太阳能建筑节能一体化

太阳能与建筑节能一体化

摘要：众所周知建筑是能耗大户。建筑节能已经成为国家关注的重点，因此大力开

发太阳能节能技术是势在必行。太阳能的一些技术与建筑相结合，不仅能为太阳能

的利用和发展提供巨大的空间，而且能够达到建筑节能的效果。发展利用太阳能等

新能源，走可持续发展之路，是实现国民经济和社会可持续发展战略的重要内容，是建设节约型社会的重要组成部分，同时也是保护资源，减少环境污染的重要举措。

关键词: 太阳能建筑节能一体化

0引言

化石能源的短缺，气候异常的频发和环境污染的严峻形势，使得我们迫切地思考，寻求新的可再生的清洁的替代能源已刻不容缓，而太阳能就是我们选择的最有效的替代能源之一。随着环境的持续恶化,低碳、绿色的人居环境已经成为了全球可持续发展的远景目标。从而,以节约能源、保护环境为目的,以清洁型可再生能源替代传统能源为手段已成为现代建筑节能的新趋势[1]。因此，一些研究人员致力于太阳能与建筑节能相结合的这一新领域。

1太阳能与建筑一体化的现状

一直以来，太阳能等可再生能源在建筑技术上的完美应用是企业梦寐以求的追求，太阳能与建筑结合创造的低能耗高舒适度的健康居住环境，不仅让住户家庭生活的更自然更环保，而且能节能减污，对实现社会可持续发展具有重大意义太阳能作为一种免费清洁的能源，在民用建筑中的应用，将关系到可持续发展的战略，经过多年的开发利用，太阳能的利用已取得显著的成果，推广应用的范围也在不断扩大，而太阳能与建筑的一体化结合，也在民用建筑中越发呈现出其不可替代的地位，并成为民用建筑中的一个新亮点

2太阳能建筑一体化的前景

我国太阳能资源十分丰富有着相当广阔的开发利用前景太阳能年日照时数超过2200h以上的地区约占国土面积的2/3以上。目前，我国太阳能利用集热面积居世界第一。工业、交通、建筑是我国消耗能源最多的3个领域。据粗略估计，建筑能耗占我国总能耗的27%，在建筑能耗中空调供暖和热水占75%。此外，我国正处于城市化进程之中，每年有1500万人进城，城乡新建房屋建筑面积近20亿平方米[2]。因此，我国建筑领域存在着巨大的节能空间。

3太阳能在建筑节能领域的应用

3.1太阳能热水器

太阳能热水器是利用温室原理，将太阳能转变为热能，并向水传递热量，从而获得热水的一种装置。它是由集热器，储热水箱，循环水泵，管道，支架，控制系统及相关附件组成。太阳热水器的用途和它的集热温度有着密切的关系。例如，低温的太阳能热水器主要用于预热锅炉给水，民用生活热水，地下加热除湿工程，采暖和工农业中低温热水的应用。中高温，高温热水器主要用于采暖，制冷和发电。

3.2太阳能供暖

太阳能供暖方式可以按照太阳能的利用方式,分为直接利用与间接利用两种。太阳能供暖系统是在太阳能热水系统的基础上发展起来的,在一些环境保护意识较强的国家,已经将太阳能供暖、供电与热水系统作为建筑的基础体系来发展,形成了太阳能能源使用的复合系统[3]。我国近年来常见的太阳能采暖方式,主要是将太阳能热水系统铺设在地板下,利用热水的温度和地面的散热来为整个

建筑供暖。这种地板采暖方式,能够使热源分布较为均匀,降低了传统散热器点式散热的空间温差感,特别是在能耗方面,由于采用的是太阳能热水系统,因此,符合清洁能源的环保要求。

3.3太阳能-空气源热泵组合热水供热系统

由于空气源热泵在能源利用、运行过程、使用成本等方面具有很大优势, 因此得到了愈来愈广泛的应用。但在低温环境下会产生蒸发器结霜、COP值降低等问题,这使其在北方地区的推广受到很大限制,往往需要辅助热源进行配合运行。基于此,考虑将太阳能利用技术和热泵技术结合起来,形成优势互补的复合热源热泵系统,一般可通过两种集成模式来达到稳定供热的目的:一是以太阳能热水器为主,空气源热泵进行辅助加热。即在平时晴天只利用太阳能制取生活热水,从而充分利用太阳能免费制热;在阴雨天或夜间,太阳能集热器无法运行时,就通过空气源热泵加热,使水温达到设计温度,满足热水使用的舒适度。二是以空气源热泵为主,太阳能作为辅助热源。主要通过太阳能集热来解决冬季夜晚低温环境下空气源热泵效率下降的问题,其余时间利用空气源热泵单独制热,从而可通过空气热能补偿太阳能的不确定性,最大限度地利用可再生能源来实现办公建筑热水需求, 减少能源消耗,促进节能减排。

3.4太阳能制冷

太阳能制冷系统大体可分为四类，即除湿式制冷、蒸汽喷射式制冷、吸附式制冷和吸收式制冷。太阳能制冷技术的最大优点在于它有很好的季节匹配性，天气越热，越需要制冷的时候，太阳辐射条件越好，太阳能制冷系统的制冷量也越大，太阳能空调制冷显然是夏季太阳能有效利用的较佳方案[4]。目前,太阳能制冷技术在研究和开发方面已做了大量的工作,日趋完善。

4太阳能与建筑一体化的基本要求

太阳能热水系统与建筑节能结合,就是把太阳能热水系统产品作为建筑构件安装,使其与建筑有机结合。不仅是外观、形式的结合,重要的是技术质量的结合。同时要相关的设计、安装、施工与验收标准,从技术标准的高度解决太阳能热水系统与建筑结合问题。这是太阳能热水系统在建筑领域得到广泛应用、促进太阳能产业快速发展的关键。随着太阳能系统与建筑结合技术的发展,人们需要的是不论外观上还是整体上都能与建筑和周围环境协调、风格统一、安全可靠、性能稳定、布局合理的太阳能热水系统[5]。

目前，太阳能的利用越来越受到人们的关注和依赖，但太阳能供热设备的非定常性，对气候条件和辐射条件的依赖性等特点，要求我们必须对建筑用能负荷进行准确的预测，才能够在设备与建筑的匹配上做出设备投资和节能效益的最佳选择。综合考虑社会进步，技术发展，太阳能与建筑一体化的发展方向我们需要做到以下几点：一是，成熟的太阳能技术在坡屋面和立面上的综合利用；二是，保温隔热的维护结构技术与自然通风采光遮阳技术的有机结合；三是传统建筑构造与现代技术理念的融合；四是生态驱动设计理念向常规建筑设计渗透；五是综合考虑区域气候特征、经济发达程度、建筑特征和人们的生活习惯等因素。

5太阳能与建筑一体化的实例分析

山东省德州市近十年来着眼于经济的可持续发展，在节约常规能源的同时，超前规划，未雨绸缪，致力于发展太阳能产业，培植阳光经济。位于“中国太阳城”德州市的中国太阳谷是2010年世界太阳城大会的举办地，大会主会场——日月坛微排大厦（简称日月坛）是中国太阳谷的标志性建筑，由皇明太阳能集团投资兴建，是目前世界上最大的太阳能建筑，总建筑面积约7.5万平方米。日月