太阳能技术在建筑节能设计中应用探析

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1、太阳能技术在建筑节能设计中应用探析摘要：太阳能作为清洁的可再生能源，具有巨大的优势和开发潜力。太阳能与建筑的有机结合会大大降低建筑对传统能源的消耗，将成为今后建筑节能设计的重要方向。本文介绍了太阳能的两种应用技术：太阳能光热技术、太阳能光伏技术。讨论了两种技术在建筑节能设计中的应用形式，阐释了太阳能光伏与建筑的组合方式，并分析了两种技术的优缺点。关键词：太阳能；光热技术；光伏技术；建筑节能；应用1引言随着经济的快速发展，城市化的加速及人民生活水平的不断提高，社会对能源的需求不断增加。而我国正处于快速发展阶段，能源消耗巨大且逐年攀升，据统计，2013年全国

2、能源消费总量约为37.6亿t标煤，相比2012年增速为3.9%；全社会用电量约5.34万亿kWh,相比2012年增速为7.5%。而在全社会能源消耗总量中，建筑在施工和使用过程中消耗的能源占比巨大，约占全社会总能耗的30%,因此，建筑节能研究具有重要的现实意义。太阳能作为绿色新能源之一，在我国的资源相当丰富，年总辐射量约在930〜2330kWh/m2,多数地区年平均日辐射量在4kWh/m2以上［1］。因此，研究太阳能技术在建筑节能中的应用，对减少建筑物对煤炭、石油、天然气等传统能源的消耗和优化我国能源结构，具有重要意义。目前，太阳能在建筑节能设计中的应用主

3、要是通过将太阳能技术和建筑设计相结合，为建筑提供发电、供热、采暖等能源，降低建筑对传统能源的消耗，达到节能的目的。太阳能技术主要包括太阳能光热技术和太阳能光伏技术，本文将分别对其在建筑节能设计中的应用进行探讨。2太阳能光热技术在建筑节能中的应用2.1太阳能光热技术的分类2.1.1被动式太阳能光热技术被动式太阳能光热技术是指不借助外加媒介，直接利用建筑本身的结构或材质特点，为建筑提供热能的技术。其实现方式主要有以下两个方面：一方面是通过合理选取建筑的朝向和地势以及巧妙的功能分区来调节冬夏季建筑热量需求；另一方面是通过合理挑选建筑材料，如具有蓄热能力的地板、

4、墙体、玻璃等，为建筑保温。2.1.2主动式太阳能光热技术主动式太阳能光热技术是指利用外加媒介或技术手段，使太阳能为建筑提供所需能量的技术。其实现方式主要是通过在建筑物中增加额外的设备，如风机、热水器、太阳能空调等，利用水、空气等传输媒介，将太阳能间接的转化为建筑所需要的能量，包括：太阳能热水技术、太阳墙釆暖新风技术、太阳热能空调技术等。2.2太阳能光热技术在建筑节能中的应用形式2.2.1建筑太阳能热水系统建筑太阳能热水系统主要是将太阳能热水器与建筑有机结合，并将太阳能转化为水的热能，提供建筑内热水供应,减少烧水需要的额外能源，达到节能的目的。太阳能热水器

5、与建筑的结合形式主要分为分离式和集成式。其中分离式指太阳能热水器与建筑彼此分开，只是将太阳能热水器放置于建筑上，整个热水系统的功能构成不涉及建筑物的相关结构。如：阳台壁挂式真空管太阳能热水器系统，采用固定螺栓将其与阳台外侧固定；屋顶紧凑式真空管太阳能热水器系统，将热水器放置于屋顶并用螺栓固定。分离式热水器，特别是壁挂式热水器，由于采用螺栓固定且长期处于外界环境下，容易受风雨等外界环境因素影响，在长期的恒荷载和活荷载作用下，存在着安全问题。因此建筑设计时可以考虑为太阳能设备预留相应的支撑平台等，一方面便于安装，另一方面可以防止跌落造成安全等问题。而集成式太

6、阳能热水系统指将建筑的部分结构设计成热水器的功能组件，两者集成到一起，共同组成热水系统。如：遮阳集成式平板太阳能热水器，将建筑的遮阳部分用加热材料做成太阳能热水器的集热器，在室外吸收辐射，保温水箱布置在室内来储存加热后的热水。与分离式热水系统相比，集成式热水系统占用面积小，集成度高，安全性较好，但是，也存在着更换、维修困难等缺点。2.2.2建筑太阳能供热及空调系统建筑太阳能供热系统通过设置建筑集热结构，吸收太阳能，维持建筑内部温度，降低采暖能耗，达到节能的目的［2］。主要包括：设置太阳能集热地板及建筑集热墙，在冬季利用墙体和地板吸收太阳能，保持屋内温度；

7、设置太阳能热水循环系统，利用太阳能加热循环水，并利用高温热水在建筑内循环供热，如屋顶池式太阳房，在屋顶设置储水池，冬季白天利用太阳加热，晚上利用辐射对流为下面房间供热。太阳能空调系统是一种兼有供暖、供冷两种功能的建筑节能手段。供热功能可以利用太阳能直接加热空气，并利用空调系统将加热空气送入建筑为其提供热量［3］。供冷功能主要实现方式有：太阳能吸收式制冷，太阳能吸附式制冷，太阳能喷射制冷。其中，吸收式制冷依赖于吸收式热泵技术，利用吸收剂的汽化、冷凝过程提供冷量，而太阳能主要用于吸收剂的汽化加热，其技术相对成熟，而其他技术均处于研发试验阶段。3太阳能光伏技术

8、在建筑节能中的应用太阳能光伏技术是指利用光电效应原理，通过太阳能电池将太阳能直接