太阳能建筑的应用与前景综述

2019-08-31 版权声明 举报文章

太阳能建筑的应用与前景综述

论文关键词:建筑节能太阳能建筑环保节能

论文摘要:文章阐述了建筑节能的范畴,提出了“太阳能建筑”这一概念,并简要概括了大阳能建筑的结构类型及其应用模式。同时,太阳能建筑作为一项生态环保的绿色技术,符合我国可持续发展的能源方向,值得大力推广

前言

随着能源结构的逐步调整,世界各国都把能源问题放到了关系国际民生的战略位置。我国从可持续发展、人与自然相和谐的战略高度,提出了新能源建筑的理念,提出要积极开发和推广利用可再生能源,如风能、太阳能、地热能等。据专家估计,到21世纪中叶,可再生能源将占世界电力市场的3/5,燃料市场的2/5。而太阳能,在21世纪即将进人一个快速发展的阶段,“太阳能经济”将成为未来全球能源结构的主流方向之一。

1建筑节能的范畴

建筑节能,是指民用建筑在规划、设计、建造和使用过程中,通过采用新型的节能电力电气设备和新型墙体材料,执行建筑节能标准,加强建筑物用能设备的运行管理,合理设计建筑围护结构的热工性能,提高采暖、制冷、照明、通风、给排水和通道等电力电气设备系统的运行效率,以及利用可再生能源,在保证建筑物使用功能和室内热环境质量的前提下,降低建筑能源消耗,合理、有效地利用能源的活动。

建筑节能体系(图1)可以从两个大方面来考虑:建筑本体节能和建筑设备节能。建筑本体节能主要体现在建筑规划、设计、施工过程中,判断节能与否主要看建筑是否采用新型节能建材、是否因地制宜利用自然能源,尤其是可再生能源,以及节能材料和可再生能源的使用率等等。建筑的设备节能则贯穿建筑的使用过程,涉及管理、优化和改造等细节方面,从空调、给排水、卫生、照明、电气等末端设备入手,挖掘节能潜力,创造节能效果。

太阳能是典型的可再生能源,太阳能与建筑的结合体现在建筑的本体节能方面,但同时太阳能设备作为建筑设备的一种,在管理节能方面也具一定潜力。

2太阳能建筑的概念

太阳能建筑(SolarBuilding),即用太阳能(SolarEner-gy)代替部分常规能源,为建筑物和居民提供采暖、热水、空调、照明、通风、动力等一系列功能,以满足或部分满足人们的生活和生产的需要。所谓的太阳能建筑,其利用太阳能的最高境界是“零能耗”,即建筑物所需的全部能源供应均来自太阳能,常规能源消耗为零;从而真正做到环保清洁、绿色生态。

基于以上对太阳能建筑的定性分析,太阳能建筑的特点可以概括为3条:1)既舒适义健康;2)节约一次能源;3)减少对环境的破坏和污染。

3太阳能建筑的典型建筑结构类型

在倡导绿色能源、可持续发展的今天,太阳能作为最经济、环保的能源之一,愈来愈受人们重视。目前太阳能建筑的典卫建筑结构类型有阳台壁挂型(图2),屋面贴合型(图3)、集中供热型(图4)、集中分户型(图5>,等等。

太阳能建筑的宗旨是在不破坏建筑立面的前提条件下,注重太阳能系统的安全性、实用性和智能性。然而,在太阳能与建筑的结合问题上,综合各方面考虑,目前仍存在诸多问题。

I)太阳能产品制造商,往往只强调产品的功能,而忽视了建筑的特点与要求,使太阳能产品与建筑物成为两个独立的部分;太阳能产品由于没有与建筑设计相结合,因此会破坏原有建筑的整体外观形象,进而破坏环境;而且目前的太阳能产品结构单一,建筑设计师即使在设计中考虑使用太阳能产品,也很难将太阳能产品有机地融人到设计中,使太阳能产品成为建筑设计中的“鸡肋”。

2)建筑设计院,仍有不少建筑设计师缺乏绿色生态的理念,根本不考虑太阳能及其他绿色能源的使用,造成太阳能产品大都在建筑施工过程中临时安装,即“事后状态”下安装,结果影响到建筑群体,甚至整个城市的建筑风貌。

3)政府规划机构,往往不能够将绿色环保的理念和相关政策很好结合。虽然江苏地区已出台12层以下民用建筑必须安装太阳能热水器的强制性政策,但由于其它相关配套设施、标准的不完善,尤其是太阳能施工验收标准一块,仍存在争议点。在一定程度上影响了太阳能产品的生产,导致推广效果不好、范围不广。

针对以上问题,解决方案如下:(I)太阳能产品的生产商应更多地了解建筑设计的需求,开发推出多款适合建筑结构利用的系列和型号;(2)建筑师在设计初期,即将太阳能系统包含的所有内容都当作建筑不可或缺的元素加以考虑,使之成为建筑组成的一部分;(3)加强太阳能产品生产商、建筑师、政府机构的交流与沟通,从设计阶段即将太阳能产品与建筑真正的融为一体,并配以后期的政府激励政策、规范的市场引导机制,太阳能产品一定可以在建筑节能中发挥更大作用。在各领域的合作之下,太阳能建筑必将达到完美与和谐的统一。太阳能系统与建筑设计一体化的设计思路,也将得以持续和发展。

4太阳能建筑的典型应用模式

太阳能的应用,从技术途径看,主要分为光一热转换技术和光一电转换技术;从具体应用范围看,主要有太阳能热水供应、太阳能地板采暖、太阳能温水游泳池(图6)、太阳能空调、太阳能路灯(图7)等5大系列。到目前为止,太阳能光一热转换技术发展已较为成熟,不仅可以提供人们生活所需热水,还可解决取暖等问题;太阳能光一电转换(图8)具有较高的技术成分,发展与应用量较小,但是随着光电转化技术的进一步成熟,以及太阳能光一电板成本的进一步降低,太阳能应用必将具有更广泛的空间和发展市场。

江苏等地的一些示范小区率先采用太阳能热水集中供热系统(图9),其承压运行、分户供水、智能化系统已成了住宅小区的新卖点。还有一些示范小区,利用太阳能的初期光电转换,使小区的门楼牌、指示牌、警示牌等白天吸光,夜晚发亮,既方便住户晚间出人,又节约物管费用。另外,据有关方面统计:用电热水器洗澡的费用约为0.62元/次,而利用太阳能热水器的费用则仅为0.31元/次

5太阳能建筑的应用前景

1)应用空间大

我国具有丰富的太阳能资源,在正常发展和生态驱动发展两种模式下,预测2050年我国太阳能利用在总能源供给中分别占4.7%和10%。目前我国太阳能热水器的保有量已超过6001)万mz,而此数据的太阳能建筑仅占所有建筑1%

2)环保节能

根据美国环境总署EPA的统计数据、目前世界各国建筑能耗中排放的:约占全球排放总量的30%-40%。而人们对未来:在大气中含量的预计是,如果不采取任何措施,50年后大气中:的含量将会达到现在的3.5倍。众所周知,国家推广太阳能的目的是为了环保节能,而环保节能在另外一层意义上说就是尽量减少:的排放。换个概念,使用太阳能减少:排量与绿地吸收的效果相一致。据科学计算,可以总结出如下等式:1m=的太阳能集热器“95.39kg标煤产生的热量之70.11kg=19.475m2的草坪吸收力=0.779m2的落叶乔木吸收力==1.5m2的绿地吸收力。从以上数据,我们可以明显地看出建筑应用太阳能的环保节能效应。

6结论

太阳能建筑异太阳能十建筑。绿色的设计理念对太阳能建筑来说尤为重要。建筑应该从设计一开始就将太阳能系统考虑为建筑不可分割的一个组成部分,将太阳能外露部件与建筑立面进行有机地结合,彰显出太阳能建筑的特色。完美的太阳能建筑,应该从设计中就能品味出它独特的建筑风格,体现出一种理性、高科技、时尚和未来的美。

综上所述,在我国大力推广太阳能建筑系统工程,实现太阳能与建筑一体化,需要在建筑的规划、设计、建造、使用、维护以及改造等活动中,让房地产开发商、太阳能企业、设计单位、政府监管部门形成共识,才能真正实现太阳能与建筑的完美结合。

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