太阳能技术在智能建筑中的应用

刘运北

【摘 要】我国人口众多，资源相对不足，环境污染严重，已成为经济和社会发展的重要制约因素。而我国凭借地理位置这一优势拥有丰富的太阳能资源，与此同时智能建筑领域耗用能源特别多，因此科学合理的把太阳能运用到智能建筑领域对于能源结构改善，经济高效运行具有重要意义。文章提出在智能建筑领域如何运用太阳能，重点对智能建筑领域应用太阳能进行优势、问题、机会，威胁这几个方面进行分析，并且针对遇到的问题提出政策。

【关键词】太阳能；智能建筑；对策

中图分类号：TU855 文献标识码：A

引言

经济的快速发展，智能建筑的不断增多，人们对电能的需求越来越大。传统能源已不是长久之计，积极开发利用新能源应是国家能源利用的首要任务。在十九大报告中习近平总书记也提出了“推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系”的要求。智能建筑能耗在能源消费中占相当大的比重，在发达国家已占到能源消费总量的35%～45%，在我国也已经占到能源消费总量的25%以上。因此在我国的智能建筑领域中，推广应用太阳能等新能源，可以代替或尽可能减少传统能源的消耗，现以太阳能为对象展开研究。

1、太阳能在我国的分布

太阳就是一个巨大的核能火炉，想要了解太阳能，就要先了解太阳的能量来源、结构、历史及寿命，事实上太阳的能量来源于太阳内部的核聚变，也可以叫做太阳辐射能，是一种清洁能源，对环境毫无污染，但是能量却十分巨大。在我国太阳能利用的前景十分广阔，这是缘由我国部分地区蕴藏着十分丰富的太阳能资源。（1）我国太阳能资源分布最丰富的地区；在我国太阳能资源分布最丰富的地区有甘肃、宁夏的北部，青海、西藏的西部，以及新疆的东部，在这些地区年太阳能的辐射总量可以达到6680～8400MJ/m2。其中，西藏的西部太阳能资源最为丰富，仅仅少于撒哈拉大沙漠，在世界可以排第二位，日辐射量最高可以达到6.4kWh/m2。（2）我国太阳能资源分布比较丰富的地区；在我国太阳能资源分布比较丰富的地区主要有要宁夏、新疆、内蒙古的南部，山西、河北的北部，青海的东部以及甘肃的中部，平均每年太阳辐射总量能够达到5850～6680MJ/m2。（3）我国太阳能资源分布量中等的地区；在我国太阳能资源分布量中等的地区，主要有新疆、山西、江苏、安徽北部，山西、广东、福建南部，河北、甘肃的东南部，这些地区的太阳能资源年辐射总量能够达到5000～5850MJ/m2。

2、当前新能源与智能建筑领域的关系

2.1新能源的概念

新能源（NE）：指传统能源以外的大多数能源方式，如风能、太阳能和地热能等这种绿色能源形式。目前在中国，能够被大家无节制循环利用的清洁能源动力有：风能、地热能、水能、太阳能和生物质能，并且这些新能源可以形成产业。新能源这种新型产业的展开既是净化环境和爱护生态系统的良好方法，也是我们全人类增补能源动力的重要路径，更是关系到我们可以继续发展的能源的最终抉择。

2.2智能建筑领域的发展

众所周知，在各种能源消耗中，在智能建筑的建造以及使用过程而产生的能耗占十分大的比重。我们国家是人口大国，加之近些年又放开二孩政策，人口数量在不断的增长，而随着经济的不断地高速开展，人们也越来越追求高端的生活质量，而与之相对应的其中之一就是住房，这些年来，房屋智能建筑尤其是住宅智能建筑增长的态势持续保持不下，所以说建材的消耗特别高，传统的能源的数量是有限的，经不起人们无限的挖掘使用，所以，我们只有找到这些不可再生的传统能源的代替品来满足我们的不可避免的需要。

2.3发展应用新能源的必然性

（1）从国内看随着我国经济的稳步提高，与之联系密切的各种企业也在不断地发展壮大，但是能源作为它们发展的动力已经变得非常的紧缺。因此我们只能摸索探究找到能被我们好好利用还能不断的能满足我们生活生产需要的能源，而我国地处北半球，无论春夏秋冬都能取得丰裕的太阳能资源，但是以前我国并没有借助这么好的条件而去发挥太阳能隐藏的作用，相反我国太阳能资源开发还处于滞后的阶段，在此看来，我们应该更进一步对太阳能来进行科学理论化的钻研，科学正当的使用太阳能。（2）从国际看当不可再生资源像煤炭、电力、石油等不再满足人们的持续需要，资源和环境压力的不断增大，能源问题越来越阻挠国际的社会经济发展时，越来越多的国家开始开发新能源，实施阳光计划，寻觅经济发展的新的加油站，毫无疑义，在将来的社会生活中，可再生能源在能源使用中的位置上可以说不可替代，它将会是被大家公认的最具有发展潜力的新能源方式，而且可再生能源技术的使用将会与整个社会经济的可持续发展密切相关

3、智能建筑中太阳能应用系统研究

3.1太阳能发电系统

根据太阳能发电原理，目前常用的发电形式有太阳能光热发电和太阳能光伏发电两种形式。其中，太阳能光热发电系统与火力发电的工作原理基本相同，主要依赖太阳能加热产生高温高压的水蒸气带动汽轮机旋转对外做功发电。但此种发电形式需要占用大量土地，且技术复杂，一般在智能建筑中很少使用。这里主要介绍太阳能光伏发电形式，该系统主要由太阳能光伏阵列、充放电控制器、蓄电池组、逆变器、负载及辅助部件构成（图1）。

图 1 太阳能光伏发电系统

3.2太阳能照明系统

相比其他能源，太阳光线拥有高效、清洁、安全等特点。根据其利用方式的不同，太阳能照明系统有4种形式：①利用采光板将太阳光反射引入室内，直接利用；②利用导光管或光纤，将太阳光引到室内实现照明；③利用光热转换的方法，将热能发电用于照明；④利用光电转换的方法，将太阳光直接转变成电能用于照明。

3.3太阳能热水系统

太阳能热水系统主要用于提供热水或供暖，是太阳能技术利用较为广泛和成熟的领域。太阳能热水系统结构组成包括太阳能集热器、蓄热水箱、补给水箱、传热工质和连接管路等。系统利用集热器吸收太阳能辐射转换为热能并传递给传热工质，传热工质通过自然循环或强迫循环的方式将蓄热水箱中的水加热，从而获得热水。

3.4太阳能供暖系统

太阳能供暖系统的发展包括2个方向：①通过优化建筑设计仅依靠建筑本身收集太阳能进行供暖；②通过在建筑物中安装机械设备收集太阳能进行供暖。目前，智能建筑中常将2种方法结合起来使用，形成的太阳能供暖系统形式有太阳能热水辐射供暖系统、太阳能热泵供暖系统和太阳能墙供暖系统等。

3.5太阳能制冷系统

太阳能制冷包括光热转换制冷和光电转换制冷2种类型。其中光热转换制冷是将太阳能转换为热能，利用热能对外界进行补偿使系统维持低温状态；而光电转换制冷是利用太陽能光伏阵列将太阳能转换为电能，再利用电能驱动压缩式制冷机进行制冷。由于太阳能光伏电池成本较高、推广应用较难；因此，目前智能建筑中太阳能制冷系统普遍采用光热转换制冷的形式。

结束语

智能建筑因其突出的节能效果已成为目前建筑行业的主要发展方向，同时太阳能技术的应用可明显减少污染物排放、降低建筑能耗。利用先进的智能化技术可实现太阳能应用系统的监控、管理和优化，并充分发挥其应用功效。因此，将太阳能技术与建筑智能化技术相结合，应用于智能建筑中可以起到更加显著的节能环保效益。

参考文献：

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[2]许建华，蔡滨，王启春，修大鹏，曹树梁.陶瓷太阳能房顶在智能建筑行业中的应用[J].佛山陶瓷，2014，24（07）：4-6.

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（作者单位：中国恩菲工程技术有限公司）