）带来的污染物排放和安全问题，没有废气或噪音污染。系统报废后也很少有环境污染的遗留问题。

光伏发电也是一种简单的低风险技术，几乎可以安装在任何有光的地方。这意味着在公共、私人和工业建筑的屋顶和墙面上都有广泛的安装潜力。与建筑物结合的光伏在提供大量电力供应的同时，避免占用更多的土地。

3.4 其他应用

新型的应用是在于空气净化，利用太阳能的光电原理转化成电能然后经过臭氧发生器产生臭氧离子和负氧离子，专用于净化汽车内房间内空气中的异味、有毒有害气体、细菌病毒等污染的空气净化器。

同时，制冷也是一项重要的新型应用。利用太阳能驱动空调系统一方面可以大大减少不可再生能源及电力资源消耗，另一方面因较低的耗电减少了因燃烧煤等常规燃料发电带来的环境污染问题，是当前空调制冷技术领域研究的热点。根据不同的能量转换方式，太阳能驱动制冷主要有以下两种方式，一是先实现光─电转换，再以电力制冷；二是进行光─热转换，再以热能制冷。

4 未来的发展方向

4.1 太阳能与建筑的融合

将建筑的使用功能与太阳能发热发电的功能相互结合，形成多功能的建筑构件。从太阳辐射能采集能量，最好将其能量属性为不连续、间歇性、低密度的特点，保证系统的输出必须是具有稳定的、连续的、能流密度。同时，应该要在建造过程中同步计划如何设计，与建筑一同存在，以此节省安装成本。由此将太阳能发电发热系统与建筑一体化，也可美化外观。

4.2 大力推广

政府部门应该对新建筑提出强制性节能要求，规定应该做到哪些节能的标准，并且同时引导老建筑进行改造。按照个人意愿，给予部分补贴奖励热心参与改造的人员。激励大家为环境做贡献。应该制定相关的扶持、鼓励政策，鼓励相应企业发展，帮助社会更好的了解和认识太阳能的优势。最重要的是建立权威机构来保证太阳能建筑的质量管理，给民众放心的数据，将太阳能的安全性证明出来，时时刻刻保护人民安全及财产安全。

5 结论

本文从太阳能对绿色建筑带来的优势，如光电转换、光热转换，这些能在给人们带来便利使用的同时为绿色环保作出贡献。太阳能是一种具有低能耗、高利用的并且取之不尽的清洁能源，目前在建筑领域的应用有热水器、地暖、发电、制冷净化等，确实将对环境的破坏降低并且能稳定的为建筑提供服务。在未来的绿色建筑中我们应该大力宣传推广，通过政府部门的支持，将太阳能与建筑一体化的发展目标深入到社会的各个阶层。

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（作者单位：上海市行知中学）