太陽(yáng)能建筑應(yīng)用技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望

曹暢?陳停

摘 要：近些年來(lái)，隨著人們環(huán)保意識(shí)、綠色意識(shí)逐漸提升，降低能源消耗，發(fā)展新能源，是全球發(fā)展的重點(diǎn)話題。在清潔能源體系中，太陽(yáng)能屬于成熟性種類(lèi)。針對(duì)建筑設(shè)計(jì)，運(yùn)用太能能源，應(yīng)用太陽(yáng)能技術(shù)，可有效降低建筑能耗，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，有力促進(jìn)我國(guó)建筑的長(zhǎng)遠(yuǎn)性、可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能；建筑；技術(shù)；展望

一、太陽(yáng)能利用的主要形式分析

1999年，在全球太陽(yáng)能大會(huì)上，明確提出：光和電結(jié)合，利用太陽(yáng)能制造電能，即光伏產(chǎn)業(yè)。同時(shí)，太陽(yáng)能和建筑有機(jī)結(jié)合，利用太陽(yáng)能熱水器和制冷熱空調(diào)，有效降低建筑能耗。

首先，太陽(yáng)能發(fā)電。根據(jù)美國(guó)科學(xué)家觀點(diǎn)，1954年研發(fā)出了硅光電池，即太陽(yáng)能電池。在太陽(yáng)能利用階段，屬于一個(gè)重大性突破，全球各國(guó)均積極研究太陽(yáng)能項(xiàng)目，通過(guò)太陽(yáng)能電池發(fā)電，是通過(guò)硅半導(dǎo)體產(chǎn)生的量子反應(yīng)，將太陽(yáng)光能直接轉(zhuǎn)化為電能。對(duì)于太陽(yáng)能電池，在燈塔航標(biāo)、農(nóng)田灌溉水泵和鐵路信號(hào)燈，及微波通訊、家電等項(xiàng)目中運(yùn)用，經(jīng)過(guò)10多年發(fā)展，太陽(yáng)能電池運(yùn)用范圍日益廣泛。

其次，太陽(yáng)能集熱器。利用太陽(yáng)能集熱器，是產(chǎn)業(yè)化發(fā)展、運(yùn)用最為廣泛的領(lǐng)域。早在一百多年前，我國(guó)就研發(fā)出全球第一臺(tái)太陽(yáng)能集熱器。在1980年，全球太陽(yáng)能集熱器達(dá)到了三百多萬(wàn)臺(tái)。在1981～1990年間，世界各國(guó)大力發(fā)展太陽(yáng)能熱水產(chǎn)業(yè)。1958年，我國(guó)研發(fā)出了第一臺(tái)太陽(yáng)能熱水器，在1991～2000年間，太陽(yáng)能熱水器得以迅速推廣、運(yùn)用。

第三，太陽(yáng)能制冷技術(shù)。使用太陽(yáng)能制冷系統(tǒng)，具備制冷和供暖兩種供暖，處于過(guò)渡季節(jié)時(shí)，還可提供生活熱水。近些年來(lái)，太陽(yáng)能制冷技術(shù)得以廣泛運(yùn)用和發(fā)展。其一，光熱轉(zhuǎn)換制冷。將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換成熱能，再利用熱能作為外界的補(bǔ)償，使系統(tǒng)能夠達(dá)到制冷的目的；主要包括太陽(yáng)能吸收式制冷、太陽(yáng)能吸附式制冷和太陽(yáng)能?chē)娚涫街评洌黄涠?，光電轉(zhuǎn)換制冷。先實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，再利用太陽(yáng)能電池驅(qū)動(dòng)制冷機(jī)的制冷系統(tǒng)；主要包括太陽(yáng)能光伏制冷和太陽(yáng)能壓縮式制冷；其三，太陽(yáng)能吸收式制冷。利用太陽(yáng)能集熱器采集熱量加熱熱水；再以熱水加熱發(fā)生器中的溶液產(chǎn)生冷凝蒸汽，制冷劑經(jīng)過(guò)冷卻、冷凝和節(jié)流降壓在蒸發(fā)器中由液體汽化吸熱實(shí)現(xiàn)制冷，之后制冷劑蒸汽被吸收器中的吸收溶液吸收，吸收完成后再由泵加壓將含有制冷劑的溶液送入發(fā)生器進(jìn)行加熱蒸發(fā)，完成一個(gè)制冷循環(huán)。

二、在建筑設(shè)計(jì)中太陽(yáng)能集熱器的安裝問(wèn)題

首先，平屋面安裝。若在平屋面安裝集熱器，必須做到互不遮擋，預(yù)留充足間距，實(shí)現(xiàn)排列整齊。在屋面設(shè)計(jì)時(shí)，考慮熱水系統(tǒng)荷載，設(shè)置基座、支架，使其和建筑牢靠錨固。針對(duì)固定集熱器預(yù)埋件，有效鏈接建筑結(jié)構(gòu)層。在防水層設(shè)置時(shí)，在支座上部設(shè)置，對(duì)于地腳螺栓周?chē)?，必須進(jìn)行密封處理。同時(shí)，設(shè)置上人孔和上人層面。另外，若管線穿過(guò)屋面，需添加防水套管，加強(qiáng)防水構(gòu)造處理。

其次，坡屋面安裝。針對(duì)向陽(yáng)坡屋面，可架空設(shè)置。對(duì)于坡屋面坡度，需選擇陽(yáng)光接收最佳角度設(shè)置。

其次，外墻面安裝。其一，墻面設(shè)置。在建筑設(shè)計(jì)時(shí)，確保建筑功能基礎(chǔ)上，盡可能合理安排位置，控制好裝飾材料顏色和墻面比例，做到集熱器和墻面有機(jī)結(jié)合；其二，合理設(shè)計(jì)集熱器荷載；其三，對(duì)于填充墻，不宜安裝集熱器，若需安裝，需增設(shè)梁柱；其四，處于低緯度地區(qū)，在墻面設(shè)置集熱器，必須設(shè)置一定傾角；其五，若管道穿過(guò)墻體，必須設(shè)置防水套管；其六，對(duì)于集熱器安裝、維修，需創(chuàng)造便利、安全條件，設(shè)置防護(hù)裝置，防止由于集熱器構(gòu)件脫落，影響安裝維修人員的安全。

第四，陽(yáng)臺(tái)欄板安裝。在陽(yáng)臺(tái)欄板上安裝集熱器，必須考慮集熱器荷載，設(shè)置實(shí)體欄板，確保集熱器支架牢固連接陽(yáng)臺(tái)欄板。處于低緯度區(qū)域，在陽(yáng)臺(tái)欄板設(shè)置集熱器，必須設(shè)置一定傾角。

第五，女兒墻安裝。在坡檐部、女兒墻，需考慮集熱器荷載，確保集熱器支架牢固連接女兒墻。同時(shí)，集熱器和遮陽(yáng)板、廊架，考慮陽(yáng)光部位。

三、太陽(yáng)能建筑應(yīng)用技術(shù)展望

首先，政府制定規(guī)范，做到科學(xué)引導(dǎo)。近些年來(lái)，我國(guó)大多數(shù)城市的住建部門(mén)，明確規(guī)定了太陽(yáng)能熱水器安裝標(biāo)準(zhǔn)。按照這些規(guī)定、要求，立足表面，會(huì)增加用戶和銷(xiāo)售商難度。立足深層次觀點(diǎn)、長(zhǎng)遠(yuǎn)觀點(diǎn)，促進(jìn)太陽(yáng)能建筑技術(shù)的更好發(fā)展。對(duì)于建筑有關(guān)部門(mén)而言，必須完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)，立足太陽(yáng)能技術(shù)、建筑設(shè)計(jì)角度，合理制定相關(guān)技術(shù)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，確保產(chǎn)品設(shè)計(jì)和建筑設(shè)計(jì)和建筑施工同步。

其次，促使建筑和太陽(yáng)能利用一體化。針對(duì)建筑設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)階段時(shí)，需同步設(shè)計(jì)太陽(yáng)能系統(tǒng)，為不影響建筑美觀，立足立面設(shè)計(jì)角度，考慮處理視覺(jué)效果，把集熱器在隱蔽位置設(shè)置。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，確保建筑造型基礎(chǔ)上，考慮集熱器運(yùn)行負(fù)荷，在集熱器安裝時(shí)，考慮預(yù)埋件構(gòu)建要求，加強(qiáng)防水處理。同時(shí)，預(yù)留一定管道井，設(shè)計(jì)配水管道，按照因地制宜原則，合理選擇加熱設(shè)備，采取科學(xué)控制手段。

第三，提升太陽(yáng)能技術(shù)適應(yīng)性、技術(shù)水平。在太陽(yáng)能技術(shù)研究中，必須加強(qiáng)科學(xué)技術(shù)研究，解決產(chǎn)品檔次低、操作復(fù)雜、可靠性差等難題，在太陽(yáng)能產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中，必須考慮南立面和屋頂?shù)炔课惶攸c(diǎn)，提高產(chǎn)品適應(yīng)性，促使太陽(yáng)能設(shè)計(jì)的通用化，逐漸實(shí)現(xiàn)智能化運(yùn)行。另外，確保集熱器功能基礎(chǔ)上，促使太陽(yáng)能系統(tǒng)的系列化和模塊化。整合太陽(yáng)能制冷和太陽(yáng)能供應(yīng)熱水，使高品位和低品位的太陽(yáng)能輻射各盡其用，達(dá)到系統(tǒng)全年的運(yùn)行。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，近些年來(lái)，隨著我國(guó)建筑行業(yè)迅猛發(fā)展，從設(shè)計(jì)質(zhì)量、設(shè)計(jì)效果而言，并不太理想。立足建筑設(shè)計(jì)角度，設(shè)計(jì)師需考慮太陽(yáng)能設(shè)計(jì)方案具體性，按照工程實(shí)際狀況，制定合理太陽(yáng)能安裝方案。同時(shí)，在今后太陽(yáng)能技術(shù)研發(fā)中，需政府制定規(guī)范，做到科學(xué)引導(dǎo)，促使建筑和太陽(yáng)能利用一體化，提升太陽(yáng)能技術(shù)適應(yīng)性、技術(shù)水平，不斷加大太陽(yáng)能產(chǎn)品的研發(fā)力度，使之良好運(yùn)用于建筑工程中。

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