太阳能建筑应用技术研究现状及展望

　　曹畅?陈停
　　摘 要：近些年来，随着人们环保意识、绿色意识逐渐提升，降低能源消耗，发展新能源，是全球发展的重点话题。在清洁能源体系中，太阳能属于成熟性种类。针对建筑设计，运用太能能源，应用太阳能技术，可有效降低建筑能耗，优化能源结构，有力促进我国建筑的长远性、可持续发展。
　　关键词：太阳能；建筑；技术；展望
　　一、太阳能利用的主要形式分析
　　1999年，在全球太阳能大会上，明确提出：光和电结合，利用太阳能制造电能，即光伏产业。同时，太阳能和建筑有机结合，利用太阳能热水器和制冷热空调，有效降低建筑能耗。
　　首先，太阳能发电。根据美国科学家观点，1954年研发出了硅光电池，即太阳能电池。在太阳能利用阶段，属于一个重大性突破，全球各国均积极研究太阳能项目，通过太阳能电池发电，是通过硅半导体产生的量子反应，将太阳光能直接转化为电能。对于太阳能电池，在灯塔航标、农田灌溉水泵和铁路信号灯，及微波通讯、家电等项目中运用，经过10多年发展，太阳能电池运用范围日益广泛。
　　其次，太阳能集热器。利用太阳能集热器，是产业化发展、运用最为广泛的领域。早在一百多年前，我国就研发出全球第一台太阳能集热器。在1980年，全球太阳能集热器达到了三百多万台。在1981～1990年间，世界各国大力发展太阳能热水产业。1958年，我国研发出了第一台太阳能热水器，在1991～2000年间，太阳能热水器得以迅速推广、运用。
　　第三，太阳能制冷技术。使用太阳能制冷系统，具备制冷和供暖两种供暖，处于过渡季节时，还可提供生活热水。近些年来，太阳能制冷技术得以广泛运用和发展。其一，光热转换制冷。将太阳光转换成热能，再利用热能作为外界的补偿，使系统能够达到制冷的目的；主要包括太阳能吸收式制冷、太阳能吸附式制冷和太阳能喷射式制冷；其二，光电转换制冷。先实现光电转换，再利用太阳能电池驱动制冷机的制冷系统；主要包括太阳能光伏制冷和太阳能压缩式制冷；其三，太阳能吸收式制冷。利用太阳能集热器采集热量加热热水；再以热水加热发生器中的溶液产生冷凝蒸汽，制冷剂经过冷却、冷凝和节流降压在蒸发器中由液体汽化吸热实现制冷，之后制冷剂蒸汽被吸收器中的吸收溶液吸收，吸收完成后再由泵加压将含有制冷剂的溶液送入发生器进行加热蒸发，完成一个制冷循环。
　　二、在建筑设计中太阳能集热器的安装问题
　　首先，平屋面安装。若在平屋面安装集热器，必须做到互不遮挡，预留充足间距，实现排列整齐。在屋面设计时，考虑热水系统荷载，设置基座、支架，使其和建筑牢靠锚固。针对固定集热器预埋件，有效链接建筑结构层。在防水层设置时，在支座上部设置，对于地脚螺栓周围，必须进行密封处理。同时，设置上人孔和上人层面。另外，若管线穿过屋面，需添加防水套管，加强防水构造处理。
　　其次，坡屋面安装。针对向阳坡屋面，可架空设置。对于坡屋面坡度，需选择阳光接收最佳角度设置。
　　其次，外墙面安装。其一，墙面设置。在建筑设计时，确保建筑功能基础上，尽可能合理安排位置，控制好装饰材料颜色和墙面比例，做到集热器和墙面有机结合；其二，合理设计集热器荷载；其三，对于填充墙，不宜安装集热器，若需安装，需增设梁柱；其四，处于低纬度地区，在墙面设置集热器，必须设置一定倾角；其五，若管道穿过墙体，必须设置防水套管；其六，对于集热器安装、维修，需创造便利、安全条件，设置防护装置，防止由于集热器构件脱落，影响安装维修人员的安全。
　　第四，阳台栏板安装。在阳台栏板上安装集热器，必须考虑集热器荷载，设置实体栏板，确保集热器支架牢固连接阳台栏板。处于低纬度区域，在阳台栏板设置集热器，必须设置一定倾角。
　　第五，女儿墙安装。在坡檐部、女儿墙，需考虑集热器荷载，确保集热器支架牢固连接女儿墙。同时，集热器和遮阳板、廊架，考虑阳光部位。
　　三、太阳能建筑应用技术展望
　　首先，政府制定规范，做到科学引导。近些年来，我国大多数城市的住建部门，明确规定了太阳能热水器安装标准。按照这些规定、要求，立足表面，会增加用户和销售商难度。立足深层次观点、长远观点，促进太阳能建筑技术的更好发展。对于建筑有关部门而言，必须完善相关标准法规，立足太阳能技术、建筑设计角度，合理制定相关技术规范和技术标准，确保产品设计和建筑设计和建筑施工同步。
　　其次，促使建筑和太阳能利用一体化。针对建筑设计，在设计阶段时，需同步设计太阳能系统，为不影响建筑美观，立足立面设计角度，考虑处理视觉效果，把集热器在隐蔽位置设置。在设计过程中，确保建筑造型基础上，考虑集热器运行负荷，在集热器安装时，考虑预埋件构建要求，加强防水处理。同时，预留一定管道井，设计配水管道，按照因地制宜原则，合理选择加热设备，采取科学控制手段。
　　第三，提升太阳能技术适应性、技术水平。在太阳能技术研究中，必须加强科学技术研究，解决产品档次低、操作复杂、可靠性差等难题，在太阳能产品开发中，必须考虑南立面和屋顶等部位特点，提高产品适应性，促使太阳能设计的通用化，逐渐实现智能化运行。另外，确保集热器功能基础上，促使太阳能系统的系列化和模块化。整合太阳能制冷和太阳能供应热水，使高品位和低品位的太阳能辐射各尽其用，达到系统全年的运行。
　　四、结束语
　　综上所述，近些年来，随着我国建筑行业迅猛发展，从设计质量、设计效果而言，并不太理想。立足建筑设计角度，设计师需考虑太阳能设计方案具体性，按照工程实际状况，制定合理太阳能安装方案。同时，在今后太阳能技术研发中，需政府制定规范，做到科学引导，促使建筑和太阳能利用一体化，提升太阳能技术适应性、技术水平，不断加大太阳能产品的研发力度，使之良好运用于建筑工程中。
　　参考文献：
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