浅谈太阳能新技术在智能楼宇住宅中的应用

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　　摘 要：随着我国经济社会的发展，智能楼宇不断重视对太阳能的开发和利用，以提供更为优越的工作和生活条件。本文从太阳能光伏发电、太阳能热水系统以及太阳能空调技术等方面对智能楼宇中的太阳能利用技术进行了有益探讨。
　　关键词：太阳能；光伏发电；智能楼宇
　　中图分类号：S214 文献标识码：B 文章编号：1009-9166（2011）020(C)-0159-01
　　前言：进入21世纪以来，人们面临着更为严峻的生态环境问题，经济发展受到资源枯竭、环境污染等因素的严重制约；而在当前，建筑用能规模已经几乎占据了全社会用能总量的三分之一。因此，在建筑领域，不断重视楼宇的电子化、智能化、信息化建设，为人们提供高效工作环境和优越生活条件外，最大可能地利用太阳能等新型清洁能源，实现楼宇整体安全管理的同时，达到建筑用能的节约和控制，已经成为智能楼宇住宅建设的新趋势。
　　一、太阳能资源概述。数据显示，地球每天接收到太阳能量是全世界2000年能耗总额的4倍。我国幅员辽阔，太阳能资源也十分丰富，除了四川、贵州、广西等局部地区外，我国大部分地区都有利用太阳能的良好条件，特别是新疆、青海、西藏、甘肃、宁夏等西北地区，全年日照可以超过3000小时，而华北、西南、华南等地区也有丰富的太阳能资源，全年日照也在2000小时左右，为我国智能楼宇住宅的太阳能利用奠定了资源基础。
　　二、太阳能技术在智能楼宇住宅中的应用。为了实现智能化楼宇住宅的舒适性要求，住宅必不可少的需要配置热水供应、空调、供电等众多设备，而太阳能的利用正可以代替常规能源，降低建筑物能耗、提升住宅舒适度，实现建筑与环境的可持续发展。从我国当前楼宇住宅建设现状来看，太阳能技术主要应用于如下领域：1、太阳能光伏发电。太阳能光伏发电是当前智能楼宇住宅利用太阳能的一种重要方式，其基本原理是通过特定制材的电池板吸收太阳辐射并产生电能，此后，电能被储存于蓄电池中，以满足下次用电需要。随着住宅设计理念的不断更新、太阳能利用技术的不断发展，太阳能在建筑中的利用不但要求能够实现自身功能，而且开始要求与建筑的特点和外观相结合，与建筑物进行一体化设计。此后，太阳能光伏发电机组逐渐与建筑的屋面、墙面等相融合，光伏构件与玻璃幕墙一体化，出现了光电幕墙、光电屋顶、光电遮阳板、墙面光伏方阵以及屋顶光伏方阵等光伏建筑一体化形式。太阳能光伏发电往往具有如下几种设备：（1）太阳能电池。太阳能电池是将太阳光转换成电能的重要设备，也是太阳能光伏发电系统的核心部件。然而，由于一个单独的太阳能电池发电量有限，实践中常常需要将多个电池进行串联、并联，从而形成具有使用价值的太阳能电池板。在有光照的情况下，电池板吸收太阳辐射，在电池的两端产生异号电荷积累，从而发生光电效应，并在此作用下，电池两端产生电动势，光能最终转换成电能。（2）蓄电池。蓄电池是太阳能光伏发电系统的储能设备，其功能是将电池板转化的电能储存起来，在需要的时候释放电能向负载供电。但是在并网系统下，电池板产生的电能通过专用的并网逆变器进入公共电网，可以省去蓄电池配置，降低蓄电池电能储存和释放过程中的能量损耗。（3）逆变器。太阳能电池板产生的电能以及蓄电池储存的电能均为直流电，当用户终端为直流负载时，可以给直流电器直接供电；但当用电终端为交流负载，则需要通过逆变器将直流电转变为交流电以满足用电需要。（4）控制器。控制器是太阳能光伏发电系统的核心控制部分，是对电能进行调节和控制的装置，不但可以实现对蓄电池充电、放电条件的控制，还可以按照负载电源需求实现电能的输出控制。随着太阳能应用技术的发展，并网发电已经成为光伏发电技术的新趋势，在该种技术方式下，光伏组件与智能楼宇建设一体化，并将控制器、逆变器和公共电网相结合，由光伏组件和电网共同对用户提供电能，降低整个系统的负载缺电率。2、太阳能热水系统。太阳能热水器是我国太阳能光热转换中最成熟的方法。太阳能热水系统常常由太阳能集热器、循环管道、储热水箱以及控制部件等相关装置组成。目前，我国的太阳能集热器主要平板型集热器、热管式真空管集热器以及全玻璃真空管集热器等类型。在智能楼宇住宅中安置太阳能热水器时，常常根据建筑物的特点，结合屋顶、遮阳板、阳台等位置进行集热器的设置，以形成有一定韵律效果的建筑外观。太阳能热水系统中，在集热器的出水口和水箱底部都安装有温度控制器，并以温差作为驱动或关闭系统阀门的主要指标。当两者的温度差小于预先设定值，系统阀门关闭，循环泵停止工作；反之，当温度差大于该预设数值，则系统阀门开启，循环泵开始工作。太阳能集热器除了在农村具有非常广阔的应用前景外，在各种职能楼宇住宅中也具有极大的适用性。如在多层住宅中，以住宅单元为基准安装一个共用太阳能热水系统，通过支管实现热水的分配和使用，从而满足该单元用户对热水的需求。对与高层住宅，如果楼层过多，顶部几层可以安装共用热水系统，对于低层住户，则可以在阳台倾斜栏板上安置平板式集热器或者热管式集热器，也可以在墙面上安置直流式横向集热管，从而在保障建筑物整体美观的同时，实现太阳能的有效利用。3、太阳能空调技术。太阳能空调在实践中常常由两种不同的控制方式，一种是进行光电转换，通过产生的电能来驱动家用空调实现制冷，该种方式常常以太阳能发电系统为基础。另一种方式则是充分利用太阳能集热器，通过将其吸收太阳辐射产生的热空气和热水，输入到制冷机中实现制冷，该种方式特别适合设有中央空调的现代智能楼宇住宅之中。此外，由于我国夏季温度普遍高、太阳辐射强，可以为太阳能集热器提供更多的热量，从而不断满足人们的制冷需要。
　　 作者单位：广东荣基鸿业建筑工程总公司
　　参考文献：
　　[1]梁锐,张群,刘加平.结合太阳能应用技术的绿色建筑设计[J].陕西建筑.2010(6):4-7.

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