太阳能对建筑节能的作用
1 太阳能技术在建筑节能中的应用
太阳能在节能建筑中的应用形式主要有太阳能的热利用和太阳能光电技术。
1 太阳能在采暖系统中的应用
被动式采暖被动式采暖是指利用房屋结构本身完成太阳能的集热、蓄热和放热功能。常用的被动式采暖主要有直接收益式、蓄热墙和附加阳光间3种。直接收益式系统,是将阳光可以照射到的地面和墙体做成蓄热结构,或将太阳光直接引人室内,白天利用其蓄积太阳能,晚间这些表面则又成为散热表面。由于直接收益式系统获得的太阳能有限,整幢建筑必须有良好的保温性能才能使此系统发挥作用。蓄热墙的目的是在冬季将进人室内的太阳辐射热储存起来,当夜晚气温下降时再以对流方式逐渐地使热量释放出来。墙体隔着一层玻璃朝向太阳,当阳光透过玻璃照射到墙体上时,一方面墙体开始储存热量,同时处于玻璃和墙体之间的空气被加热。上升的热气流通过墙体上方的开口进人室内,同时带动室内冷空气从墙体下方开口进人风腔,如此不断循环,使室内温度提高。这种系统被称为“特隆比墙”。其特点是简单、经济、实用,容易建造并且应用广泛。附加阳光间系统和蓄热式系统接近,只不过将玻璃幕墙改做成一个阳光间,利用阳光间的热空气及蓄热的南墙来蓄积太阳能。阳光间内的南墙可以开窗,将阳光间内的热空气导入室内。这种系统结构简单,对建筑外立面影响小。
主动式采暖太阳能主动式采暖是利用太阳能集热器吸收太阳能作为采暖系统的热源,向采暖系统提供低温热水,通过室内部分的采暖系统来完成室内的加温过程,使室内温度达到设计要求冈。以太阳能水源热泵采暖系统为例:太阳能水源热泵系统由3部分组成,即太阳能集热系统、水源热泵系统和热水供应系统。
2 太阳能在空调系统中的应用
目前 , 实 现太阳能空调一般有2条途径:一是先实现光一电转换,再以电力推动常规的压缩式制冷机制冷;二是进行光一热转换,以热能制冷。前者系统比较简单,但成本
太高,以当前太阳能电池的价格来算,在相同制冷功率情况下,其造价约为后者的4一5倍。因此,国内外的太阳能空调系统至今仍以第2种为主,而后者又多采用吸收式制冷系统。太 阳能 吸 收式制冷,是利用太阳集热器为吸收式制冷机提供其发生器所需要的热媒水。热媒水的温度越高,则制冷机的性能系数越高,这样空调系统的制冷效率也越高。常规的吸收式空调系统主要包括吸收式制冷机、空调箱、锅炉等,而太阳能吸收式空调系统是在此基础上再增加太阳集热器、储水箱和自动控制系统。夏季,被集热器加热的热水首先进人储水箱,当热水温度达到一定值时,由储水箱向制冷机提供热媒水;从制冷机流出并已降温的热水流回储水箱,再由集热器加热成高温热水;制冷机产生的冷媒水通向空调箱,以达到制冷空调的目的。冬季,同样先将集热器加热的热水进入储水箱,当热水温度达到一定值时,由储水箱直接向空调箱提供热水,以达到供热采暖的目的。当太阳能不能够满足要求时,可由辅助锅炉补充热量。与常 规 空 调相比,太阳能吸收式空调具有三大优点。①太阳能空调的季节适应性好,也就是说,系统制冷能力随着太阳辐射能的增加而变大,而这正好与夏季人们对空调的迫切要求一致。②传统的压缩式制冷机以氟里昂为介质,它对大气层有极大的破坏作用,而吸收式制冷机是以无毒、无害的嗅化锉为介质,它对保护环境十分有利。③同一套太阳能吸收式空调系统可以将夏季制冷、冬季采暖和其他季节提供热水结合起来,显著地提高了太阳能系统的利用率和经济性。在强 调 太 阳能空调优点的同时,也应看到它目前存在的局限性,因而在推广应用过程中应注意解决以下问题:①虽然太阳能空调开始进人实用化阶段,但目前已经实现商品化的产品大都是大型的澳化铿制冷机,只适用于单位的
中央空调。对此,科研单位正在积极研究开发各种小型的澳化铿或氨水吸收式制冷机,以便与太阳集热器配套逐步进人家庭。②虽然太阳能空调可以无偿利用太阳能资源,但由于自然条件下的太阳辐照度不高,使集热器采光面积与空调建筑面积的配比受到限制,目前只适用
2 于层数不多的建筑。对此,科研单位正在加紧研制可产生水蒸气的真空管集热器,以便与蒸气型吸收式制冷机结合,进一步提高集热器与空调建筑面积的配比。③虽然太阳能空调可以大大减少常规能源的消耗,大幅度降低运行费用,但目前系统的初投资仍然偏高,只适用于有限的富裕用户。为此,需降低现有真空管集热器的成本,使越来越多的单位和家庭具有使用太阳能空调的经济承受能力。
3 太阳能在热水系统中的应用
太阳能在建筑热水供应中的应用以太阳能热水器为主要形式,太阳能热水器按其集热装置的不同可分为平板式热水器、闷晒式热水器、真空管热水器三大类。经过多年的发展,真空管式太阳能热水器己经取得长足的进步,逐步占据了太阳能热水器市场的绝对主导地位1410太阳 能 热 水器是我国太阳能利用中应用最广泛、产业化发展最迅速的领域,太阳能热水器的经济、环境和社会效益都非常好。但是仍然存在诸多问题,如太阳能设计单位和生产厂家未考虑到我国地域辽阔,不能针对不同纬度地区太阳高度角不同而设计不同采光效果的热水器;太阳能热水器未能与建筑物融为一体,造成了视觉污染等。
4.太阳能在供电系统中的应用
太阳能发电在建筑中的应用以太阳能板为主要形式,太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池(组)组成。如输出电源为交流220V或110V,还需要配置逆变器。各部分的作用为:
(一)太阳能电池板:太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分,也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能,或送往蓄电池中存储起来,或推动负载工作。
(二)太阳能控制器:太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态,并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方,合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项;
(三)蓄电池:一般为铅酸电池,小微型系统中,也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来,到需要的时候再释放出来。
(四)逆变器:在很多场合,都需要提供220VAC、110VAC的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能向220VAC的电器提供电能,需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能,因此需要使用DC-AC逆变器。在某些场合,需要使用多种电压的负载时,也要用到DC-DC逆变器。
太阳能发电能有效利用太阳能这一可再生清洁能源作为供电来源,可以减少对传统化石燃料的依赖,并且可以减轻现如今电力系统高负荷供电的压力。
5.太阳能在照明系统中的应用
相比其他光源,自然光具有清洁、安全的特点,充分利用天然光可节省大量照明用电,采集太阳光的光导管绿色照明系统能够把白天的太阳光有效地传递到室内阴暗的房间或者易燃易爆不适宜采用电光源的房间,自然光照明条件下的视觉对比灵敏度高于电力照明的5%~20%以上。而且可以消除灯光对人体的不良影响。
建筑节能领域中的太阳能技术
龙源期刊网
建筑节能领域中的太阳能技术
作者:刘守彬
来源:《城市建设理论研究》2013年第30期
摘要:在一次性能源日益枯竭的今天,太阳能的应用已经成为国家关注的重点。作为能源消耗的大户,建筑节能技术的发展势在必行,建筑和太阳能技术的结合就为建筑节能技术的发展开辟了一个崭新的途径。
关键词:建筑;节能;一体化;太阳能
中图分类号: TU201.5文献标识码:A
太阳能技术在建筑节能领域中的应用主要的通过太阳能和建筑的一体化的方式实现的。太阳能一体化建筑是当前太阳能利用的发展方向,我们可以利用太阳能的光伏发电技术为建筑物供电,也可以利用太阳能为建筑物提供生活用热水,同时也可以满足夏季空调和冬季采暖的需要。建筑和太阳能技术相结合,不仅节能减排,而且自然环保,可以提供高舒适度却又是低能耗的健康居住环境,符合社会可持续发展的需要,最重要的是,作为一种免费清洁的能源,太阳能具有取之不尽用之不竭的可贵特点,在煤炭、石油、天然气等一次性能源日益枯竭的今天,全球各国都日益重视对太阳能的利用,世界上不少国家都投入巨资研发太阳能技术,经过多年的攻关,已经在太阳能技术方面得到长足的进展,不少太阳能技术已经应用在建筑领域。特别是在日照时间长、阳光充足、空气洁净度高的地区,如果又缺乏电力、煤炭、石油、天然气等其他能源,采用太阳能发电、供暖、制冷尤为有利,也更为现实。太阳能是一种绿色、环保而且能量巨大的一次能源,利用太阳能能真正节约常规能源消耗,减少二氧化碳等有害气体排放的,因此太阳能被广泛应用于人们的日常生产、生活当中。太阳能的利用主要分为光电利用和光热利用两大部分,而太阳能的热利用是目前开发技术最成熟,生产成本最低廉,应用领域最广泛的一种太阳能应用方式。目前,我国太阳能光热利用,无论是年产量,还是保有量都已经排在世界首位,并且还在以每年20%--30%的增长速度不断发展。受很多技术瓶颈的限制,目前太阳能技术在建筑领域的应用还存在投资大,回收年限长等问题。
太阳能热水器在建筑工程中的应用
建1筑I工I程 科 太阳能热水器在建筑工程中的应用 杨艳娟黄旺钦 (厦门地山市政工程有限公司,福建厦门361006) 摘要:根据国际与国内能源现状,通过阐述太阳能热水器的类型及特点,并针对太阳能热水器在建筑工程中推广使用中存在的一些问题,分 析了未来的发展前景及促进其发展相关措施。 关键词:太阳能;建筑节能;太阳能热水器;可再生资源 引言 随着经济的快速发展,人们对能源的需求越 来越大,但是到目前为止人类仍主要依赖于煤、石 油、天然气等非再生资源,能源供应和环境问题将 更加突出。开发利用可再生能源是实现经济可持 能量来源,又是最丰富的绿色清洁可再生能源。 据有关统计数据显示,中国建筑能耗总量已 占能源总消费量的27.45%,其中最主要的是空调 和热水器等冷、热能耗占到20%,建筑节能迫在眉 睫。太阳能热水器是利用太阳能热中最具有代表 性的—种节能设备,是建筑节能发展的方向。 l太阳能来源及特点 太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应 过程产生的能量。太阳每秒钟照射到地球上的能 量相当于500万吨煤。优点:清洁、环保、安全,遍 布广、可再生;缺点:能量密度低,强度受地域、季 节、气俟等影响大。 2太阳能热水器的种类及特点 太阳能热水器就是吸收太阳的热能,加热冷 水提供给人们在生活、生产中使用的一种环保、安 全、节能的新型热水器产品。 2l既节能又环保 据专家分析:购买一台中等太阳能热水器, 大约3000元左右,每天可出60℃: 水135kgo同 比之下,40L的电热水器,每天电费约为4.0元。一 台太阳能热水器占据2 ̄3m2,而其每平方米每年能 够节约150kg标准煤。因此太阳能热水器可节省 大量不可再生资源,又减少了环境污染。 22工作原理 太阳官 热水器通常由集热器、绝热贮水箱、 连接管、支架和控制系统组成。太阳光透过透明玻 璃板照射到集热器匕,集热器吸收太阳光把光能 转变成热能,并把热能传导绐贮热水箱内的水,由 才滞内的水温不断升高。 2.3种类及特点 ,从而使贮热 23.1 集热器分类:真空玻璃管太阳能热水 器,集热部分吸热效率高,不需再增加保温层;真 空玻璃管抗高温、抗打击和保温性能好,能在冬天 使用。缺点:体积大,成本较高,管中易结水垢。金 属平板太阳能热水器:是在传热性能极佳的金属 片上,覆盖上吸热涂层,利用金属的传热性,将吸 收的热量传于水箱中。优点:外型美观,安装方 便;规格多样,适合不同家庭;全自动控制,方便、 安全、寿命长;热水量大,阴雨天、夜晚、冬天也能 使用;有储水功能,停水时也可使用。缺点:锞温成 本高、性价比相对较低。23.2从结构分类:普通式 太阳能热水器:真空玻璃管直接插入水箱中,屋面 的集热器在阳光充足的情况吸收光能转化为热能 传递给玻璃管中的水。阳光不足时,可使用辅助电 加热。优点:不受季节和气暌限制。缺点 只能安装 在屋面上。分体式太阳能热水器:可以安装在屋 面、墙壁、阳台等位置。真空管不结垢、承压、多路 全天供应热水。吸热元件与储水箱分开,吸热率 高,散热快,保温差,冬天不能用。优点:不是顶层 用户也能使用。23.3从水箱受压来分:承压式太阳 能热水器:目前, 箱;制造承压水箱成本极高,安全性差。优点:解决 了水循环问题。 非承压式太阳能热水器:水箱中有一根管子 与大气相通,利用屋顶和家里的高度差,使用水时 产生压力。其安全性,成本,使用寿命都比承压式 要好。受屋顶面积制约,不宜在高层住宅中推广。 3太阳能热水器发展的现状及制约因素 3-1太阳能热水器发展的现状 近十年来,我国太阳能热水器安装量年均增 长29%,据初步统计结果显示2006年安装面积达 2340万rn2,共有30000家热水器生产商。但是整 体的利用率非常低,不足20%。 32太阳能热水器发展的制约因素 3.2.1影响房屋整体美观。现代城市大多以多 层和高层住宅为主,虽然太阳能热水器既省钱又 环保、安全,但传统屋顶整体式太阳能热水器的安 装,影响房屋的整体美观,往往为物业部门所不允 许。3.2.2不规范安装造成安全隐患。小区在设计时 如果未考虑安装太阳能热水器,居民私自安装,楼 顶的承 】、防水层就会受到影响,安装后易遭到 人为破坏。且没有预留楼顶通水管道,不规范安 装,会造成通风与避雷等安全隐患。323缺少行业 管理及政府政策支持。虽然近几年节能环保大力 提倡,市场需求增大,但是目前生产厂家杂乱,产 品质量无保障。政府没有强制性措施要求开发楼 盘时必匆_安装节能设备,缺少统一的规划、设计、 施工。影响了太阳能热水器的推广。3.2.4受季节影 响大。在阴雨、夜间和阳光比较少的冬季,热水器 的热 量受到限制;太阳能热水器通常安装在屋 顶高处,更容易遭受雷电袭击,夏季雷雨、暴风天 气不宜』朗j。 4太阳li巨jI55水器的发展新 受措施 .4.1发展前景良好 已有越来越多的国家和地区实施太阳能热 水嬲巨制安装政策,2006年海南、深圳、济南、南 京、武汉等地开始在l2层或9层及以下的民用建 筑等实施强制安装。 2006年起,《可再生能源法》、《节约能源法》、 《可再生能源中长期发展规划》、《绿色节能建筑实 施条例 政策、法律相继出台。《可再生能源中长 期发展规划》明确要求:“到2020年,我国太阳能 热水器总面积达到3亿m2,年替代石化能源约 4000万吨标准煤。’.太阳能热水器将抓住可再生能 源的机遇迅速发展,在建筑节能中得到充分利用 和发展。 42促进发展的措施 42.1提高产品的质量、性能、服务。太阳能热 水器作为重要的环保节能产品,要加快推广应用。 在产品设计、功能和价格匕需不断地改进和完善, 辅助服务措施及时跟匕。目前太阳能热水器生产 企业具有多、散、乱和水平差异等特点,今后应严 格按照标准生产,提高生产条件,健全质量管理体 系,同时提高企业质检能力,保证产品质量。499 与建筑完美结合。目前的太阳能热水器产品虽然 繁多,但不适合安装在现有的小区。太阳能热水器 与建筑的不协调性是阻碍其推广的主要问题之 一。太阳能热水器的开发利用需要开发商、建筑设 计单位及其产品供应商达成—致,太阳能热水器 作为建筑的—部分,与建筑同步设计、施工、验收、 后期管理,使建筑看起来更美观,也不会伤害建筑 本身。政府也尽快出台太阳能热水器与建筑—体 化项目的安装、设计、施工、检验等一系列环节标 准,促进建筑与太阳能热水器的完美结合。423政 府扶持。423.1政俯给予政策扶持。2006年1月1 日正式实施的《可再生能源法》中明确规定:国家 鼓励单位和个人安装和使甩太阳能热水器。此前, 很多城市曾经因为考虑到建筑不美观而禁止安装 太阳能热水器。如今各地出台政策支持太阳能热 水器安装,促进发展。2006年7月27 151,福建省建 设厅发布了 扣枣=琉与太阳能热水系统—锌|化 设计、安装及验收规程》,规范全省居住建筑与太 阳能热水系统—体化没计、安装及验收,加快了太 阳能热水器与建筑—体化进程。423.2政埔 以财 税扶持。重视太阳能热水器产品节能环保的作用, 中推行节能环保产业的 优惠财税政策。政府出台相关补贴政策,对产品生 产企业和使用单位进行补贴扶持,推动太阳能热 水器的大规模使用。 结束语 太阳能热水器与建筑的结合越来越紧密,普 及率也越来越高,节能环保作用越来越受到重视。 但是我国的普及率与应用水平较发达国家的差距 仍很大,这就需要我们不断努力,逐步实现太阳能 热水器与建筑—钵I化,充分发挥太阳热水器在建 筑节能方面作用,并推爱『节能建筑的发展。同时也 壮大太阳能行业的发展,走可持续发展的道路。 参考文献 【1】邓昌华.太阳能热水器:想说爱你不容易Ⅱl太阳 能产业月刊。2Oo7,ln 【2】路宾,何涛,张昕宇等.家用太阳能热水器质量问 题与改进措施 [3]马飞,孙雷.太阳能热水器企业如何打造服务品 牌.
太阳能的利用了解太阳能的应用和优势
太阳能的利用了解太阳能的应用和优势
太阳能的利用——了解太阳能的应用和优势
太阳是地球上最重要的能源之一,其能量的利用对于人类的可持续发展至关重要。太阳能作为一种清洁、可再生的能源,正逐渐成为世界各地热衷的焦点。本文将介绍太阳能的应用领域和优势。
一、太阳能的应用领域
1. 太阳能发电
太阳能可以通过光伏发电系统转换成电能。光伏发电是将太阳能辐射转化为直接电能的一种方式。它可广泛应用于各个领域,包括家庭、商业和工业用电等。光伏电池板安装在屋顶或太阳能电站上,通过吸收太阳光并利用光电效应发电。太阳能发电不仅可以提供电力供应,还可以减少对化石燃料的依赖,降低碳排放,对环境友好。
2. 太阳能热水器
太阳能热水器是将太阳能热量利用于生活热水供应的一种设备。一般来说,太阳能热水器由太阳能集热器、水箱和管道组成。太阳能集热器将太阳能转换为热能,将热能传递给水箱,从而提供热水。太阳能热水器不仅能够降低家庭的用能成本,还可以减少对传统能源的消耗,起到环保节能的作用。
3. 太阳能光热发电 太阳能光热发电是利用太阳能产生的热量发电的一种技术。它通过聚焦太阳光,将太阳能转化为高温热能,再利用热能驱动涡轮发电机产生电能。太阳能光热发电不仅具备发电技术的优势,还可以有效地解决储能问题。该技术在一些大型太阳能电站中得到广泛应用,成为可持续发展的重要手段之一。
4. 太阳能建筑
太阳能在建筑领域的应用也日益重要。太阳能建筑包括利用太阳能供电、采暖和照明的建筑。太阳能电池板可以安装在建筑物的外墙、屋顶或玻璃幕墙上,将太阳能转化为电能,满足建筑物的能源需求。除此之外,太阳能建筑还可以利用太阳能供暖,通过集热器和热储存器将太阳能转化为热能,为建筑物提供舒适的室内温度,减少对传统供暖系统的依赖。
二、太阳能的优势
1. 清洁可再生
太阳能是一种清洁、绿色的能源,其利用过程中不会产生二氧化碳等有害气体,对环境无污染。与传统化石燃料相比,太阳能是一种可再生的能源,不会消耗地球上有限的资源。因此,太阳能的利用对于减少气候变化和保护环境具有重要意义。
建筑节能与太阳能的应用
建筑节能与太阳能的应用
张评衔
一、建筑节能 建筑节能就是采用节能措施,使建筑能
源消耗节省50%。
1.减少建筑物的外表面积:减少外表面 积就是减少建筑的散热面积。建筑物外表面
积的衡量值是体形系数,体形系数是指一幢
建筑物的体积与这个建筑物的外表面积的比
值。这个比值住宅要控制值在0.3以下;公 共建筑控制在0.4以下,如果大于此值,就意
味着体形的调整和外墙、屋顶保温、隔热厚度
的增加;如果超过此值就要进行权衡判断其 建筑围护结构的热工性能。所以,建筑设计
中,有效地控制建筑的体形系数是建筑节能
重要因素。 2.建筑物的能源、热工消耗主要反映在
外部的围护结构上。围护结构设计主要包括
围护结构材料和构造选择、各部分围护结构 传热系数的调整和确定、外墙受周边热桥影
响条件下其平均传热系数的计算、围护结构
热工性能指标及保温层厚度的计算等。在外 墙外侧或者内侧增设一定厚度的保温材料,
以增加墙体的保温系数。是墙体的节能主要
手段。屋面是热量波动最大的部位,同样需
要采取增强保温隔热层。 3.另外、与外部环境接触面大的就是外
门窗。门窗占全部耗热量的50%。所以要
选择热阻高了材料做门窗材料。目前常采用 钢塑门窗材料、有节能措施的铝合金料;门窗
玻璃选用中空玻璃同样是为了增加热阻;窗 户安装要严密,气密性等级不低于规范规定
Ⅱ、Ⅲ水平。
窗户面积不易过大,控制窗户面积的指 数是窗户与墙面的比值。住宅建筑要求窗墙
面积比控制在0.25(北向)、0.30(东西向)、
l8 0.35(南向)。其中,北向不应采用飘窗,其
它方向不宜采用飘窗。对于公共建筑窗墙面
积比(包括透明幕墙)不大于0.7;也不小于 0.4。玻璃的可见光透射比小于0.4时,就要
根据规定进行权衡判断。 4.其它一些部位的保温隔热措施。如地 板、栏板、楼板、冷热桥部位等进行节能保温
处理;严寒地区对建筑物四周内外地面处理; 不采暖楼梯间墙面、人户门的处理;阳台楼地
以太阳能为核心的节能技术在公共建筑中的应用--以德州太阳谷微排国际酒店为例
2014年第2期 (总第122期) 边疆经济与文化
THE BORDER ECONOMY AND CULTURE N0.2.2Ol4 C ̄nem1.No.122
【边疆经济】
以太阳能为核心的节能技术在公共建筑中的应用
——以德州太阳谷微排国际酒店为例
郑建峰
(德州学院经济管理学院,山东德州253023)
摘要:公共建筑的节能降耗为当前我国比较重视的领城,当前我国节能形势不容乐观,开发利用新的能
源也是节能减排的有效途径,太阳能是建筑上很具有利用潜力的新能源之一。德州太阳谷微排国际酒店对太阳能
进行了综合利用,该酒店通过太阳能热利用和建筑节能技术的综合利用,使大厦总体节能效率达到88%。这一
技术在我国具有普遍应用意义。
关键词:公共建筑;太阳能;节能
中图分类号:F127 文献标志码:A 文章编号:1672.5409(2014)02-0008-02
~、我国大型公共建筑能耗现状分析
1.中国建筑能耗现状分析 我国建筑总能耗约占社会终端能耗的约 20.7%。其中,北方城镇建筑采暖和农村生活用煤
约为3.2亿吨标煤,年,占我国2012年煤产量的
11.4%;建筑用电和其它类型的建筑用能(炊事、
照明、家电、生活热水等)折合为电力,总计约为 5 500亿度/年,占全国社会终端电耗的27% 29%。
根据发达国家经验,随着城市发展,建筑将超越工
业、交通等其它行业而最终居于社会能源消耗的首
位,达到33%左右。[1l 2.公共建筑能耗及节能前景分析 据统计日前我国有8亿左右的大型公共建筑,
耗电量为140~300kwh/ ̄方米・年,为住宅的l0 20 倍,是建筑能源消耗的高密度领域。调查结果表
明,这类建筑能源浪费现象仍较严重,有很大的节
能潜力。同时国家提出争取“十二五”期末,国家 机关办公建筑和大型公共建筑总能耗下降15%,节
约1 500~1 800万吨标准煤。121 因此降低公共建筑能耗的任务很艰巨,而太阳
太阳能技术在建筑中的应用及思考
Equipment Manufactring Technology No.8,201 1
太阳能技术在建筑中的应用及思考
张龙瑞
(国防科技大学校务部,湖南长沙410073)
摘要:对太阳能技术在建筑中的应用方式进行了归纳,分析了太阳能建筑发展中存在的问题,在此基础上讨论了太 阳能建筑的应用发展方向。 关键词:太阳能技术;供暖;制冷
中图分类号:TK51 文献标识码:B 文章编号:1672—545X(2011】08—0208—03
随着常规能源的日益紧张以及环保的呼声愈来
愈强,可再生能源的重要性凸显,受到了各国的关注 和扶持。太阳能是永不枯竭的清洁能源,有着矿物能
源不可比拟的优越性。我国的太阳能资源丰富,6O% 以上的地区具有丰富的太阳辐照量,年日照时数可 达2 200 h。尤其是华北和西北地区,日照充足,为利
用太阳能提供了很好的基础条件。开发和利用太阳 能,既是近期急需的能源补充,又是低碳、环保的要 求。将太阳能应用于建筑物,会获得很好的节能和环
保效益。
1 太阳能供暖
1.1 被动式太阳能供暖 这种方式无需其他辅助能源,通过合理布置建筑
方位和恰当处理建筑构件,即可利用太阳能实现建筑 节能。其优点是造价较低 能效果显著,是目前世界
上推广太阳能技术的主要做法。典型的被动式太阳 房,是直接利用照射到建筑内部的太阳能,太阳能在
白天以光能的形式照射到起储热作用的内墙和地板 上,晚上墙和地板内存储的热量又被释放出来。 还有间接利用围护结构表面所吸收的太阳能加
热室内空气,使让太阳光通过玻璃透射到重质墙体
涂黑的吸热表面,提高墙表面温度,使墙体蓄热。冬
季,室内需要供热时,玻璃和墙体之间的热空气,经 自然对流送人房间,而室内冷空气通过墙下通风口
进入玻璃和墙体间的夹层被加热,自然循环。太阳落
山后,则可利用重质墙体所存储的热量,继续放热。 大大减少了单位面积的采暖负荷,节省了供暖能耗。 1.2 主动式太阳能供暖 这种方式用电作为辅助能源【1】,驱动被太阳能加
建筑节能施工方案建筑屋面太阳能光热系统的设计与安装
建筑节能施工方案建筑屋面太阳能光热系统的设计与安装
建筑节能施工方案——建筑屋面太阳能光热系统的设计与安装
随着全球能源危机的日益加剧和环境保护的迫切需求,建筑节能已经成为当前建筑行业的关注热点。建筑屋面太阳能光热系统作为一种具有很大潜力的节能技术,被广泛应用于建筑行业。本文将探讨建筑屋面太阳能光热系统的设计与安装,旨在为建筑节能施工方案提供研究参考。
一、建筑屋面太阳能光热系统的原理
建筑屋面太阳能光热系统是利用太阳能热量进行供暖、供热水或空调的系统,具体原理如下:
1. 太阳能热量的收集:通过安装在建筑屋面上的太阳能集热器,将太阳辐射能够转化为热能,实现能量的收集。
2. 热能转换与储存:将集热器中收集到的热能通过热交换器转化为可使用的热能,并将其储存在热水储存罐或储热罐中,以备后续供热用途。
3. 热能利用:利用热水管道将热能输送至建筑内部的供暖系统或热水系统,提供舒适的室内环境或者热水供应。
二、建筑屋面太阳能光热系统设计要点 1. 集热器的选择与布置:根据建筑的具体情况,选择合适的太阳能集热器,并合理布置于建筑屋面上,以最大程度地接收太阳辐射。
2. 热交换器的设计:热交换器的设计必须满足高效传热的要求,确保热能能够完全转化并传递到储存罐中。
3. 系统的控制与调节:建筑屋面太阳能光热系统需要配备自动控制系统,实现对系统的监测与调控,确保系统的安全运行和高效利用。
4. 热储设施的规划:为了保证热能的持续供应,需要合理规划热水储存罐或储热罐的容量,以配合建筑的日常能量需求。
三、建筑屋面太阳能光热系统的安装步骤
1. 确定安装位置:根据建筑结构和朝向等因素,选择合适的安装位置,并确保安装位置能够充分接收太阳辐射。
2. 安装集热器:按照制造商提供的安装说明,将太阳能集热器固定在屋面上,并与系统管道连接。
3. 安装热交换器:根据系统设计方案,将热交换器安装在集热器与储存罐之间的管道上,确保热能能够有效传递。
太阳能采暖在建筑节能中的应用
科技前沿 ・317・ 太阳能采暖在建筑节能中的应用 周乃法 (安丘市城市房地产综合开发公司,262100) 【摘要】随着建筑能耗的逐年增加常 规能源的日益消耗,开发和利用新能源显得 尤为迫切和重要。太阳能作为一种用之不竭、 清洁的可再生能源,利用前景非常广阔。本 文综合介绍了太阳能采暖的原理、特点及国 内外应用现状,并对现阶段国内应用太阳能 采暖中存在的问题作了总结并提出相应的对 策。 【关键词】建筑能耗;太阳能采暖;被 动式太阳能采暖;主动式太阳能采暖;蓄能 能源是人类社会生存和发展的物质基 础。煤炭、石油、天然气等化石燃料的大规 模开采和使用,已经使资源日益枯竭、环境 不断恶化。我国的矿物能源储量能够用比较 丰富,但人均能源只有世界人均能源的1/2 左右。从能源消费结构来看,我国是世界上 最大的煤炭消费国,煤炭消费约占总能耗的 67%,这是导致环境严重污染、生态逐年恶 化的根本原因之一。因此,大力拓展新能源 与可再生能源的实际应用成为我国解决能源 紧张和保护生态环境的重要战略任务I”。 建筑耗能己与工业耗能、交通耗能并列, 成为我国能源消耗的三大“耗能大户”。按建 筑热工设计分区,我国2/3以上的国土面积 属严寒和寒冷地区,为保证生存的基本条件, 一年中近1/3的时间属采暖季。在“三北”地 区的城镇,目前约3/4的面积仍以火炉采暖 为主,热效率只有15%~25%;在大中城市, 分散锅炉房供暖的比例极大,约占84%。这 充分说明,我国目前的采暖效率低,烧煤多, 给广大城镇造成极大的环境污染。而正是这 些地区,太阳能资源又十分丰富,因此大力 推广应用太阳能采暖系统,对于节约常规能 源不仅具有巨大的经济效益,而且具有明显 的社会效益和环境效益。因此,太阳能供热 采暖是继太阳能热水之后,最具发展潜力的 太阳能热利用技术,是今后应大力推广的技 术。 1、国内外应用现状 欧洲、北美对太阳能供热系统的工程应 用已有几十年历史,过去主要用于单体建筑 内的小型系统,近十余年来,包括区域供热 在内的大型太阳能供热采暖综合系统的工程 应用有较快发展。德国是应用太阳能供热技 术较早的国家,太阳能采暖技术已经在德国 居住区供热设置改造和配套建设中得到广泛 推广和应用。至2003年已建成12个太阳能 区域供热示范工程——8座季节蓄热小区热 力站,4座短期蓄热小区热力站。 我国的太阳能供热采暖工程应用仍处于 起步阶段。目前已建成若干单体建筑太阳能 供热采暖试点工程如。北京清华阳光能源开 发有限公司和北京桑普公司的办公楼,北京 平谷新农村建设项目的将军关、玻璃台村农 民住宅,拉萨火车站等。但太阳能区域供热 采暖小区热力站工程还没有应用实践。 2、太阳能采暖系统原理及分类 2.1太阳能采暖原理 太阳能采暖系统是将太阳能转换成热 能,供给建筑物冬季采暖和全年其他用热的 系统,主要由太阳能集热系统、蓄热系统、 末端供暖系统、热水系统、自动控制系统和 其它能源辅助加热/换热设备集合构成。太阳 能采暖系统与常规能源系统的主要区别,在 于它是以太阳能集热器作为热源,替代或部 分替代以煤、石油、天然气、电力等作为能 源的锅炉。太阳能集热器获取太阳辐射能而 转换的热量,通过散热系统送至室内进行采 暖;过剩热量储存在出热水箱内;当太阳能 集热器收集的热量小采暖负荷时,由储存的 热量来补充;若储存的热量不足时,由备用 的辅助热源提供。 2.2太阳能采暖分类 太阳能采暖系统分主动式太阳能采暖系 统和被动式太阳能采暖系统两种。 (1)主动式太阳能采暖系统 主动式太阳能采暖系统,即以能控制的 方式,通过太阳能集热器、储热器、管道、 风机和循环泵等设备来收集、储存和输配太 阳能转换而得到的热量,系统中的各部分均 可控制其达到建筑物本身所需的室温。太阳 能集热器相当于常规采暖系统的热源,当集 热器产生的热量不足时(如连续阴雨天),需 由辅助热源补充;当集热器产生的热量超过 用户所需的热负荷时,多余的热量则储存在 蓄热器中,目前蓄热技术还未发展成熟。 主动式太阳能采暖系统按传热介质的种 类分液体太阳能采暖系统和空气太阳能采暖 系统;按太阳能利用的方式分直接太阳能采 暖系统和间接太阳能采暖系统(太阳能热泵 采暖系统);按使用散热部件的类型,可分为 地面辐射板采暖系统、顶棚辐射板采暖系统、 风机盘管采暖系统和散热器采暖系统等;按 与其他系统综合利用的种类,可分为太阳能 采暖/空调综合系统、太阳能采暖/热水组合系 统等[21。 (2)被动式太阳能采暖系统 被动式太阳能采暖的特点是不用机械动 力,即不需太阳能集热器,也不需水泵或风 机等设备。通过改善建筑物本身的构造及材 料的热工性能,以自然热交换(传导、对流 和辐射)的方式,达到采暖目的。通常被动 式太阳能采暖系统得集热器和建筑物结为一 体,作为维护结构的一部分。目前国内的太 阳能采暖系统大多为被动式。 3、太阳能采暧系统的特点 太阳能采暖系统与常规能源采暖系统相 比,有如下几个特点 ]: (1)系统运行温度低。由于太阳能集热 器的效率随运行温度升高而降低,因此应尽 可能降低集热器的运行温度,即尽可能降低 采暖系统的热水温度。若采用地板辐射采暖 或顶棚辐射板采暖系统,则集热器的运行温 度在30℃~38℃之间就可以了,所以可使用 平板集热器;而若采用普通散热器采暖系统, 则集热器的运行温度必须达到60℃~7O℃ 或以上,所以应使用真空管集热器。 (2>有储存热量的设备。照射到地面的 太阳辐射能受气候和时间的支配,不仅有季 节之差,一天之内也有变化,因此太阳能不 是连续、稳定的能源。要满足连续采暖的需 求,系统中必须有储热设备。对于液体太阳 能采暖系统,储热设备可用储热水箱:对于 空气太阳能采暖系统,储热设备可用岩石堆 积床。 (3)与辅助热源配套使用。太阳能能流 密度低且日照存在不稳定性和间断性,不仅 有昼夜之分,在冬季也会出现连续的阴雪天 气,为保证稳定、适度的采暖,将太阳能用 作热源时必须添加电能、天然气等辅助热源。 (4)适合在节能建筑中应用。由于地面 上单位面积能够接收的太阳辐射能有限,因 此要满足建筑物采暖的需求且达到一定的太 阳能保证率,就必须安装足够多的太阳能集 热器。如果建筑围护结构的保温水平低,门 窗的气密性又差,那么在有限的建筑围护结 构面积上不足以安装所需的太阳能集热器面 积。 4、存在问题及相应对策 目前,国内太阳能热水器的技术已经相 当成熟,但在与建筑结合的太阳能供暖和工 程应用领域,我国与发达国家相比仍有较大 差距。主要体现在: (1)在太阳能和建筑结合的技术方面, 缺乏相应的设计规范和验收评价标准。设计 工作者在进行太阳能建筑设计时,往往采用 常规的设计标准,忽略了太阳能和建筑一体 化后带来的新问题; (2)太阳能采暖效率太低且存在间断性 和不稳定性。由于受昼夜、气候及地理位置 等自然条件的限制及晴雨等天气的影响,太 阳能辐射既间断又缺乏稳定性。因此,蓄能 问题是太阳能采暖技术的关键。尽管目前相 关人员在蓄能方面已做了大量工作,但是蓄 能问题仍是太阳能利用中的薄弱环节; (3)目前已有的太阳能建筑大部分为被 动式,冬季室内采暖温度偏低(低于15摄氏 度),夏季制冷效果不明显。 尽管太阳能采暖在建筑节能应用领域面 临许多问题,但是我国的太阳能建筑存在巨 大的市场前景。为了更好的利用太阳能采暖, 本文建议: (1)提高太阳能供暖系统的热效率,主 要是研制出适于采暖的太阳能集热器,采用 新型的透明材料和隔热材料,提高集热效率, 减少热损失: (2)压制出新型的蓄热材料,将富裕的 太阳能储存起来,以供夜间和阴雨天使用; (3)发展主动式太阳能建筑,使太阳能 供暖系统在现有建筑中得以更好的发展和利 用。 参考文献: [1]罗运俊,陶桢.太阳热水器及系统[M]. 北京:化学工业出版社,2006.. [2】中国建筑科学研究院.GB 50495—2009 太阳能供热采暖工程技术规范【s】.北京:中国 建筑工业出版社,2009. [3】何梓年.太阳能热利用【M】.合肥:中国 科学技术大学出版社,2009.
太阳能技术与建筑节能
科技信息 0科教前沿0 SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION 2008年第32期 太阳能技术与建筑节能 顾红跃陈云东鲁冬阳 (西华大学能源与环境学院 四川 成都610039) 【摘要】本文论述了建筑节能的内涵,简述太阳能技术以及其在建筑节能中应用形式,提出应积极推广太阳能技术在建筑上应用。 【关键词】建筑节能;太阳能技术;可持续发展 1.引言 能源是社会发展的原动力.现代建筑对煤炭、石油、天然气等传统 能源的过分依赖.高能耗、低效率建筑的存在不仅增加了能源的消耗, 而且污染环境。建筑能耗占社会总能耗的30%左右,而暖通空调能耗 约占建筑能耗的85% ]。随着我国城市化的飞速发展和人们生活水平 的不断提高,建筑能耗所占社会商品能源总消耗量的比例也持续增 加.目前的比例已从1978年的10%上升到了近年来的26.7%左右,而 且此数值仅为建筑运行过程所消耗的能源,不包括建筑材料制造用能 及建筑施工过程能耗 。因此,提倡建筑节能不仅能缓解能源紧张、社 会经济发展与能源供应不足的问题一,而且能降低污染物排放,有效保 护环境。 、 目前.我国建筑节能正处于跨越式大发展的年代,社会高速发展 衍生的现实情况使得节能形势不容乐观。事实证明,能源问题不解决, 势必要掣肘社会发展。 2.建筑节能概述 建筑节能是指在居住建筑和公共建筑的规范、设计、建造和使用 过程中,通过执行现行建筑节能标准,提高建筑维护结构热工性能,采 用节能型用能系统和可再生能源利用系统,切实降低建筑能源消耗的 活动 ]。建筑节能的内涵是指建筑在建造和使用过程中,人们依照有 关法律、法规的规定,采用节能型的建筑规划、设计,使得节能型的材 料、器具、产品和技术,以提高建筑物的保温隔热性能,减少采暖、制 冷、照明等能耗,在满足人们对建筑舒适性需求的前提下,达到在建筑 物使用过程中,能源利用率得以提高的目的。 3.太阳能技术 3.1我国太阳能资源状况 我国是太阳能资源十分丰富的国家,为太阳能的利用提供了很好 的条件。表1是我国太阳能资源的分区情况。 表1 我国太阳能资源区划系统及分区特征 分区 年辐射总量(MJ,m。 年) 代表地区 特征 青藏高原、内蒙、 日照时数>3300h: 丰富区 >6264 年日照百分率> 塔里木 75% 新疆北部、华北、 陕北、甘肃、宁夏、 日照时数260o一 较丰富区 5436—6264 3300h;年日照百 东北西部,内蒙东 部 分率60%一70% 东北、黄河中下 日照时数2600h: 游、长江下游、两 可用区 46085436 年日照百分率 广、福建、贵州、云 60%左右 南 四川、贵州、, 西、 日照时数< 贫乏区 3348-4068 1800h:年日照百 江西部分地区 分率<40 表1可见.除四川I盆地等局部地区不适宜太阳能利用以外.我国 大部分地区都适合利用太阳能。尤其是西北、西南、华北地区,太阳能 资源相对丰富。应充分利用太阳能资源,使其在建筑节能中发挥更大 的作用。 3.2太阳能技术 太阳能在建筑节能中应用的主要方向是光伏发电技术和光热转 换技术。太阳能光伏发电技术是指利用光电转换原理使太阳辐射光通 过半导体物质转变为电能,从而实现 能源的灵活运用。从长远来看, 太阳能光伏发电技术为城市类型的居住建筑提供了开阔的前景,但是 初投资高、转化效率低。太阳能光热转换技术是指通过转换装置把太 阳辐射能转换成热能利用的技术,建筑中常用的太阳能光热转换技术 包括太阳能热水技术、被动式太阳能采暖技术、太阳能热压通风技术 等。 4.阳能技术与建筑结合形式 4.1光伏建筑一体化 光伏建筑一体化是太阳能发电应用的一种新概念,即在建筑维护 结构外表面铺设光伏阵列提供电力,用光伏发电组件替代建筑物的某 一部分,达到建筑、技术和美学完美统一。其特点:外占用土地省去了 光伏系统的支撑结构;光伏阵列可代替常规建筑材料,节省材料费用. 就地发电,原地使用,不需要另外架设输电线路,避免了长距离输配电 所造成的线路损耗等。 4.2太阳能热水器与建筑结合 在我国家用太阳能热水系统中,普遍采用的是直插式平板或真空 管太阳能热水器。这种类型的太阳能热水器在安装朝向和位置等方面 有很大局限性,很难与建筑及城市景观融为一体。目前太阳能热水器 在国内的安装状况不尽如人意,多处于事后安装、无序安装的状态。只 有在建筑设计之初,就将太阳能热水系统所包含的所有部件当作建筑 不可缺少的元素加以考虑,从内部管线布置到外观形象进行统一设 计,使其完全融人建筑之中,成为建筑组成的一部分,才能真正做到太 阳能热水系统与建筑完美结合。这需要政府部门、太阳能热水器生产 厂家、房地产开发商及物业管理部门在如下方面进行通力合作。 4_3太阳能建筑 太阳能建筑属于太阳能被动式应用。所谓被动式应用是指利用房 屋结构本身来完成太阳能的集热、蓄热和放热功能,主要是利用南向 和屋顶的窗户使阳光进入室内,靠室内的蓄热结构来蓄积太阳能,或 者直接利用蓄热外墙来完成对太阳能的蓄热。被动式太阳房是一种完 全通过建筑朝向和周围环境的合理布置、内部空间和外部形体的巧妙 处理以及材料、结构的恰当选择来实现集取、蓄存、分配、利用太阳能 的建筑。 5.结语 太阳能作为一种清洁能源已成为世界各国能源研究工作中的一 个重要课题 太阳能在建筑节能中的应用具有一定的经济性、节能性、 环保性。太阳能光伏、光热综合利用与建筑有机结合的不断完善,采用 太阳能与建筑一体化设计的建筑必定成为我国今后建筑业发展的主 流方向。目前我国太阳能在建筑节能中的应用研究还处于初步阶段, 面对严峻的能源形势,我们应充分重视太阳能在建筑节能中的作用, 利用太阳能这种清洁、取之不尽、用之不竭的能源来实现建筑节能的 目标。 【参考文献】 [1]国客昌.《关于辐射采暖的若干问题》[M],北京:中国计划出版社,1990,4. [2]张国强,谢冬明,周晋,等.建筑节能概述[J].大众用电,2007(1):40_42. [3]李汉章,童明德,吴克合.《建筑节能技术指南》[M],北京:中国建筑工业出版 社,2006.12. [责任编辑:韩铭]
太阳能在建筑节能中的利用
・6O・
太阳能在建筑节能中的利用
李 昕
(北京京报新闻大厦酒店)
[摘要]通过对建筑节能中太阳能利用的各种形式进行分析,并给出一些建议。
[关键词]建筑节能;太阳能‘
Appfication Of Solar Energy In BundiIlg Energy Saving
Li X-m
(Beijing Newspaper News Edifice Cabaret)
Abstract:This paper discusses all forms ofthe application of solar energy in building energy saving and puts forward solne
advise on it.
Key words:building energy saving;solar energy
1建筑节能中太阳能的热利用 太阳能的热利用是目前建筑中利用太阳能的主要利用
形式。它包括被动式和主动式两种形式。被动式太阳能房 的结构相对简单、造价低、不需要任何辅助能源,通过建筑方
位合理布置和建筑构件的恰当处理,以自然热交换方式来利
用太阳能。在目前及今后的一段长时间内,它是太阳能建筑
发展的主流。主动式太阳房结构较为复杂,造价较高,需要
用电作为辅助能源。采暖降温系统由太阳集热器、风机、泵、
散热器及储热器等组成。
1.1被动式太阳房
被动式太阳房主要分为以下两类:
1.1.1直接受益式。这是通过增大南向玻璃窗,增加太阳 能射入房间的热量。由于窗户是利用太阳能的关键部位,所
以它的设计非常重要。严寒地区应该采用双层玻璃结构,或
者采用透明蜂窝隔热材料作为窗体。窗体尺度大,有利于采
光,夜晚它的散热也大,所以应该有一定的保温措施。同时
在夏天要防止过多的太阳能进入室内,可以考虑加置遮阳
板,遮挡夏季阳光进入室内。中国科技大学与中科院上海硅
酸盐研究所研制成功的透明蜂窝状的高效节能采光材料,结
