太阳能在建筑中的应用

陈况峰

摘  要：随着世界能源形势的日益严峻，能源成为了各国的生存之本，我国一直也在致力于减少一次性能源的消耗，加大可再生能源的利用，随着我国近几年绿色发展的理念不断地在推进，清洁能源和可再生能源的利用技术上也取得了很大的发展和进步，我国的能源消耗中大部分都是以煤炭为主，因此带来地污染问题也很严重，所以我国提出了要减少煤炭的利用与开采，大力发展可再生能源和清洁能源，由于我国的建筑物超过百分之九十五的建筑为高能耗建筑，所以可再生能源在建筑中的应用也得到了社会越来越大的关注，而且我国跨度大，幅员辽阔太阳能资源十分的丰富，这样给我们在太阳能技术的利用提供了很好的条件。

关键词：太阳能;建筑;应用

1.太阳能热水系统

太阳能热水系统是我们生活中最常见的一种太阳能的利用形式，同时也是我国目前在这一方面最为成熟的一种技术，它是把太阳能转化为热能供人们进行生活和生产，该种技术的原理就是把太阳辐射收集起来与冷水进行热量交换，从而使冷水加热，冷水被加热以后进入保温水箱被收集起来，以供人们的利用。目前太阳能热水系统发展迅速，太阳能集热器也越来越先进，而且在建筑中的应用也与建筑的设计越来越一体化，不仅不影响建筑的美观性而且还取代了老旧太阳能集热器对建筑的影响，在经济方面不仅节约对土地的使用，同时也不需要另外敷设管道，大大地减少了初投资。目前的太阳能集热器比起原来的集热器大大地提高了对屋顶面积的使用效率，同时也使资源的利用效率得到了提升，现在的集热器大多数为平板形式，在提高屋面的使用效率的同时也提高了太阳能的利用效率，而且有些时候太阳能集热器可以代替某些屋顶的覆盖层，从而减少了成本。2008年在北京奥运会的奥运村就采用了太阳能热水系统，在奥运村屋顶安装了6000平米的太阳能集热器，在奥运会结束以后这个系统可以为2000户左右的居民提供生活热水的保障，一年可以节省500万度电，减少3800万吨二氧化碳的排放，不仅减少温室气体的排放，这样也减少了化石能源的消耗，也没有噪音地污染，从中也可以看出太阳能集热系统具有比较灵活的应用性能。

2.太阳能采暖

太阳能的利用不止可以给建筑供应生活用水，还可以进行冬季的采暖。太阳能低温水地板辐射系统，以新疆地区为例，新疆地区冬季漫长，但是太阳能资源十分丰富，由于新疆地区的农户常年以烧煤为主进行采暖，所以使用太阳能低温水地板辐射系统不仅可以减少化石能源的消耗，还可以减少污染，提高清洁能源的利用。太阳能集热系统是开式集热系统，通过通气管与大气相连来维持压力的恒定。集热器中流过的介质采用能耐严寒的防冻液，通过补水箱保证集热器的流体介质是满运作状态。太阳能集热系统中太阳能集热器采用热管式真空管太阳能集热器，因为平板集热器会产生导热和对流散热两种热损失的形式，而真空式不仅可以避免这样的形式，还可以提高集热器的抗冰雹的破环能力。集热屋面式太阳能采暖系统，是把集热器放到向阳的屋面，通过对流动的冷空气进行加热而进行采暖，但是这样的系统会受到天气的影响，比如被称为雾都的成都就不适合采用太阳能系统，这种屋面式的系统在冬季可以进行供暖，在夏季的夜晚对建筑内部可进行降温，以内蒙古工业大学建筑馆图书馆门口为例，虽然不是一个完整的太阳能供热系统，但是在门口搭建了一个类似于这样系统的一个玻璃房通过对太阳能的利用，在夏季可以明显地感觉到在不用开空调的情况下也很凉爽，冬季图书馆门开着仍然感觉不到冷，不仅可以节约电的消耗，而且可以满足人们所需的舒适度，但是集热屋面式系统需要设置辅助热源，因为一旦冬天有积雪的覆盖，供热效果会受到很大的影响，但是去年在北京大兴的一座近能零耗建筑采用的集热屋面式供热系统，加装了光伏发电技术，不仅可以供应日常生活的用电而且在有积雪覆盖的时候，还可利用电加热对屋顶的积雪进行消融，从而直接避免了积雪的影响。自然循环式太阳能采暖系统是不需要外部动力介入而进行的一种冷热水热量自然交换的形式，该系统利用的是热水自动上升，冷水自动下降的原理，使冷热水进行自然的循环，该系统结构简单，不需要加装水泵，不仅节约电能而且初投资也小适用于采暖负荷小的建筑，而强制循环式太阳能采暖系统，该系统是热水和冷水为两个循环，冷热水热量在换热器进行交换，水的循环通过水泵提供的动力来循环，这种系统的优点是效率高，换热效果好，而且更加的节能环保。

3.太阳能发电

在我国大多数的电力供应来源都是火力发电厂，火力发电虽然现在的技术也非常的先进，对煤炭的燃烧效率也很高，但是终究是化石能源的燃烧，带来地污染是不可避免的，我国的城市用电量需求是非常大的，比如亚洲最大的火力发电厂呼和浩特托克托县火力发电厂就是用来供应北京，天津等城市的电力需求。太阳能发电用于公共建筑目前在我国还是非常少的，虽然我国的资源储量总体非常的大但是由于我国人口众多，平均人员资源量较低，所以可再生能源的发展是一个必然的趋势，尤其是太阳能发电有非常大的前景，太阳能发电安全可靠没有污染，而且无噪音，没有振动，无须消耗化石能源，无须假设电杆等输电地设施，不仅节约投资还可以减少公共资源的使用。由于太阳能发电系统白天的发电量大，夜晚几乎没有发电，所以在白天可以将负荷以外的电量储存起来，在夜晚进行使用，由于太阳能发电系统是独立于市政电网的，所以可以将太阳能发电系统作为备用电源或者用来作为调峰电源，作为备用电源是一个很好的方案，因为我们日常大多数的独立备用电源都是燃油发电机，燃油发电机不仅需要消耗石油还要排出废气，不仅运行的价格昂贵而且运行的噪地也很大，在各方面都比不上太阳能发电系统。

结论：随着化石能源的日益消耗，国家与国家竞争能源的形势也越来越紧张，能源是一个国家工业体系的血液，更是一个国家发展向前的动力，国家的前进是离不开能源的，随着国家的发展能源结构也在发生着巨大的改变，随着我们国家提出了既要绿水青山就是金山银山的绿色发展理念，我们的可再生能源或者说清洁能源得到了国家的重视，虽然我国的太阳能技术得到了长足的发展，但是我们比起国外还是有一些差距，我们要正视差距，尽快地发展我们的可再生能源的产业链，减少对化石能源和石油的过度依赖性，不过随着我们先进发展理念的提出，我们的太阳能技术产业必将得到长足的进步，而且必将会为以后的发展提供更多的清洁能源，也必将为我国能源结构的改革做出更大的贡献，在一次性能源的不断的大量的消耗下，可再生能源在将来的发展过程必将一步一步地代替一次性能源的主导地位，也必将成为我们人类以后一直发展下去的不竭动力，所以可再生能源的发展必将有广阔的前景，尤其我国的太阳能资源十分的丰富，这一优势也将推动我们的技术快速地发展，只有解决我们能源短缺的问题，我們才会有可持续地发展，同时为实现生态环境的治理和保护也会做出突出的贡献。

参考文献

（1）学术期刊

[1] 太阳能光热建筑一体化的应用现状及展望 李冰 李凯 扈峥 四川大学建筑与环境学院 中国科学院力学所2012

[2] 新疆严寒地区农村住宅太阳能采暖设计的研究 徐鑫 李洁 武晓伟 石河子大学水利建筑工程学院 2019

[3] 太阳能供热在住宅建筑中的应用研究 王淑玲（山东建筑大学，山东 济南 250101）2019

[4] 光伏发电技术发展与前景分析彭科翔 郭少臣 李智毅 郑寰 陈秀伟 高天宇2020

（2）中国会议

[1] 浅谈太阳能光伏发 电在公共建筑 中的应用 李瑞 中国建材 国 际 工程集团有限公司/蚌埠玻璃工 业设计研究院 2012中国会议