淺論太陽(yáng)能建筑的應(yīng)用與前景

淺論太陽(yáng)能建筑的應(yīng)用與前景

論文摘要：文章闡述了建筑節(jié)能的范疇，提出了“太陽(yáng)能建筑”這一概念，并簡(jiǎn)要概括了大陽(yáng)能建筑的結(jié)構(gòu)類型及其應(yīng)用模式。同時(shí)，太陽(yáng)能建筑作為一項(xiàng)生態(tài)環(huán)保的綠色技術(shù)，符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的能源方向，值得大力推廣

前言

隨著能源結(jié)構(gòu)的逐步調(diào)整，世界各國(guó)都把能源問題放到了關(guān)系國(guó)際民生的戰(zhàn)略位置。我國(guó)從可持續(xù)發(fā)展、人與自然相和諧的戰(zhàn)略高度，提出了新能源建筑的理念，提出要積極開發(fā)和推廣利用可再生能源，如風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)崮艿?。?jù)專家估計(jì)，到21世紀(jì)中葉，可再生能源將占世界電力市場(chǎng)的3/5,燃料市場(chǎng)的2/5。而太陽(yáng)能，在21世紀(jì)即將進(jìn)人一個(gè)快速發(fā)展的階段，“太陽(yáng)能經(jīng)濟(jì)”將成為未來(lái)全球能源結(jié)構(gòu)的主流方向之一。

1建筑節(jié)能的范疇

建筑節(jié)能，是指民用建筑在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造和使用過程中，通過采用新型的節(jié)能電力電氣設(shè)備和新型墻體材料，執(zhí)行建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)建筑物用能設(shè)備的運(yùn)行管理，合理設(shè)計(jì)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能，提高采暖、制冷、照明、通風(fēng)、給排水和通道等電力電氣設(shè)備系統(tǒng)的運(yùn)行效率，以及利用可再生能源，在保證建筑物使用功能和室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量的前提下，降低建筑能源消耗，合理、有效地利用能源的活動(dòng)。

建筑節(jié)能體系(圖1)可以從兩個(gè)大方面來(lái)考慮:建筑本體節(jié)能和建筑設(shè)備節(jié)能。建筑本體節(jié)能主要體現(xiàn)在建筑規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工過程中，判斷節(jié)能與否主要看建筑是否采用新型節(jié)能建材、是否因地制宜利用自然能源，尤其是可再生能源，以及節(jié)能材料和可再生能源的使用率等等。建筑的設(shè)備節(jié)能則貫穿建筑的使用過程，涉及管理、優(yōu)化和改造等細(xì)節(jié)方面，從空調(diào)、給排水、衛(wèi)生、照明、電氣等末端設(shè)備入手，挖掘節(jié)能潛力，創(chuàng)造節(jié)能效果。

太陽(yáng)能是典型的可再生能源，太陽(yáng)能與建筑的結(jié)合體現(xiàn)在建筑的本體節(jié)能方面，但同時(shí)太陽(yáng)能設(shè)備作為建筑設(shè)備的一種，在管理節(jié)能方面也具一定潛力。

2太陽(yáng)能建筑的概念

太陽(yáng)能建筑(SolarBuilding)，即用太陽(yáng)能(SolarEner-gy)代替部分常規(guī)能源，為建筑物和居民提供采暖、熱水、空調(diào)、照明、通風(fēng)、動(dòng)力等一系列功能，以滿足或部分滿足人們

的生活和生產(chǎn)的需要。所謂的太陽(yáng)能建筑，其利用太陽(yáng)能的最高境界是“零能耗”，即建筑物所需的全部能源供應(yīng)均來(lái)自太陽(yáng)能，常規(guī)能源消耗為零;從而真正做到環(huán)保清潔、綠色生態(tài)。

基于以上對(duì)太陽(yáng)能建筑的定性分析，太陽(yáng)能建筑的特點(diǎn)可以概括為3條:1)既舒適義健康;2)節(jié)約一次能源;3)減少對(duì)環(huán)境的破壞和污染。

3太陽(yáng)能建筑的典型建筑結(jié)構(gòu)類型

在倡導(dǎo)綠色能源、可持續(xù)發(fā)展的今天，太陽(yáng)能作為最經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的能源之一，愈來(lái)愈受人們重視。目前太陽(yáng)能建筑的典衛(wèi)建筑結(jié)構(gòu)類型有陽(yáng)臺(tái)壁掛型(圖2),屋面貼合型(圖3)、集中供熱型(圖4)、集中分戶型(圖5，等等。

太陽(yáng)能建筑的宗旨是在不破壞建筑立面的前提條件下，注重太陽(yáng)能系統(tǒng)的安全性、實(shí)用性和智能性。然而，在太陽(yáng)能與建筑的結(jié)合問題上，綜合各方面考慮，目前仍存在諸多問題。

I)太陽(yáng)能產(chǎn)品制造商，往往只強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的功能，而忽視了建筑的特點(diǎn)與要求，使太陽(yáng)能產(chǎn)品與建筑物成為兩個(gè)獨(dú)立的部分;太陽(yáng)能產(chǎn)品由于沒有與建筑設(shè)計(jì)相結(jié)合，因此會(huì)破壞原有建筑的整體外觀形象，進(jìn)而破壞環(huán)境;而且目前的太陽(yáng)能產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一，建筑設(shè)計(jì)師即使在設(shè)計(jì)中考慮使用太陽(yáng)能產(chǎn)品，也很難將太陽(yáng)能產(chǎn)品有機(jī)地融人到設(shè)計(jì)中，使太陽(yáng)能產(chǎn)品成為建筑設(shè)計(jì)中的“雞肋”。

2)建筑設(shè)計(jì)院，仍有不少建筑設(shè)計(jì)師缺乏綠色生態(tài)的理念，根本不考慮太陽(yáng)能及其他綠色能源的使用，造成太陽(yáng)能產(chǎn)品大都在建筑施工過程中臨時(shí)安裝，即“事后狀態(tài)”下安裝，結(jié)果影響到建筑群體，甚至整個(gè)城市的建筑風(fēng)貌。

3)政府規(guī)劃?rùn)C(jī)構(gòu)，往往不能夠?qū)⒕G色環(huán)保的理念和相關(guān)政策很好結(jié)合。雖然江蘇地區(qū)已出臺(tái)12層以下民用建筑必須安裝太陽(yáng)能熱水器的強(qiáng)制性政策，但由于其它相關(guān)配套設(shè)施、標(biāo)準(zhǔn)的不完善，尤其是太陽(yáng)能施工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)一塊，仍存在爭(zhēng)議點(diǎn)。在一定程度上影響了太陽(yáng)能產(chǎn)品的生產(chǎn)，導(dǎo)致推廣效果不好、范圍不廣。

針對(duì)以上問題，解決方案如下:(I)太陽(yáng)能產(chǎn)品的生產(chǎn)商應(yīng)更多地了解建筑設(shè)計(jì)的需求，開發(fā)推出多款適合建筑結(jié)構(gòu)利用的系列和型號(hào);(2)建筑師在設(shè)計(jì)初期，即將太陽(yáng)能系統(tǒng)包含的所有內(nèi)容都當(dāng)作建筑不可或缺的元素加以考慮，使之成為建筑組成的一部分;(3)加強(qiáng)太陽(yáng)能產(chǎn)品生產(chǎn)商、建筑師、政府機(jī)構(gòu)的交流與溝通，從設(shè)計(jì)階段即將太陽(yáng)能產(chǎn)品與建筑真正的融為一體，并配以后期的政府激勵(lì)政策、規(guī)范的市場(chǎng)引導(dǎo)機(jī)制，太陽(yáng)能產(chǎn)品一定可以在建筑節(jié)能中發(fā)揮更大作用。在各領(lǐng)域的合作之下，太陽(yáng)能建筑必將達(dá)到完美與和諧的統(tǒng)一。太陽(yáng)能系統(tǒng)與建筑設(shè)計(jì)一體化的設(shè)計(jì)思路，也將得以持續(xù)和發(fā)展。

4太陽(yáng)能建筑的典型應(yīng)用模式

太陽(yáng)能的應(yīng)用，從技術(shù)途徑看，主要分為光一熱轉(zhuǎn)換技術(shù)和光一電轉(zhuǎn)換技術(shù);從具體應(yīng)用范圍看，主要有太陽(yáng)能熱水供應(yīng)、太陽(yáng)能地板采暖、太陽(yáng)能溫水游泳池(圖6)、太陽(yáng)能空調(diào)、太陽(yáng)能路燈(圖7)等5大系列。到目前為止，太陽(yáng)能光一熱轉(zhuǎn)換技術(shù)發(fā)展已較為成熟，不僅可以提供人們生活所需熱水，還可解決取暖等問題;太陽(yáng)能光一電轉(zhuǎn)換(圖8)具有較高的技術(shù)成分，發(fā)展與應(yīng)用量較小，但是隨著光電轉(zhuǎn)化技術(shù)的進(jìn)一步成熟，以及太陽(yáng)能光一電板成本的進(jìn)一步降低，太陽(yáng)能應(yīng)用必將具有更廣泛的空間和發(fā)展市場(chǎng)。

江蘇等地的一些示范小區(qū)率先采用太陽(yáng)能熱水集中供熱系統(tǒng)(圖9)，其承壓運(yùn)行、分戶供水、智能化系統(tǒng)已成了住宅小區(qū)的新賣點(diǎn)。還有一些示范小區(qū)，利用太陽(yáng)能的初期光電轉(zhuǎn)換，使小區(qū)的門樓牌、指示牌、警示牌等白天吸光，夜晚發(fā)亮，既方便住戶晚間出人，又節(jié)約物管費(fèi)用。另外，據(jù)有關(guān)方面統(tǒng)計(jì):用電熱水器洗澡的費(fèi)用約為元/次，而利用太陽(yáng)能熱水器的費(fèi)用則僅為元/次

5太陽(yáng)能建筑的應(yīng)用前景

1)應(yīng)用空間大

我國(guó)具有豐富的太陽(yáng)能資源，在正常發(fā)展和生態(tài)驅(qū)動(dòng)發(fā)展兩種模式下，預(yù)測(cè)2050年我國(guó)太陽(yáng)能利用在總能源供給中分別占%和10%。目前我國(guó)太陽(yáng)能熱水器的保有量已超過6001)萬(wàn)mz，而此數(shù)據(jù)的太陽(yáng)能建筑僅占所有建筑1%

2)環(huán)保節(jié)能

根據(jù)美國(guó)環(huán)境總署EPA的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、目前世界各國(guó)建筑能耗中排放的:約占全球排放總量的30%-40%。而人們對(duì)未來(lái):在大氣中含量的預(yù)計(jì)是，如果不采取任何措施，50年后大氣中:的含量將會(huì)達(dá)到現(xiàn)在的倍。眾所周知，國(guó)家推廣太陽(yáng)能的目的是為了環(huán)保節(jié)能，而環(huán)保節(jié)能在另外一層意義上說就是盡量減少:的排放。換個(gè)概念，使用太陽(yáng)能減少:排量與綠地吸收的效果相一致。據(jù)科學(xué)計(jì)算，可以總結(jié)出如下等式:1m=的太陽(yáng)能集熱器“kg標(biāo)煤產(chǎn)生的熱量之kg=m2的草坪吸收力=m2的落葉喬木吸收力==m2的綠地吸收力。從以上數(shù)據(jù)，我們可以明顯地看出建筑應(yīng)用太陽(yáng)能的環(huán)保節(jié)能效應(yīng)。

6結(jié)論

太陽(yáng)能建筑異太陽(yáng)能十建筑。綠色的設(shè)計(jì)理念對(duì)太陽(yáng)能建筑來(lái)說尤為重要。建筑應(yīng)該從設(shè)計(jì)一開始就將太陽(yáng)能系統(tǒng)考慮為建筑不可分割的一個(gè)組成部分，將太陽(yáng)能外露部件與建筑立面進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合，彰顯出太陽(yáng)能建筑的特色。完美的太陽(yáng)能建筑，應(yīng)