太陽能節(jié)能技術精選(五篇)

序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術，我們?yōu)槟鷾蕚淞瞬煌L格的5篇太陽能節(jié)能技術，期待它們能激發(fā)您的靈感。

篇1

太陽能對于人類來說是一種取之不盡用之不竭的能源，對其加以充分利用可以實現對其它不可再生能源的節(jié)約和環(huán)境的保護。而現代建筑對于太陽能的廣泛應用充分體現了建筑的綠色節(jié)能特征，具有非常好的發(fā)展前景。

關鍵詞：

太陽能；建筑節(jié)能技術；應用

1太陽能技術概述

1.1太陽能技術的特點

太陽能是一種新型的可再生能源，與其它類型的能源相比具有較大的優(yōu)勢，其特征主要表現在：①普遍性。我們國家所擁有的太陽能資源是比較豐富的，2/3以上的國土面積年照射量超過兩千小時，有條件實現對太陽能的高效利用；②無污染性。煤炭和石油之類能源的利用，在其燃燒的過程當中會形成一些有害氣體和固體廢物，給生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的影響，而對于太陽能的應用，是不會對自然環(huán)境形成污染的；③安全性。火力發(fā)電和核能發(fā)電等如果出現了安全事故，將會對生態(tài)環(huán)境形成嚴重的污染，導致環(huán)境危機的出現，給人們的生命財產安全造成威脅。而利用太陽能發(fā)電的方式卻具有非常高的安全性和可靠性；④大量性。在十一億年中，太陽只對自身形成了不到20%的消耗，所以太陽能對于人類來說可以說是取之不盡用之不竭的，它是太陽中裂變反應所釋放的能量。

1.2應用太陽能的優(yōu)勢

人類對太陽能加以應用的優(yōu)勢可以體現在以下幾個方面：①能源豐富。有相關科研人員研究得出結論，太陽至少還能夠保證數十億年對地球太陽能的供應，所以說它的豐富性是不言而喻的；②使用空間的廣泛性。在應用太陽能的過程中通常不會受到地域因素的約束。在地球上幾乎所有的地方都能夠對太陽能加以開發(fā)和利用，并不需要運輸，這種優(yōu)勢對于那些比較偏遠的山區(qū)來說能夠提供出更好的便利；③安全環(huán)保。太陽能是一種清潔性極強的能源，在對其加以開發(fā)和利用的過程當中并不會產生固體廢物、污水以及有害氣體，而且也不會形成噪音，對生態(tài)環(huán)境的保護極為有利，高度契合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需求[1]。

2建筑節(jié)能技術對太陽能的具體應用

2.1空調

所謂太陽能空調，就是將太陽能作為主要的動力來源，讓空調實現正常的運轉。其工作原理可以總結為以下兩個方面：①吸收式制冷。利用吸收劑形成的蒸發(fā)和吸收作用實現制冷。應用太陽能集熱器實現對太陽能的收集，繼而形成熱空氣以及熱水，替代傳統鍋爐熱水輸入方式的制冷機。介于造價、工作效率以及工藝等方面的考慮，應該充分確保制冷機在尺寸方面所具備的合理性，不能太小。該制冷形式的太陽能系統在中央空調當中得到了非常廣泛的應用，規(guī)模比較大。②吸附式制冷。利用固態(tài)吸附劑實現對于制冷機的吸附而實現制冷作用。

2.2熱水器

在我們的日常生活當中，將太陽能資源應用在熱水器中是最為普遍的一種應用形式，利用太陽能熱水器的作用實現生活中熱水的獲得。在熱水器中對太陽能的充分利用，可以對建筑能源短缺的情況加以較好的緩解。

2.3發(fā)電

太陽能電池的應用，實現了利用半導體界面的光生伏特特征進行光伏發(fā)電，形成了一套將光能轉化為電能的系統。將太陽能電池串聯，然后實施封裝保護的工作，實現了大面積太陽能電池構件的組成，與功率控制設施相互結合，實現了光伏發(fā)電裝置的構成。利用太陽能實現發(fā)電的企業(yè)應該將以往的發(fā)展經驗結合起來，使企業(yè)的生產規(guī)模和產量進一步擴大，實現成本投入的降低。在發(fā)電成本的設定上應該積極參照經濟使用年限、系統運行和維護費用、市場價格波動以及利率等，結合這些對成本造價加以合理的預算。目前，我們國家一些現代化的居民住宅區(qū)的照明系統已經實現了利用太陽能發(fā)電的輔助式電源。太陽能發(fā)電方式的利用可以實現其它能源效率量的減小，同時還能讓太陽輻射帶來的影響大大降低，達成保護和優(yōu)化生態(tài)環(huán)境的目的。而太陽能熱發(fā)電是把太陽輻射直接轉化成熱能，繼而利用所產生的特能實現發(fā)電，該技術在建筑節(jié)能方面的應用也較為普遍。

2.4沼氣

對于太陽能加以轉化的方式是多種多樣的，在植物秸稈方面的應用是其重要的轉換方式之一。利用生物質供給建筑的照明和供暖系統能源的消耗，構建集成太陽能的恒為沼氣系統，這是現代化家住當中利用太陽能形成的最為重要的一種節(jié)能方式。太陽能沼氣在我們國家的農村應用較為廣泛，工作原理為主要工作原理就是利用太陽光進行加熱以及發(fā)酵。對發(fā)酵的過程加以分析可以看出，能夠實現連續(xù)工作，并且形成了較大規(guī)模的發(fā)酵池基本上不需要利用其它加熱方式加以輔助。太陽能沼氣的優(yōu)勢不僅在于采光和加熱，是一種小型化，成本投入較低的土建工程。對于沼氣加以利用較為廣泛的用途有儲糧、照明、發(fā)電以及烹飪等。通常情況之下，沼氣池的容積是6m3，1d能夠產出大概1.2m3沼氣，相當于近4kg原煤的能量，基本可以滿足一個家庭1d的生活能源用量。1m3的沼氣能夠讓一個沼氣燈照明6h左右[2]。

3結束語

在現代建筑中，太陽能已經得到了廣泛的應用，成為了建筑節(jié)能技術應用的關鍵。對于太陽能的高效應用能夠實現對現代建筑行業(yè)可持續(xù)性發(fā)展的推進，建筑行業(yè)從業(yè)人員應該積極探索，對太陽能應用的相關技術和工藝加以不斷的完善，結合我國各地區(qū)的實際情況，對太陽能加以充分的利用，為實現未來建筑對太陽能大面積的應用提供保障。

參考文獻

[1]楊曉蘊.太陽能在建筑節(jié)能技術中的應用分析[J].節(jié)能環(huán)保，2016.

篇2

關鍵詞：太陽能豐富的地區(qū)、被動式節(jié)能

中圖分類號：TE08文獻標識碼： A

1 研究背景

太陽能富集區(qū)是指年太陽輻射總量6000MJ/以上、全年日照時數超過2800小時的地區(qū)。我國的青藏高原、云貴高原、黃土高原、蒙古高原及天山南北等地的大部分屬于太陽能富集區(qū)。從地理學角度，太陽能富集區(qū)多數是高海拔地區(qū)；從氣候學角度，太陽能富集區(qū)多屬寒冷或嚴寒地區(qū)：冬季寒冷，夏季涼爽；氣溫日較差大，但氣溫的年較差相對較小。

太陽能富集區(qū)又多屬于經濟欠發(fā)達地區(qū)，人居環(huán)境質量普遍相對較差。隨著城鎮(zhèn)化進程加快，建筑環(huán)境質量提高，建筑采暖能耗將迅速增長。如何在提升建筑熱環(huán)境質量的同時，能夠控制建筑采暖能耗快速增長趨勢、減少常規(guī)能源消耗帶來的污染物排放，是太陽能富集區(qū)新型城鎮(zhèn)化進程中面臨的重大挑戰(zhàn)。

2 太陽能資源分布

我國擁有豐富的太陽能資源。按接受太陽能輻射量的大小，我國大致上可分為五類地區(qū)。

中國太陽能資源分布

地區(qū)

類型 年日照時數

（h/a） 年輻射總量

（MJ/?a） 等量熱量所

需標準燃煤

（kg） 包括的主要地區(qū) 備注

一類 3200-3300 6680-8400 225～285kg 寧夏北部，甘肅北部，新疆南部，青海西部，西部 最豐富

地區(qū)

二類 3000-3200 5852-6680 200～225kg 河北西北部，山西北部，內蒙南部，寧夏南部，甘肅中部，青海東部，東南部，新疆南部 較豐富

地區(qū)

三類 2200-3000 5016-5852 170-200kg 山東，河南，河北東南部，山西南部，新疆北部，吉林，遼寧，云南，陜西北部，甘肅東南部，廣東南部 中等

地區(qū)

四類 1400-2000 4180-5016 140-170kg 湖南，廣西，江西，浙江，湖北，福建北部，廣東北部，陜西南部，安徽南部 較差

地區(qū)

2.項目實踐

2.1示范項目概況

中建地產新疆幸福里住宅小區(qū)位于烏魯木齊市西北部經濟開發(fā)區(qū)內，地處衛(wèi)星路西側，北至嵩山路，西鄰潘陽路，南至泰山路，東臨現狀住宅小區(qū)香檳水岸，周邊交通便利，配套齊全（圖1）。項目采用適合新疆地域氣候條件的適宜性節(jié)能技術和可再生能源利用技術，建造低能耗、高舒適的宜居社區(qū)（圖2）。

圖1 項目鳥瞰圖

項目建設用地面積共47173，總建筑面積約8.8萬，其中地上建筑面積7.11萬，地下建筑面積1.82萬，容積率1.5，建筑密度14.6%，綠化率達36.3%，共有643套住宅，除常規(guī)的物業(yè)辦公與社區(qū)服務辦公之外，項目還設置有幼兒園、社區(qū)衛(wèi)生站、文化活動站等豐富的配套，并配建了大面積的健身公園、漫步公園與地面綠化停車位。

圖2 項目總平面圖

2.2太陽能被動式利用技術

烏魯木齊屬中溫帶大陸性干旱氣候，地區(qū)太陽能資源豐富，對太陽能的有效利用非常必要。建筑太陽能利用方式可以分為“被動式”和“主動式”兩種。“被動式”太陽能利用不采用機電設備，力求以自然的方式獲取能量，結構相對簡單，造價較低。

1）場地設計

烏魯木齊處于北緯43.45東經87.36。正午太陽位于南偏東10°角左右位置。為了更多獲得上午至中午的優(yōu)質陽光，適量減少西曬時間段，并且獲得更好的通風朝向（一般城市的夏季主導風向都是東南風），項目在場地設計時適當調整角度，建筑南偏東10°布置，見圖3。

圖3 建筑場地設計示意

2）太陽能蓄熱

在嚴寒和寒冷地區(qū)，當太陽輻射量較大時，利用南向空間形成蓄熱陽光房是目前應用最多和最重要的潛熱型蓄熱方式。潛熱型蓄熱中最適用于陽光間的蓄熱材料是相變蓄能建筑材料。室內墻壁及頂板刷保溫砂漿，預制薄型地暖上鋪蓄熱保溫板，見圖4。

圖4 太陽能蓄熱空間

保溫砂漿性能指標

項 目 技術指標

干表觀密度/kg/m3 ≤300

抗壓強度（墻體用）/MPa ≥0.20

燃燒性能 不低于A2級

導熱系數，平均溫度25℃/W/（m・K） ≤0.070

采用潛熱型蓄熱方式，通過儲熱放熱，能夠一定程度上提高冬季室內溫度。以D單元為例，通過模擬對比較傳統方式可使夜晚室內溫度提升約1.2度，見圖5、6。

圖5 采用傳統材料

圖6 采用相變蓄熱材料

3）高氣密性護結構節(jié)點

項目對窗墻節(jié)點進行優(yōu)化，通過窗框內外側貼防水密封帶，有效的密封外窗的連接縫，使得室外的水不會通過門窗縫滲透到室內側，見圖7。并通過中建附框施工技術保證了節(jié)點的施工質量。

圖7 窗墻節(jié)點示意圖

對鋼副框與砌體之間的縫隙采用防水砂漿先行封堵，塞縫完成后，開始金窗的安裝，固定后，用發(fā)泡劑將窗框及鋼副框之間空隙填充密實，然后在窗框周圈粘貼防水密封帶，里側應采用不透水可透氣的防水密封帶，外側采用不透水不透氣的防水密封帶。

南側蓄熱外墻及高氣密性維護節(jié)點充分利用新疆地區(qū)氣候特點，在利用太陽能蓄熱的同時防止熱流失，不僅使建筑圍護結構節(jié)能率達到80%以上，更可將主動式系統建造成本降低近50%。

2.3太陽能主動式利用技術

1）太陽能熱水系統

在充分考慮被動式太陽能利用的基礎上，項目部分住戶輔以太陽能熱水建筑一體化系統，系統采用分戶集熱，分戶水箱，住戶南立面設置不同規(guī)格集熱器。安裝時充分考慮立面效果。太陽能熱水建筑一體化系統熱水接到廚房和衛(wèi)生間，業(yè)主使用方便。

本項目總戶數643，應用太陽能一體化戶數345，據觀察在冬季室外溫度在-18℃~20℃情況下，水溫可以上升到36℃~40℃左右，夏季水溫可以達到50℃~70℃左右。太陽能一體化系統年產熱量Q=345×100×280×45=4.35億大卡。345戶太陽能280天產生熱量折合79.12T原煤，50331m³天然氣，505922kw/h電。

2.4太陽能利用與通風

1）廚房/衛(wèi)生間防串味技術

針對住宅排氣道的串味問題，對住宅廚衛(wèi)排氣道進行了優(yōu)化設計，創(chuàng)新采用了“住宅排氣道熱壓拔風無動力風帽”技術，有效解決住戶間串味兒及室外氣體回灌的問題，提高建筑的排風能力。

充分利用新疆豐富的太陽能資源。排氣道出屋面口安裝集熱金屬桶，金屬桶與建筑排氣道口之間錨固安裝外包防水層；金屬桶上安裝無動力風帽，無動力風帽下口扣在集熱金屬桶外，見圖8。優(yōu)化設計的排氣道系統在基本不產生增量成本的同時有效解決了住宅廚衛(wèi)串味問題。

圖8“住宅排氣道熱壓拔風無動力風帽”技術

2）自然通風

利用新疆地區(qū)晝夜溫差較大的特點，本項目戶型設計充分考慮夏季的自然通風，戶型空間南北通透，住宅外窗可開啟面積不小于窗面積的30%，窗地比不小于1/6，通風開口面積可以滿足不小于5％自然通風的要求，夏季夜晚通過自然通風可以滿足室內的舒適性，見圖9。

圖9 通風示意圖

3碳排放計算分析

項目建筑面積約8.8萬，每平米每年可節(jié)約1.6kg標煤，每年可節(jié)約510噸標煤（每噸標煤售價約在160元左右，每個采暖季可節(jié)約費用約8.2萬元），減少二氧化碳排放228T。

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【關鍵詞】建筑物節(jié)能;太陽能建筑;能源建筑物;綜合應用

1.建筑物的節(jié)能技術

建筑節(jié)能是技術進步的重要標志,新能源利用是實現建筑可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。在目前條件下,建筑節(jié)能主要采取以下五項技術措施:

1.1減少建筑物的外表面積

建筑物的外表面積的衡量值是體形系數。控制建筑物體形系數的重點是平面設計,當平面凸凹過多,建筑物外表面積就會增加。如住宅建筑設計中,經常會遇到臥室及衛(wèi)生間開窗問題,由于衛(wèi)生間靠內開窗要凹進平面很多,無形中增加了建筑物外表面積,另外還有飄窗,曬臺等構造對節(jié)省能源很不利。所以對平面設計時,要綜合考慮多種因素,在滿足使用功能的同時,使建筑物體形系數控制在有合理效范圍內。另外在立面造型,層高控制方面也會影響到建筑物體形系數。

1.2合理控制窗墻面積比例

同自然環(huán)境接觸面大的還有外門窗。許多分析和試驗表明,門窗占全部熱能耗的50%左右。對門窗進行節(jié)能設計就會明顯提高節(jié)能效果。必須選擇熱阻值高的門窗框體材料。現在許多門窗框體材料常用塑料內襯托鋼架,斷熱鋁合金框,低輻射鍍膜中空玻璃。窗戶的氣密性要好,認真控制窗墻面積比例,北向不留大窗和飄窗,其它朝向也不宜使用飄窗。在工程實踐中,建筑物為了立面效果,許多住宅建筑采取大面積窗戶。在無法減小窗戶大面積的情況下,也要采取措施:如盡量把窗戶安排南側,增加窗戶的固定扇,加強框及扇邊緣的密封,根據規(guī)定進行權衡判斷計算,以達到建筑物的整體節(jié)能效率.

1.3重視圍護結構體設計

建筑物的能源和熱工消耗,主要反映在護結構上。圍護結構設計主要包括:選擇圍護結構材料和構造,確定圍護結構傳熱系數,外墻受周邊冷熱橋影響下其平均傳熱系數的計算,圍護結構熱工性能指標及保溫層厚度的計算等。在外墻外側或者內側增設一定厚度的保溫材料,以提高墻體的保溫性能,是現階段墻體節(jié)能的重要措施。目前外墻保溫多數采用聚苯乙烯泡沫塑料板類材料。在施工過程中按照保溫材料的施工程序,加強保溫板的粘結及固定牢固,保證邊緣及底部的質量,才能達到保溫效果。同時屋面是熱量波動最大的部位,需要采取有效措施增加保溫隔熱效果和耐久性。

2.太陽能建筑技術

太陽能建筑可分為主動式和被動式兩個類型。利用機械裝置收集和儲存太陽能,并在需要時向房間提供熱能的建筑,被稱為主動式太陽能建筑;根據當地氣候條件,在很少使用機械設備條件下,通過建筑物布局,構造處理,選擇性能好的熱工材料,使建筑物本身能夠吸收和儲存太陽能量,從而達到采暖, 空調,供熱水的建筑物,稱為被動式太陽能建筑。

太陽能建筑的平面布置應盡量將長邊作為南北方向。使集熱面處于正南方向正負30°以內。并根據當地的氣象條件及所處位置,做出恰當調整,以達到最佳的陽光照射效果。集熱和蓄熱墻間接受的熱是被動式太陽能建筑的一種形式。它充分利用南方向太陽輻射熱大的特點,在南向墻面上加設一層透光外罩,使透光外罩與墻體之間形成一道空氣層。為了使透光外罩內最大限度得到太陽照射,在空氣夾層內壁表面涂上吸熱材料。當太陽照射的時候加熱了空氣夾層內的空氣和墻體,這時吸收到的熱量分為兩部分。一部分氣體加熱后利用溫差壓形成氣流,通過與室內相連的上,下通風口,與室內空氣進行循環(huán)對流,從而使室內溫度上升;另一部分熱量使墻體受熱后,利用墻體的蓄熱能力貯存熱量,當夜晚到后氣溫降低時墻體蓄存熱向室內釋放,從而達到晝夜溫度適宜的程度。

當夏季高溫到來時,將透光外罩內的空氣層與室外連接的通風口開啟,與室內連接的通風口關閉。室外通風口上部通向大氣,下部通風口最好處于與周圍空氣溫度低的位置連接,如曬不上太陽陰涼處或地下空間。這樣當空氣層的溫度加熱后,氣流迅速向上部通風口處流動,將熱空氣排向室外,隨著空氣的不停流動,通過下部通風口的涼空氣進入空氣層,這時空氣層內的溫度低于室外溫度,室內熱氣通過墻體向空氣層散熱,從而達到夏季降低室溫的作用。

從被動式工作原理可以看出,材料性能在太陽能建筑中占有重要的位置。透光材料傳統使用的是玻璃,透光率一般達到65～85%之間,而現在使用的采光板,透光率達到92%。蓄熱用材料:采用一定厚度的墻體,或改變墻的材質,如采取水墻做蓄熱體以增加墻體的蓄熱量。另外設置貯熱間也是一種蓄熱方法,貯熱間的傳統作法是,將卵石堆放在貯熱間內,熱空氣流過貯熱間時加熱卵石,進入夜晚或是陰雨天,可將卵石散出的熱量再輸送到室內。由于被動式太陽能建筑簡單易行,太陽能建筑得到廣泛采用,如多層建筑,通信臺站,民宅等。現在高層建筑也采用這一原理:將玻璃幕墻分層設置,在外墻樓板上下聯接處設可控式進出通風口,這樣既采用了太陽能又美化了建筑立面,是太陽能技術的具體體現。

主動式太陽能建筑就是利用機械設備,將收集到的熱能輸送到各個房間。這樣就可以擴大太陽能的吸收面,如屋頂,坡面及院落等處凡是太陽光照射強的地方,都可以作為太陽能的吸收面。同時還可以在需要的地方設置貯熱間。這樣把采暖系統,熱水供應系統組合成一體,應用有效的熱能控制設備,使太陽能利用更加合理。

3.能源建筑物的期望

太陽能的集取只能在有太陽的時候才能進行,陰天及夜晚是采集不到熱量的,因此采集的熱量也是有限,但是陰雨天及夜間往往是需要熱量的時間,這就影響了太陽能建筑的發(fā)展。如果把地熱資源與太陽能結合起來使用,取長補短,采取有效技術措施轉換能源,合理的熱控技術,優(yōu)良的熱工材料,那么,環(huán)保節(jié)能的新型建筑會得到大力發(fā)展。由此可見,環(huán)保節(jié)能的應用是一個綜合性很強的技術,要想得到大力發(fā)展還要解決一些具體問題。

3.1節(jié)能措施要切實可行

新能源的利用是以節(jié)能措施為依托的應用,建筑圍護結構的保溫性能就顯得非常重要。因此,外墻及外門窗,凡是與外界接觸的梁,樓板部部位也要采取保溫,這是冷橋部位。總之要滿足規(guī)范,規(guī)程及行業(yè)保溫要求。

3.2要解決好熱能綜合利用控制技術

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關鍵詞：建筑；節(jié)能；一體化；太陽能

中圖分類號： TU201.5文獻標識碼：A

太陽能技術在建筑節(jié)能領域中的應用主要的通過太陽能和建筑的一體化的方式實現的。太陽能一體化建筑是當前太陽能利用的發(fā)展方向，我們可以利用太陽能的光伏發(fā)電技術為建筑物供電，也可以利用太陽能為建筑物提供生活用熱水，同時也可以滿足夏季空調和冬季采暖的需要。建筑和太陽能技術相結合，不僅節(jié)能減排，而且自然環(huán)保，可以提供高舒適度卻又是低能耗的健康居住環(huán)境，符合社會可持續(xù)發(fā)展的需要，最重要的是，作為一種免費清潔的能源，太陽能具有取之不盡用之不竭的可貴特點，在煤炭、石油、天然氣等一次性能源日益枯竭的今天，全球各國都日益重視對太陽能的利用，世界上不少國家都投入巨資研發(fā)太陽能技術，經過多年的攻關，已經在太陽能技術方面得到長足的進展，不少太陽能技術已經應用在建筑領域。特別是在日照時間長、陽光充足、空氣潔凈度高的地區(qū)，如果又缺乏電力、煤炭、石油、天然氣等其他能源，采用太陽能發(fā)電、供暖、制冷尤為有利，也更為現實。太陽能是一種綠色、環(huán)保而且能量巨大的一次能源，利用太陽能能真正節(jié)約常規(guī)能源消耗，減少二氧化碳等有害氣體排放的，因此太陽能被廣泛應用于人們的日常生產、生活當中。太陽能的利用主要分為光電利用和光熱利用兩大部分，而太陽能的熱利用是目前開發(fā)技術最成熟，生產成本最低廉，應用領域最廣泛的一種太陽能應用方式。目前，我國太陽能光熱利用，無論是年產量，還是保有量都已經排在世界首位，并且還在以每年20%--30%的增長速度不斷發(fā)展。受很多技術瓶頸的限制，目前太陽能技術在建筑領域的應用還存在投資大，回收年限長等問題。

太陽能在建筑節(jié)能領域的核心應用是太陽能建筑一體化技術。太陽能建筑一體化是將太陽能利用設施與建筑有機結合，太陽能設備與建筑同步設計、同步施工、同步驗收、同步管理。無論是光熱還是光電，都要進過嚴格詳盡的測算，與建筑物的能耗和負載進行匹配。利用太陽能設施代替屋頂覆蓋或代替屋頂保溫層，可以消除太陽能設施對建筑物形象的影響，又避免了重復投資，降低了建筑成本。

太陽能與建筑一體化技術的特點是把建筑、技術和美學融為一體，把太陽能的利用納入環(huán)境的總體設計，讓太陽能設施成為建筑的一部分，相互間有機結合，盡量消除傳統太陽能設施的外形結構對建筑的外觀形象的影響。太陽能與建筑一體化應用技術可以在建筑設計之初，就將太陽能設施作為建筑的一部分考慮在內，與建筑一同設計，適用于住宅小區(qū)、高層樓群、別墅等等各種形式的建筑，如果單臺或集體購買再統一安裝，可以應用在新建住宅小區(qū)和舊房改造。技術上，一般對平屋頂采用覆蓋式結構，對斜屋頂采用鑲嵌式結構，利用太陽能設施完全取代或部分取代屋頂覆蓋層，可減少整個建筑的成本，提高經濟效益。太陽能設施與建筑屋頂相結合的方式是目前太陽能與建筑結構相結合應用最廣泛的安裝形式，不過隨著技術的進步，除了屋頂的安裝形式以外，太陽能設施還可以與建筑立面的其他結構有機結合，這就是太陽能設施的壁掛式安裝方式，這種新型安裝形式主要分集中分戶式整體壁掛形式和與各種幕墻結構相結合的形式，有效避免了以前的只有屋頂用戶可以利用太陽能設施或整個建筑的頂部都無法安裝太陽能設施的尷尬局面。

我國太陽能建筑一體化的前景十分廣闊，太陽能年日照時數超過 2 200 h 以上的地區(qū)約占國土面積的 2/3 以上，我國太陽能資源十分豐富 有著相當廣闊的開發(fā)利用前景。建筑能耗占我國總能耗的27%左右 ，而在建筑能耗中，空調、供暖和熱水占 75%左右。因此，我國建筑領域存在著巨大的節(jié)能空間。

建筑節(jié)能領域中的太陽能光伏技術

光伏建筑一體化主要是光伏發(fā)電系統通過光伏組件用于建筑屋頂（光電屋頂）、墻面（光電幕墻）、遮陽（光電遮陽板）來獲取電能的一種方式，其中核心要求是建筑的一體化設計、一體化制造、一體化安裝，相關輔助技術包括了低能耗、低成本、優(yōu)質、綠色的建筑材料的技術。

太陽能光伏發(fā)電系統主要是由太陽能電池方陣、控制器、蓄電池組、逆變器等設備組成，其各部分設備的作用是：（1）太陽能電池方陣：太陽電池方陣由太陽電池組合板和方陣支架組成。單個太陽電池的電壓一般比較低,通常都要把它們串、并聯構成有實用價值的太陽電池板,作為一個應用單元,然后根據供電要求,再由多個應用單元的串、并聯組成太陽能電池方陣。太陽能電池板的材料目前主要是多晶硅、單晶硅以及非晶硅。太陽能電池板在有光照情況下,電池吸收光能,電池兩端出現異號電荷的積累，形成光電效應，在光電效應的作用下,太陽能電池的兩端產生電動勢,將光能轉換成電能,它是能量轉換的器件。(2)蓄電池組：其作用是貯存太陽能電池方陣受光照時發(fā)出的電能并可隨時向負載供電。在太陽能并網發(fā)電系統中,也有部分系統不加蓄電池組。（3）控制器：可以對電能進行調節(jié)和控制的裝置。(4)逆變器:是將太陽能電池方陣和蓄電池提供的直流電轉換成交流電的設備，是光伏并網發(fā)電系統的關鍵部件。由于太陽能電池和蓄電池是直流電源,當負載是交流負載時,逆變器是必不可少的。逆變器按不同的運行方式,可分為獨立運行逆變器和并網逆變器。獨立運行逆變器用于獨立運行的太陽能電池發(fā)電系統,為獨立負載供電。并網逆變器用于并網運行的太陽能電池發(fā)電系統。

所以，簡單地說，太陽能光伏技術的原理是用安裝在建筑物上光伏組件產生直流電源，通過接線盒與逆變器連接，將直流轉換成交流，給建筑物負載供電或給建筑物以外其他負荷供電。光伏建筑一體化的發(fā)電主要有兩種方式，一種是獨立的供電系統，即所發(fā)電能直接用于建筑物內部分負載，過剩時采取蓄電池儲存。該系統分為獨立光伏系統、并網光伏系統及混合光伏系統。帶有蓄電池的可以獨立運行的PV系統是獨立光伏系統。并網光伏發(fā)電系統是與電網相連，并向電網饋送電力的光伏發(fā)電系統。從技術和市場的角度來看，并網光伏發(fā)電系統更有優(yōu)越性，所以建筑光伏系統的趨勢是正在或即將從獨立發(fā)電系統轉向并網發(fā)電系統。混合光伏系統是獨立發(fā)電+并網發(fā)電，所以又被稱為防災型光伏系統。

盡管光伏發(fā)電系統的最大優(yōu)勢就是能量來源的純凈，二氧化碳的0排放會使得建筑的電力來源極為環(huán)保，但運用光伏系統一體化的建筑的初始成本必定高于不使用該系統的建筑，傳統的能源系統可能最初比較便宜，不過因為較高的經常性燃料費，長期消耗的費用自然會更高。在光伏發(fā)電系統被采用作為建筑的部件，它的經濟費用和利益可以被使用者和電力公司分擔。對于建筑的擁有者而言，安裝和運行系統發(fā)電的額外費用可以不必購買電費，甚至可以在電量剩余時，把剩余電量賣給電力公司。因此合理可行的經濟性評估自然會成為建筑擁有者下定決心使用該系統的動力。上海世博園中運用了很多太陽能與建筑的一體化設計，未來館玻璃幕墻上所安裝的薄膜太陽能電池板，這種薄膜太陽能電池板的能量光電轉化率還很低，僅為5%以下，顯然，如果作為商業(yè)應用，那么它的建造成本與利用價值將不成正比。國外部分發(fā)達國家從20世紀90年代初就開始大力發(fā)展太陽能光伏建筑一體化(BIPV)應用研究,但其在我國尚處于起步發(fā)展階段.但我國在這方面的發(fā)展非常快速。2009年5月21日,財政部與住房和城鄉(xiāng)建設部聯合出臺的，正式啟動了我國的"太陽能屋頂計劃".正是因為光伏與建筑系統結合的多種形式及光伏建筑一體化的諸多優(yōu)點，我們完全可以相信光伏建筑一體化是未來光伏應用中最重要的領域之一,在突破相關技術瓶頸后，其發(fā)展前景十分廣闊,具有巨大的市場潛力.

建筑節(jié)能領域中的太陽能熱能技術

建筑節(jié)能領域中的太陽能熱能技術主要是指太陽能熱水技術。1767年瑞士科學家賀瑞斯發(fā)明了第一臺太陽能集熱器，1891年，美國馬里蘭州的肯普發(fā)明了世界上第一臺悶曬式太陽熱水器，目前，我國太陽能利用集熱面積已經居世界第一。太陽能熱水器是利用溫室原理，將太陽能轉變?yōu)闊崮埽⑾蛩畟鬟f熱量，從而獲得熱水的一種裝置。它是由集熱器，儲熱水箱，循環(huán)水泵，管道，支架，控制系統及相關附件組成。集熱器就是能吸收太陽輻射并向載熱工質傳遞熱量的一種裝置，是太陽能熱水器的關鍵部件，把太陽能轉換成熱能主要依靠玻璃真空集熱管。 集熱管受陽光照射面溫度高，集熱管背陽面溫度低，而管內水便產生溫差反應，利用熱水上浮冷水下沉的原理，使水產生微循環(huán)而達到所需熱水。

太陽能熱水系統以太陽能為主要能源，減少了一次性能源的大量消耗，減少了有害氣體的排放，也保護了環(huán)境不受污染。優(yōu)先利用來自太陽的免費能源，同時使用部分輔助加熱設備，滿足用戶全年使用生活熱水的需求。太陽能熱水系統系統衍生出多種結合形式，有太陽能與電輔助結合的，有太陽能與燃氣鍋爐結合的，還有太陽能與地源熱泵等其他節(jié)能環(huán)保型設備相結合的。盡管用戶在投資太陽能設備的一次性投資可能比較大，但通過太陽能與輔助能源相結合系統的使用，用戶會明顯地感受到這種系統的運行成本非常低，能耗費用遠遠低于利用常規(guī)能源供熱的設備。使用數年，用戶就可以測算出通過節(jié)約常規(guī)能耗的費用，與常規(guī)供熱設備相比，就已經收回太陽能系統的初始投資了，而以后的使用基本上是免費的

建筑節(jié)能領域中的其他太陽能技術

建筑節(jié)能領域中的其他太陽能技術主要有太陽能供暖技術，太陽能-空氣源熱泵組合熱水供熱技術以及太陽能制冷技術。

太陽能供暖技術是太陽供暖系統是太陽熱水系統的進一步發(fā)展，以太陽能集熱器作為能源，替代或部分替代以電力、煤、天然氣、石油等作為能源的鍋爐。太陽能集熱器獲取太陽輻射能而轉化的熱量，通過散熱系統送至室內進行采暖；過剩熱量儲存在儲熱水箱中內。當太陽能集熱器收集的熱量小于供暖負荷時，由儲存的熱量來補充；若儲存的熱量不足時，由備用的輔助熱源提供。采用低溫熱水地板輻射采暖系統，地板采暖的供水溫度一般在60℃以下，特別適合于熱源溫度低的形式。

太陽能-空氣源熱泵組合熱水供熱技術的推出是由于太陽能熱水系統具有不連續(xù)性和受氣象條件的影響大等缺點，太陽能熱水供應系統也越來越多的采用原來主要用于采暖空調領域的熱泵設備作為輔助熱源。技術結合的方式有兩種：一種是直接以空氣源熱泵作為太陽能系統的輔助加熱設備；另一種是利用太陽能熱水為低溫熱源或將太陽能集熱器作為熱泵的蒸發(fā)器的太陽能熱泵系統，區(qū)別在于后者太陽能利用率更高，但具有不連續(xù)，仍然需要其他輔助熱源。

太陽能制冷是指利用太陽輻射為驅動力獲得制冷效應的能量轉換過程，包括有太陽能吸收式制冷、太陽能除濕式制冷、太陽能吸附式制冷、太陽能蒸氣噴射式制冷、太陽能熱機驅動壓縮式制冷以及太陽能光伏制冷等。太陽能單效溴冷機是目前應用最多的太陽能制冷方式，它的構成是：太陽能熱水器+熱驅動單效制冷劑+控制系統。其技術可實現全年熱水+冬季采暖+夏季空調功效，在當前市場上的有較強的競爭力。

結語：建筑節(jié)能領域中的太陽能技術的發(fā)展日新月異，太陽能與建筑一體化，就是將太陽能的光熱利用技術和建筑有機融合，使其成為建筑的有機組成部分，從而降低建筑能耗，達到節(jié)能環(huán)保的目的。作為新型的清潔能源的利用，太陽能與建筑一體化給了人們很多希望和前景，但現實是太陽能的推廣受技術和經濟方面的限制受到了很多阻礙，盡管如此，受一次性能源存儲量的限制，我們必須尋求其他途徑來解決我國的能源問題，利用取之不盡，用之不竭，清潔免費的太陽能是最好的選擇。就目前情況而言，我國太陽能建筑的技術和體系沒有健全，連完整的設計規(guī)范、標準及相關圖集也沒有編制，也沒有建立產品(系統)的檢測中心和認證機構，更沒有完善的施工驗收及維護技術規(guī)程。需要我們逐步解決太陽能與建筑一體化技術上的不足與空白。

【參考文獻】：

[1]王斯成. 我國光伏發(fā)電有關問題研究. 中國能源,2007

篇5

Abstract： Under the concept of sustainable development， the implementation of energy conservation is one of the important requirements of the economical and social development. Solar photothermal techniques is the focus of the study of the contemporary new energy technology， the application of it has significant advantage and significance in the building energy conservation. This paper analyzes and discusses the related problems of the application of solar photothermal techniques in the building energy conservation.

關鍵詞： 太陽能光熱技術;建筑節(jié)能;應用思路

Key words： solar photothermal techniques;building energy conservation;ideas of application

0 引言

據相關統計數據表示，建筑能耗的資源占我國社會總資源量的1/3以上。隨著當代社會城市化進程的不斷加快，建筑工程項目的規(guī)模和數量不斷增加，建筑節(jié)能技術與其應用效果也都得到了國內外社會的廣泛關注。我國對于建筑節(jié)能也提出了相應的要求和規(guī)范，并且在不斷地推廣和運用當中。作為節(jié)能技術研究中的重點之一，太陽能光熱技術的應用，是當代建筑節(jié)能研究與應用的重點。應用太陽能光熱技術可以有效地實現太陽能暖通、太陽能發(fā)電等重要的建筑節(jié)能需求。

1 太陽能暖通

第一，太陽能技術應用于采暖。現階段主要采用的太陽能采暖中，被動式采暖應用的范圍相對于主動式采暖更大。采用太陽能采暖方式可以有效地降低采暖過程中的環(huán)境污染問題，并且采暖的成本較低，噪音影響小。但是受天氣的限制較大，整體熱能轉換效率相對較低。在陰雨天氣或者夜間，整體采暖效果欠佳。解決方案是配合其他類型的采暖來滿足室內采暖需求。在采暖中應用太陽能技術，其技術的研究重點就是利用率的提高和回收期的減少。

第二，太陽能技術應用于制冷。太陽能技術應用于制冷，主要是依靠熱媒加熱來完成制冷。制冷效率是整個技術研究和發(fā)展的重點。當前太陽能制冷機的體積相對較小，并且規(guī)模應用還存在很大局限性，整體造價較高，依然需要進一步的研究和實踐。

第三，太陽能技術應用于通風。太陽能技術應用于通風主要依靠太陽的輻射，對于隔層空氣進行加熱并且通過太陽能煙囪和通風窗自然通風，讓窗內外的空氣進行交互。太陽能煙囪主要依靠太陽能集熱墻與屋面的溫差來對于排風溫度進行控制，并且在煙囪抽吸效應的影響下，提高室內自然通風水平，實現室內的通風。通風窗則是采用雙層透風窗，在太陽直射下，依靠大氣對流來進行通風，這種方式可以保證室內采光需求不受到影響。

第四，太陽能技術應用于集中熱水供應。太陽能熱水器日常生活中比較常見。而集中熱水供應則通過集熱器對于水箱中的冷水進行加熱，再利用熱水箱對熱水進行儲存，再依靠相應的輔助設備實現對水溫的監(jiān)測與控制。該技術整體熱水效率較低，安裝過程不規(guī)范，使用上存在諸多限制，而且大型太陽能熱水供熱量損失過高。解決方案是采用分散水箱的方式進行供應，通過對于不同用戶的水箱進行分散設計，減少熱量損失，提高熱能的轉化效率。

第五，太陽能技術應用于除濕。太陽能技術應用于除濕主要是依靠循環(huán)系統，結合干燥劑對于空氣中的潮氣進行去除。這種開放性的循環(huán)系統，通過對空氣溫度與濕度進行改變，來完成對濕氣的吸附。現階段除濕主要采用了轉輪除濕、吸附除濕、固體除濕以及溶液除濕幾種不同的技術。相對于其他技術除濕來說，太陽能除濕的操作更加便捷，并且整體能耗較低，除濕過程更加清潔，對于周邊環(huán)境不會造成影響，并且整體除濕成本較低。但是，再生器效率較低，除濕效果受到周邊環(huán)境影響較大。在太陽能除濕技術研究的過程中，開發(fā)出更加高效的再生器和除濕器，提高材料強度和蓄能水平，是當前太陽能除濕技術發(fā)展中的重要內容。

2 太陽能發(fā)電

現階段，太陽能發(fā)電技術的主要發(fā)展方向為光伏發(fā)電與光熱發(fā)電兩種方式。

第一，光伏發(fā)電。光伏發(fā)電則通過光伏電池，在太陽光匯集之后，進行能量的轉化。光伏發(fā)電設備由太陽能電池板、逆變器、控制器等設備組成，并且具有獨立發(fā)電的功能。與此同時，光伏發(fā)電也可以接入電網。在電池組的選擇上，可以根據實際應用需求來選擇，如果要獨立進行單獨地區(qū)的供電，就需要提供電池組。如果光伏發(fā)電接入電網，則不需要配備電池組。光伏發(fā)電其本身的發(fā)電成本較高，技術研究難度大，并且發(fā)電中關鍵材料的產量較低，能耗控制水平也相對不足。

第二，光熱發(fā)電。光熱發(fā)電顧名思義，其主要采用太陽能中的熱能，通過收集和轉換來實現對發(fā)電機的功能。早在上個世紀50年代，前蘇聯就已經研發(fā)出相對成熟的太陽能發(fā)電站，并且實現了光熱發(fā)電。在上個世紀80年代，整個光熱發(fā)電的裝機容量就已經達到了500kW。我國的光熱發(fā)電研究相對較晚，其市場化程度和水平還有待進一步的成熟。但是隨著廣大太陽能研究工作者的努力，我國太陽能技術也處于快速成熟和發(fā)展的過程中。在2011年4月，我國內蒙古50MW槽式太陽能項目完成了招標工作，這標志著我國光熱發(fā)電技術已經逐漸實現了市場化的發(fā)展。光熱發(fā)電其本身的生產過程相對清潔，并且避免了對周邊生態(tài)環(huán)境的污染，保證了良好的發(fā)電穩(wěn)定性，整體技術相對成熟。但是，光熱發(fā)電本身的發(fā)電成本相對較高，投資回報見效慢，其與光伏發(fā)電具有不同的優(yōu)勢和特點。

3 太陽能光熱技術在建筑節(jié)能中應用的優(yōu)勢和效益

3.1 經濟效益分析 北京地區(qū)100m2的現有建筑，配備36m2集熱器的太陽能供熱采暖系統，整體造價在3.5萬至5萬元之間。一個采暖期內，若由太陽能集熱系統供給的熱量的時間為100天，保證率為80%的話，則系統每天節(jié)電近44元，整個采暖季會節(jié)省4400元。8-10年收回投資。而太陽能供熱采暖系統的使用壽命在15-20年，其余7-10年的使用，則等于節(jié)約了3到4萬元的能源費用。

3.2 社會效益分析 北京地區(qū)100m2現有建筑，采用太陽能供熱采暖后，平均每年可以節(jié)約標準煤約5.94噸，減少二氧化碳排放10.8噸，減少二氧化硫排放72公斤，減少NO2排放72公斤，減少空氣中的粉塵108公斤，項目年環(huán)境效益2700元。目前國標太陽能集熱器，若維護到位，實際的壽命可達至20-30年，按保守的20年計算，環(huán)境效益高至54000元。

4 結束語

總而言之，在當代社會能源集約化發(fā)展趨勢下，太陽能光熱技術的應用已經被社會所廣泛重視。現代社會發(fā)展過程中，社會對于各類能源的需求量不斷增加，各種不可再生能源正處于緊缺的狀態(tài)之中。太陽能光熱技術的應用，可以有效地提高建筑節(jié)能效果。應用太陽能，可以更好地提高能源利用效率，降低不可再生的能源消耗。太陽能本身具有能量大、無污染、安全性高、清潔等不同的特點，在建筑節(jié)能中應用的范圍也不斷擴大。在當前太陽能光熱技術應用的過程中，提高太陽能利用效率、集熱效率、蓄能能力以及大規(guī)模應用能力，是當前太陽能光熱技術在建筑節(jié)能中研究與應用的發(fā)展重點。

參考文獻：

[1]李淼，李松.論太陽能技術在建筑節(jié)能中的應用[J].建筑設計管理，2012（11）.