太阳能应用及与建筑一体化技术

摘要：面对节能压力，太阳能的利用越来越受欢迎，有望在未来社会能源结构中发挥更加重要的作用。文中就太阳能供暖系统和太阳能空调制冷系统以及太阳能与建筑一体化技术进行了探讨。

关键词：供暖系统；空调制冷系统；太阳能与建筑一体化技术

1.引言

太阳能是分布广泛、使用清洁的可再生能源，我国拥有着非常丰富的太阳能资源。但是近年来能源危机和环境恶化的问题越来越突出，面对节能压力，太阳能的利用越来越受到青睐，有望在未来社会能源结构中发挥更加重要的作用。文中就太阳能应用及太阳能与建筑一体化技术进行了探讨。

2. 太阳能采暖系统

太阳能采暖系统是指以太阳能作为采暖系统的热源，利用太阳能集热器将太阳能转化成热能，供给建筑物冬季供暖和全年其他用热系统。太阳能采暖方式可分为主动式和被动式两种方式。

2.1太阳能采暖系统原理

被动式太阳能采暖主要是通过对建筑物朝向和周围环境的合理布置，内部空间和外部形体的巧妙处理，以及建筑材料和结构构造的恰当选择，使建筑物在冬季能充分收集、存储和分配太阳辐射热。主动式太阳能采暖系统主要由太阳能集热系统、蓄热系统、末端供热采暖系统、自动控制系统和其他能源辅助加热、换热设备集合构成，相比于被动式太阳能采暖具有热转换效率高、保温效果好、室内温度稳定、多用途等特点，但一次性投入费用较大、系统集成复杂、使用管理要求较高。

2.2太阳能采暖系统设备

太阳能采暖系统设备主要有集热器、辅助热源和采暖末端。

常见的太阳能集热器有平板型和真空管型两种，平板集热器结构简单，适合承压运行，而且整体外观、结构强度、安装运行等都适合与建筑相结合，尽管保温性能不如真空管集热器，但其有效采光面积大于真空管集热器，因此热效率高于真空管集热器。真空管集热器在非采暖季易发生爆管、真空度降低等问题，因此，平板型集热器更多运用于太阳能采暖工程中。

太阳辐射存在较大的间歇性和不稳定性，因此太阳能采暖系统必须设置辅助热源。常用的辅助热源主要有小型燃油（气）锅炉，城市热网或区域锅炉房、工业废热、电锅炉、电热管、地源热泵及生物质燃料等。辅助热源要根据当地太阳能资源条件，常规能源的供应状况，建筑物热负荷和周围环境条件等因素进行综合经济性分析，以确定适宜的辅助热源及合理的太阳能供暖比例。

目前太阳能采暖系统普遍采用地板辐射散热系统作为末端。普通散热器热媒温度要求高（70℃以上），太阳能系统很难达到该出水温度要求。而地板采暖所需低温热水在35―55℃之间，太阳能集热器正好能提供适宜温度。地板采暖系统以整个地面作为散热面，以辐射方式传播热量，与以对流散热为主的散热器系统相比，舒适性好，更符合人体生理学调节特点，节省供热能耗。

3. 太阳能空调制冷系统

3.1 太阳能空调制冷系统

很好的季节匹配性是太阳能空调制冷的最大优点，太阳辐射越好，太阳能制冷系统的制冷量越大。实现利用一套太阳能集热器做到冬季采暧、夏季空调、四季热水供应等是太阳能规模化、低成本应用的理想途径之一。

3.2太阳能制冷技术原理

太阳能制冷系统主要有吸附式、吸收式、除湿空调和喷射式制冷四大类，其中前三种研究应用最广。它们的工作原理是利用太阳能集热器产生的热能驱动制冷装置产生冷冻水或调节空气送往建筑环境内进行空调。

(1)太阳能吸收式制冷：用太阳能集热器收集太阳能来驱动吸收式制冷系统，是目前示范应用最多的太阳能空调方式。多为溴化锂-水系统，也有的采用氨-水系统。

(2)太阳能吸附式制冷：利用吸附制冷原理，以太阳能为热源，采用的工质对通常为活性碳-甲醇、分子筛-水、硅胶-水及氯化钙-氨等，可利用太阳能集热器将吸附床加热后用于脱附制冷剂，通过加热脱附-冷凝-吸附-蒸发等几个环节实现制冷。

(3)太阳能除湿空调系统：是一种开放循环的吸附式制冷系统，基本特征是干燥剂除湿和蒸发冷却。

(4)太阳能蒸汽喷射式制冷：通过太阳能集热器加热使低沸点工质变为高压蒸汽，通过喷管时因流出速度高、压力低，在吸入室周围吸引蒸发器内生成的低压蒸汽进入混合室，同时制冷剂在蒸发器中汽化而达到制冷效果。

4. 太阳能与建筑一体化技术

平板式太阳能集热器设置在建筑物阳光充足的部位。坡屋顶可以把集热器镶嵌于坡屋面、平铺于屋脊，和建筑融为一体；平屋顶利用太阳能平板集热器替代屋顶覆盖层或保温层，符合住宅造型要求，降低成本；还可以与阳台、飘窗、外墙面结合，实现太阳能最大化利用，为住宅的立面设计提供了新的方式方法，达到一物多用的目的。运行以分体式双循环承压运行为主，将储热水箱设在地下室、阁楼或楼梯间、阳台等部位隐藏放置，不占室内空间，避免屋顶、阳台和外墙承重；辅助能源选用燃气炉、壁炉或电加热器，确保全天候热水供应。

5.结语

太阳能在建筑节能领域的应用越来越广泛，实现太阳能供暖系统和太阳能集热转换及与之匹配的制冷空调方式是未来太阳能制冷空调技术领域研究和应用的重点。同时太阳能与建筑一体化技术的广泛应用前景，势必会促进人们对可再生能源利用的热情，加大技术创新和开发力度。

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