太陽能建筑節(jié)能一體化

太陽能與建筑節(jié)能一體化摘要：眾所周知建筑是能耗大戶。建筑節(jié)能已經(jīng)成為國家關(guān)注的重點(diǎn)，因此大力開發(fā)太陽能節(jié)能技術(shù)是勢在必行。太陽能的一些技術(shù)與建筑相結(jié)合，不僅能為太陽能的利用和發(fā)展提供巨大的空間，而且能夠達(dá)到建筑節(jié)能的效果。發(fā)展利用太陽能等新能源，走可持續(xù)發(fā)展之路，是實(shí)現(xiàn)國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容，是建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的重要組成部分，同時(shí)也是保護(hù)資源，減少環(huán)境污染的重要舉措。關(guān)鍵詞: 太陽能 建筑節(jié)能 一體化0引言化石能源的短缺，氣候異常的頻發(fā)和環(huán)境污染的嚴(yán)峻形勢，使得我們迫切地思考，尋求新的可再生的清潔的替代能源已刻不容緩，而太陽能就是我們選擇的最有效的替代能源之一。隨著環(huán)境的持續(xù)惡化,低碳、綠色的人居環(huán)境已經(jīng)成為了全球可持續(xù)發(fā)展的遠(yuǎn)景目標(biāo)。從而,以節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境為目的,以清潔型可再生能源替代傳統(tǒng)能源為手段已成為現(xiàn)代建筑節(jié)能的新趨勢1。因此，一些研究人員致力于太陽能與建筑節(jié)能相結(jié)合的這一新領(lǐng)域。1太陽能與建筑一體化的現(xiàn)狀一直以來，太陽能等可再生能源在建筑技術(shù)上的完美應(yīng)用是企業(yè)夢寐以求的追求，太陽能與建筑結(jié)合創(chuàng)造的低能耗高舒適度的健康居住環(huán)境，不僅讓住戶家庭生活的更自然更環(huán)保，而且能節(jié)能減污，對實(shí)現(xiàn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有重大意義 太陽能作為一種免費(fèi)清潔的能源，在民用建筑中的應(yīng)用，將關(guān)系到可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，經(jīng)過多年的開發(fā)利用，太陽能的利用已取得顯著的成果，推廣應(yīng)用的范圍也在不斷擴(kuò)大，而太陽能與建筑的一體化結(jié)合，也在民用建筑中越發(fā)呈現(xiàn)出其不可替代的地位，并成為民用建筑中的一個(gè)新亮點(diǎn)2太陽能建筑一體化的前景我國太陽能資源十分豐富有著相當(dāng)廣闊的開發(fā)利用前景 太陽能年日照時(shí)數(shù)超過2200h以上的地區(qū)約占國土面積的2/3以上。目前，我國太陽能利用集熱面積居世界第一。工業(yè)、交通、建筑是我國消耗能源最多的3個(gè)領(lǐng)域。據(jù)粗略估計(jì)，建筑能耗占我國總能耗的27%，在建筑能耗中空調(diào)供暖和熱水占75%。此外，我國正處于城市化進(jìn)程之中，每年有1500萬人進(jìn)城，城鄉(xiāng)新建房屋建筑面積近20億平方米2。因此，我國建筑領(lǐng)域存在著巨大的節(jié)能空間。3太陽能在建筑節(jié)能領(lǐng)域的應(yīng)用3.1太陽能熱水器太陽能熱水器是利用溫室原理，將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并向水傳遞熱量，從而獲得熱水的一種裝置。它是由集熱器，儲(chǔ)熱水箱，循環(huán)水泵，管道，支架，控制系統(tǒng)及相關(guān)附件組成。太陽熱水器的用途和它的集熱溫度有著密切的關(guān)系。例如，低溫的太陽能熱水器主要用于預(yù)熱鍋爐給水，民用生活熱水，地下加熱除濕工程，采暖和工農(nóng)業(yè)中低溫?zé)崴膽?yīng)用。中高溫，高溫?zé)崴髦饕糜诓膳评浜桶l(fā)電。 3.2太陽能供暖 太陽能供暖方式可以按照太陽能的利用方式,分為直接利用與間接利用兩種。太陽能供暖系統(tǒng)是在太陽能熱水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,在一些環(huán)境保護(hù)意識較強(qiáng)的國家,已經(jīng)將太陽能供暖、供電與熱水系統(tǒng)作為建筑的基礎(chǔ)體系來發(fā)展,形成了太陽能能源使用的復(fù)合系統(tǒng)3。我國近年來常見的太陽能采暖方式,主要是將太陽能熱水系統(tǒng)鋪設(shè)在地板下,利用熱水的溫度和地面的散熱來為整個(gè)建筑供暖。這種地板采暖方式,能夠使熱源分布較為均勻,降低了傳統(tǒng)散熱器點(diǎn)式散熱的空間溫差感,特別是在能耗方面,由于采用的是太陽能熱水系統(tǒng),因此,符合清潔能源的環(huán)保要求。3.3太陽能-空氣源熱泵組合熱水供熱系統(tǒng)由于空氣源熱泵在能源利用、運(yùn)行過程、使用成本等方面具有很大優(yōu)勢, 因此得到了愈來愈廣泛的應(yīng)用。但在低溫環(huán)境下會(huì)產(chǎn)生蒸發(fā)器結(jié)霜、COP值降低等問題,這使其在北方地區(qū)的推廣受到很大限制,往往需要輔助熱源進(jìn)行配合運(yùn)行?；诖?考慮將太陽能利用技術(shù)和熱泵技術(shù)結(jié)合起來,形成優(yōu)勢互補(bǔ)的復(fù)合熱源熱泵系統(tǒng),一般可通過兩種集成模式來達(dá)到穩(wěn)定供熱的目的:一是以太陽能熱水器為主,空氣源熱泵進(jìn)行輔助加熱。即在平時(shí)晴天只利用太陽能制取生活熱水,從而充分利用太陽能免費(fèi)制熱;在陰雨天或夜間,太陽能集熱器無法運(yùn)行時(shí),就通過空氣源熱泵加熱,使水溫達(dá)到設(shè)計(jì)溫度,滿足熱水使用的舒適度。二是以空氣源熱泵為主,太陽能作為輔助熱源。主要通過太陽能集熱來解決冬季夜晚低溫環(huán)境下空氣源熱泵效率下降的問題,其余時(shí)間利用空氣源熱泵單獨(dú)制熱,從而可通過空氣熱能補(bǔ)償太陽能的不確定性,最大限度地利用可再生能源來實(shí)現(xiàn)辦公建筑熱水需求, 減少能源消耗,促進(jìn)節(jié)能減排。3.4太陽能制冷太陽能制冷系統(tǒng)大體可分為四類，即除濕式制冷、蒸汽噴射式制冷、吸附式制冷和吸收式制冷。太陽能制冷技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)在于它有很好的季節(jié)匹配性，天氣越熱，越需要制冷的時(shí)候，太陽輻射條件越好，太陽能制冷系統(tǒng)的制冷量也越大，太陽能空調(diào)制冷顯然是夏季太陽能有效利用的較佳方案4。目前,太陽能制冷技術(shù)在研究和開發(fā)方面已做了大量的工作,日趨完善。4太陽能與建筑一體化的基本要求 太陽能熱水系統(tǒng)與建筑節(jié)能結(jié)合,就是把太陽能熱水系統(tǒng)產(chǎn)品作為建筑構(gòu)件安裝,使其與建筑有機(jī)結(jié)合。不僅是外觀、形式的結(jié)合,重要的是技術(shù)質(zhì)量的結(jié)合。同時(shí)要相關(guān)的設(shè)計(jì)、安裝、施工與驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn),從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的高度解決太陽能熱水系統(tǒng)與建筑結(jié)合問題。這是太陽能熱水系統(tǒng)在建筑領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用、促進(jìn)太陽能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的關(guān)鍵。隨著太陽能系統(tǒng)與建筑結(jié)合技術(shù)的發(fā)展,人們需要的是不論外觀上還是整體上都能與建筑和周圍環(huán)境協(xié)調(diào)、風(fēng)格統(tǒng)一、安全可靠、性能穩(wěn)定、布局合理的太陽能熱水系統(tǒng)5。目前，太陽能的利用越來越受到人們的關(guān)注和依賴，但太陽能供熱設(shè)備的非定常性，對氣候條件和輻射條件的依賴性等特點(diǎn)，要求我們必須對建筑用能負(fù)荷進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測，才能夠在設(shè)備與建筑的匹配上做出設(shè)備投資和節(jié)能效益的最佳選擇。綜合考慮社會(huì)進(jìn)步，技術(shù)發(fā)展，太陽能與建筑一體化的發(fā)展方向我們需要做到以下幾點(diǎn)：一是，成熟的太陽能技術(shù)在坡屋面和立面上的綜合利用；二是，保溫隔熱的維護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)與自然通風(fēng)采光遮陽技術(shù)的有機(jī)結(jié)合；三是傳統(tǒng)建筑構(gòu)造與現(xiàn)代技術(shù)理念的融合；四是生態(tài)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)理念向常規(guī)建筑設(shè)計(jì)滲透；五是綜合考慮區(qū)域氣候特征、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度、建筑特征和人們的生活習(xí)慣等因素。5太陽能與建筑一體化的實(shí)例分析 山東省德州市近十年來著眼于經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，在節(jié)約常規(guī)能源的同時(shí)，超前規(guī)劃，未雨綢繆，致力于發(fā)展太陽能產(chǎn)業(yè)，培植陽光經(jīng)濟(jì)。位于“中國太陽城”德州市的中國太陽谷是2010年世界太陽城大會(huì)的舉辦地，大會(huì)主會(huì)場日月壇微排大廈（簡稱日月壇）是中國太陽谷的標(biāo)志性建筑，由皇明太陽能集團(tuán)投資興建，是目前世界上最大的太陽能建筑，總建筑面積約7.5萬平方米。日月壇集展示、科研、辦公、會(huì)議、培訓(xùn)、酒店等功能于一身。全球首創(chuàng)性地實(shí)現(xiàn)了太陽能熱水供應(yīng)、采暖、制冷、光伏并網(wǎng)發(fā)電等技術(shù)與建筑的完美結(jié)合，整體節(jié)能效率達(dá)88%，每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤2640噸、節(jié)電660萬度，減少污染物排放8672.4噸。完全符合節(jié)能環(huán)保、人性化、生態(tài)化等未來時(shí)尚角度的“綠色五星級”建筑標(biāo)準(zhǔn)，是太陽能綜合利用技術(shù)與建筑節(jié)能技術(shù)結(jié)合的典范工程。6結(jié)語在我國，由于能源結(jié)構(gòu)比較單一，所以必須尋求其他途徑來解決我國的能源問題。而用長遠(yuǎn)的眼光來看，那些化石燃料是不可能的，而原子能這種不是很安全的能源也是不可能的，而恰恰太陽能是最好的選擇。而就目前的技術(shù)來說，實(shí)現(xiàn)太陽能大眾應(yīng)用還是需要相當(dāng)長的一段時(shí)間，通過利用太陽能來降低建筑總耗能成本，實(shí)現(xiàn)建筑生態(tài)化是未來太陽能利用的發(fā)展趨勢。由于建筑能耗所占的能耗份額很大，因此把太陽能利用與建筑節(jié)能有機(jī)的結(jié)合起來已勢在必行，從而我國的可持續(xù)發(fā)展事業(yè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。參考文