浅谈太阳能技术在建筑暖通中的应用

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　　摘要： 太阳能技术已在建筑节能工程中得以广泛应用，尤其是暖通空调中太阳能技术发挥着极为重要的作用。
　　关键词：建筑；太阳能技术；采暖系统
　　
　　 能源发展是国民经济及改善人民生活的重要物质基础。目前我国能源形势相严峻，能源生产严重滞后于国民经济的发展，能源消耗量逐年递增，能源总耗中有35％～40％为一次性的不可再生能源，而不可再生能源的过渡开采利用，已经使人类面临着资源枯竭、环境恶化、生态破坏、气候变暖等一系列严峻问题。因此，太阳能技术越来越受到暖通空调界的重视。
　　一. 太阳能技术在建筑中的应用
　　 1.太阳能热水系统与建筑相结合技术：建筑的使用功能要与太阳能热水器的利用有机的结合在一起，形成多功能的建筑构件，巧妙高效的利用空间，使建筑可利用太阳能的部分――向阳面或屋顶得以充分利用，在过程中同步规划设计，同步施工安装，节省太阳热水系统的安装成本和建筑成本，一次安装到位，避免后期施工对用户生活造成的不便以及对建筑已有结构的损害，同时综合考虑建筑结构和太阳能设备协调和谐，构造合理，使太阳能热水系统和建筑融合为一体，不影响建筑的外观。在这其中优先采用集群式系统，有利于平衡负荷和提高设备的利用效率。
　　 2.集群式太阳能供热制冷装置：集群式太阳能供热制冷装置通过热超导太阳能集热管、太阳能空气源热泵、吸收式制冷机等设备，将太阳的光能首先转化为热能，使用太阳能再加上辅助加热方式，可直接用于采暖或制取热水。夏天通过吸收式制冷机可将热水转化为冷水，从而实现空调制冷。通过这样的方式实现太阳能冬季采暖、夏季制冷，一年四季制取热水。建筑的采暖、制冷能耗均来自太阳能，达到环保、节能的效果，为太阳能的使用开拓了一个新的领域。
　　 （1）用于太阳能的集热蓄热墙式系统：此系统主要对朝南方向的墙体直接来集热和蓄热。最为常见的建筑物就是带玻璃盖层的重质集热墙，它主要是通过玻璃与墙体之见留有一定空气夹层，这样不但可以充分利用墙体来集热和蓄热，并且还可以利用空气的自然对流来使室内气温升高，达到一种保温的效果。另外，如果建筑物的外墙是玻璃幕墙的，并加上内部的保温处理，利用这样的蓄热式墙体，其内表面温度一般都高于室内温度，所以，只要配合空气对流传热，这样也可以达到一个比较好的效果。同时，在夏季时打开通风口，使北面窗户进来的温度较低的空气，通过房间后由通风口排出，这样也可以达到夏季通风、降温的效果。太阳作为一种取之不尽、用之不竭的能源，日前已成为当今世界各国利用的新能源。太阳能建筑将在调整住宅能耗结构、保障建筑能源安全，降低温室气体排放，保护大气环境，解决建筑暖通用能，提高国民生活质量等诸多方面产生积极的影响。在建筑暖通的太阳能采暖工程中，集热器、水箱等关键产品还有较大的改进空间，需要进一步提高平板集热器的密封性以增加集热效率。
　　 (2)太阳能热泵热源地板辐射供暖系统：采用塑料管作为埋地盘管的低温地板辐射供暖系统有较好的舒适性，其热媒是低温热水。其原理为将太阳能集热器与热泵机组作为地板辐射供暖系统的热源，在消耗少量电能情况下，可将流经太阳能集热器升温后的热媒水温度提升到地板辐射采暖系统需要的温度，这样不但利用太阳能这种清洁能源，还可以达到尽量减少电能等高品位能源的消耗目的，是一种向建筑物供暖的理想方案，特别适用于别墅、办公楼等独立建筑物。由于地板层具有一定的蓄热能力，系统可以采取间歇运行方式。当室内空气温度和地板表面平均温度等超过热舒适性要求时，热泵机组停止运行，低于热舒适性要求时，机组重新启动。
　　 (3)太阳能采暖-热水联合系统：太阳能采暖-热水联合系统是一种利用太阳能、生物质能等可再生能源来满足用户采暖和用热水需求的系统。虽然太阳能具有就地取材、不用运输等优点。但是太阳能也存在一定的局限型。例如：太阳辐射受昼夜、季节、纬度和海拔高度等自然条件的限制和阴雨天气等随机因素的影响，存在较大的间歇性和不稳定性。因此单独的太阳能系统运行工况不稳定，若要长期运行，必须要利用辅助热源才能够满足用户需求。
　　 3.被动式太阳能应用技术：开发利用各种新型的集热蓄热墙体和空气集热器，提高围护结构的保温隔热性能，合理设计窗墙比，使用高效节能窗并考虑夜间移动保温设计，加强自动控制与运行维护，采用有效的遮阳或其它被动式降温技术来解决夏季过热问题等。解决了以上的关键技术问题将大大提高被动式太阳能应用技术在建筑节能中的作用，不仅仅在农村，甚至在城市节能建筑中也大力推广被动式太阳能应用技术。
　　 4.太阳能光伏发电板与建筑的集成技术：该技术是指将太阳能光伏发电板设计在建筑物的屋顶或向阳墙面上，同时满足维护结构和太阳能发电的功能要求。目前我国已经有太阳能光伏幕墙的试点建筑，太阳能光伏幕墙是将太阳能电池与各类普通建筑玻璃结合制成可以发电的建筑材料，产品包括各种晶体硅与非晶硅太阳能光伏夹层玻璃、晶体硅与非晶硅太阳能光伏中空玻璃等，不仅具有发电功能，还具有独特的美学效果，同时不影响作为建筑材料的各项功能。
　　二.太阳能采暖系统在建筑工程中的应用措施
　　 1.太阳能利用率：
　　 太阳能采暖系统一定要提高太阳能利用率，以缩短投资回收期。冬夏热量不平衡的问题可由太阳能制冷技术、跨季节蓄热技术和全年的综合利用来解决，应积极开发适用于太阳能空凋系统的中高温太阳能集热器。
　　 2.太阳能建筑节能的措施：
　　 建筑节能是实现太阳能采暖的先决条件，由于太阳能在单位面积上的能量密度较低，如果不通过加强围护结构保温等措施来有效降低建筑物采暖负荷的话，太阳能采暖系统的集热面积将会很大，增加系统的初投资，使太阳能采暖系统完全不能发挥应有的节能效益。
　　三.太阳能采暧系统
　　 太阳能采暖系统主要分为热水集热和热风集热两种形式。由于热风式集热系统效率较低，运行控制复杂，占用的空间很大，和建筑的匹配较困难等原因，所以采用的场合较少。目前，将采暖和热水供应有机结合起来，共用集热器的系统是利用太阳能非常有效的一种形式。这样的系统其结构形式多样，但是从集热器介质和热利用部分介质之间的关系上看，可以分为直接和间接式两种。直接利用是指进入集热器的热媒和末端使用的二次热煤相同，不经过换热器的交换。间接利用则正好相反，一、二次热媒以换热器为界，两边的介质相互独立。直接式系统集热和负荷部分是一个整体，集热器加热的热水直接被用户使用，没有中间环节。间接式系统则通过换热的形式，将热量传给末端用户，集热和负荷侧是两个独立的系统。这两种系统形式各有优点。直接式系统形式简单，热效率高，间接式系统稳定性好，系统使用范围大。
　　四.结束语
　　 我们应当积极开发新能源，积极推动太阳能、地热能、原子能等新能源在建筑中的应用。这些能源的开发利用口益引起世界各国的重视，它将是解决世界能源危机的根本措施。我国已有这方面的研究应用，如地源热泵系统、太阳能-水源热泵系统及太阳能-空气能热泵系统等。这些系统高效节能、无污染，不失为一种有效利用自然能的好途径。节能对于我国现代化建设来说，具有更重大的意义。目前，全国各地电力十分紧张，但所需能量也在迅速增长。因此，我们应该大力发展太阳能技术，使它更好地利用于我们生产和生活的各个方面。
　　 参考文献
　　[1] 王建华,吴季平,徐伟. 太阳能应用研究进展[J]. 水电能源科学, 2007, (04) .
　　[2]赵侠,郭颖. 办公建筑暖通节能设计[J]. 中国建设信息(供热制冷专刊), 2005, (08) .
　　[3]林建平. 从住宅规划设计中为太阳能应用找突破口[J]. 中国建设动态.阳光能源, 2004, (04) .
　　[4]陈港, 张晶, 张大海. 对地板辐射供暖的评述[J]. 低温建筑技术, 2003, (01)
　　[5]刘广生. 北方地区供暖系统的运行与节能[J]. 应用能源技术, 2000, (03)
　　

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