孔祥贊

【摘 要】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，基礎(chǔ)能源日趨緊張，建筑節(jié)能已經(jīng)成為我國(guó)節(jié)能的重點(diǎn)。大力開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能，減少商品能源的日常消耗，滿(mǎn)足建筑用能，將是建筑節(jié)能的重要途徑。本文通過(guò)分析太陽(yáng)能技術(shù)特點(diǎn)及在建筑節(jié)能工程中的重要地位，分別對(duì)太陽(yáng)能在建筑節(jié)能工程中的被動(dòng)式、主動(dòng)式應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行探討。以期通過(guò)本文的闡述把太陽(yáng)能作為新能源，為實(shí)現(xiàn)節(jié)約型社會(huì)，走可持續(xù)發(fā)展道路提供理論參考。

【關(guān)鍵詞】太陽(yáng)能技術(shù)；建筑節(jié)能；主動(dòng)式應(yīng)用；被動(dòng)式應(yīng)用

1.太陽(yáng)能技術(shù)特點(diǎn)及在建筑節(jié)能工程中的重要地位

1.1太陽(yáng)能技術(shù)特點(diǎn)

太陽(yáng)能作為一種取之不盡，用之不竭的清潔能源，具有一些其他能源不可比擬之處：（1）普遍性。我國(guó)是太陽(yáng)能十分豐富的國(guó)家，2/3以上國(guó)土面積年日照量為2200h以上，如河北省年日照時(shí)間在2100h～2200h之間，非常適宜太陽(yáng)能熱利用；（2）無(wú)污染性。煤炭、石油等生物化石能源燃燒時(shí)要產(chǎn)生有害氣體和廢渣，但太陽(yáng)能的利用不會(huì)產(chǎn)生廢氣、廢渣，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染；（3）安全性。太陽(yáng)能利用不同于核能發(fā)電，一旦發(fā)生事故就會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境，造成生態(tài)危機(jī)，太陽(yáng)能利用安全可靠，不會(huì)因發(fā)生事故而污染環(huán)境；（4）用之不竭。太陽(yáng)能是太陽(yáng)內(nèi)部進(jìn)行裂變釋放的能量，據(jù)估計(jì)在過(guò)去漫長(zhǎng)幾億年中，太陽(yáng)只消耗它本身能量的2%，對(duì)于人類(lèi)短暫存活期限來(lái)言是用之不竭的。

太陽(yáng)能作為一種新興能源，其利用也存在一些缺點(diǎn)：（1）受氣候時(shí)間影響大，地球的自轉(zhuǎn)造成太陽(yáng)能晝夜差異大，陰、雨天和晴天太陽(yáng)能差異大，夏天和冬天差異大。這不僅增加技術(shù)上的困難，也增加太陽(yáng)能利用的不穩(wěn)定性；（2）利用效率的技術(shù)不成熟，在我國(guó)利用較多較成熟的是太陽(yáng)能熱水器，太陽(yáng)能熱水器基本是靠天吃飯，太陽(yáng)能利用率低，諸如太陽(yáng)能光伏發(fā)電，太陽(yáng)能供暖在我國(guó)起步晚，技術(shù)上不成熟，設(shè)備造價(jià)高。

1.2太陽(yáng)能技術(shù)在建筑節(jié)能工程中的重要地位

建設(shè)部制定的《建筑節(jié)能技術(shù)政策1996-2010》，其目標(biāo)為在2000年前，新建、擴(kuò)建住宅和公建項(xiàng)Et的能耗要在1980年當(dāng)熱通用設(shè)計(jì)能耗的基礎(chǔ)上節(jié)約50%；從2005年起新建、擴(kuò)建住宅等項(xiàng)目能耗要在2000年基礎(chǔ)上再節(jié)約30%。隨著改革開(kāi)放，人民生活水平的提高，熱水淋浴設(shè)備已進(jìn)人千家萬(wàn)戶(hù)，生活熱水能耗是建筑能耗中不可忽視的組成部分，電熱水器、煤氣熱水器由于其要消耗大量石油、煤炭資源而面臨發(fā)展瓶頸，太陽(yáng)能熱水器作為我國(guó)目前在建筑領(lǐng)域利用最多最成熟的技術(shù)，將是解決住宅等項(xiàng)目部分生活熱水的首選技術(shù)。

2.太陽(yáng)能技術(shù)在建筑節(jié)能工程中的被動(dòng)式應(yīng)用

所謂被動(dòng)式應(yīng)用是指利用房屋結(jié)構(gòu)本身來(lái)完成太陽(yáng)能的集熱、蓄熱和放熱功能。主要是利用南向或者屋頂?shù)拇皯?hù)使陽(yáng)光進(jìn)入室內(nèi)，靠室內(nèi)的蓄熱結(jié)構(gòu)來(lái)蓄積太陽(yáng)能，或者直接利用蓄熱外墻來(lái)完成對(duì)太陽(yáng)能的蓄積。目前，常用的被動(dòng)式用法主要有以下三種：

2.1直接收益式系統(tǒng)

直接收益式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，只是將陽(yáng)光可照射到的地面和墻體做成蓄熱結(jié)構(gòu)（一般利用混凝土等重質(zhì)材料做），白天利用其蓄積太陽(yáng)能，晚間這些表面則又成為散熱表面。

2.2集熱蓄熱墻式系統(tǒng)

這種系統(tǒng)是利用南向的墻體直接來(lái)集熱和蓄熱。最常用的就是帶玻璃蓋層的重質(zhì)集熱墻。在玻璃和墻體之間留有空氣夾層，這樣不但可以利用墻體來(lái)集熱和蓄熱，而且可以利用空氣的自然對(duì)流來(lái)使室內(nèi)升溫。如果有玻璃幕墻，再加上內(nèi)部的保溫處理，這樣的蓄熱式墻體，其內(nèi)表面溫度一般均高于室溫，同時(shí)配合空氣的對(duì)流傳熱，其效果是可以接受的。同時(shí)，夏季打開(kāi)通風(fēng)口，使北窗進(jìn)來(lái)的溫度較低的空氣通過(guò)房間后由通風(fēng)口排出，也可以起到夏季通風(fēng)、降溫的效果。

2.3附屬溫室式系統(tǒng)

附屬溫室式系統(tǒng)和集熱一蓄熱墻式系統(tǒng)接近，只不過(guò)將玻璃幕墻改做成一個(gè)陽(yáng)光間，利用陽(yáng)光間的熱空氣及蓄熱的南墻來(lái)蓄積太陽(yáng)能。陽(yáng)光間內(nèi)的南墻可以開(kāi)窗，將陽(yáng)光問(wèn)內(nèi)的熱空氣導(dǎo)入室內(nèi)。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)建筑外立面影響小。

3.太陽(yáng)能技術(shù)在建筑節(jié)能工程中的主動(dòng)式應(yīng)用

所謂主動(dòng)式系統(tǒng)，是指利用太陽(yáng)能集熱器收集太陽(yáng)能，然后加以利用的系統(tǒng)。目前，主動(dòng)式太陽(yáng)能系統(tǒng)在建筑中的熱利用，主要有采暖、制冷和熱水供應(yīng)三方面用途。

3.1系統(tǒng)形式

太陽(yáng)能采暖主動(dòng)式系統(tǒng)可以分為熱水集熱和熱風(fēng)集熱兩種形式。由于熱風(fēng)式集熱系統(tǒng)效率較低，運(yùn)行控制復(fù)雜，占用的空間很大，和建筑的匹配較困難等原因，所以采用的場(chǎng)合較少。目前，將采暖和熱水供應(yīng)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，共用集熱器的系統(tǒng)是利用太陽(yáng)能非常有效的一種形式。這樣的系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)形式多樣，但是從集熱器介質(zhì)和熱利用部分介質(zhì)之間的關(guān)系上看，可以分為直接和間接式兩種。

直接利用是指進(jìn)入集熱器的熱媒和末端使用的二次熱煤相同，不經(jīng)過(guò)換熱器的交換。間接利用則正好相反，一、二次熱媒以換熱器為界，兩邊的介質(zhì)相互獨(dú)立。

直接式系統(tǒng)集熱和負(fù)荷部分是一個(gè)整體，集熱器加熱的熱水直接被用戶(hù)使用，沒(méi)有中間環(huán)節(jié)。間接式系統(tǒng)則通過(guò)換熱的形式，將熱量傳給末端用戶(hù)，集熱和負(fù)荷側(cè)是兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)。這兩種系統(tǒng)形式各有優(yōu)點(diǎn)。直接式系統(tǒng)形式簡(jiǎn)單，熱效率高；間接式系統(tǒng)穩(wěn)定性好，系統(tǒng)使用范圍大。

3.2采暖形式對(duì)系統(tǒng)的影響

由于太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)受太陽(yáng)日射強(qiáng)度的限制，其集熱溫度不是很高。如果盲目提高集熱溫度，就要增加集熱面積，不但系統(tǒng)的效率受到很大影響，而且從經(jīng)濟(jì)性上也將得不償失。目前，配合太陽(yáng)能采暖主要還是熱風(fēng)采暖、散熱器和地板輻射采暖幾種形式。由于熱風(fēng)和散熱器采暖都需要較高的供水溫度，而太陽(yáng)能集熱器的集熱溫度又不可能太高，所以系統(tǒng)的采暖效果不是很好。

地板輻射采暖是配合太陽(yáng)能采暖的最好的一種形式。地板輻射采暖是把金屬或者化學(xué)管道埋于地下，靠整個(gè)地面和室內(nèi)的熱交換來(lái)使采暖房間達(dá)到設(shè)計(jì)溫度。由于地板輻射采暖其散熱面積大，而且主要的熱交換方式為輻射換熱，增加了人員的舒適性。所以，地板輻射采暖要求的供水溫度比較低，一般低于65℃。而且目前地板輻射采暖，其做法通常是利用3-5cm的豆石沙漿做填充層，使地面本身就是一種蓄熱結(jié)構(gòu)，增加了系統(tǒng)的熱惰性。所以，不論從地板輻射采暖的使用條件，還是其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，都特別適合與太陽(yáng)能結(jié)合使用，而且完全可以結(jié)合被動(dòng)式太陽(yáng)能利用，提高整個(gè)建筑的太陽(yáng)能利用水平。

3.3采暖、制冷、熱水供應(yīng)一體式系統(tǒng)

為了提高太陽(yáng)能系統(tǒng)的利用率，將采暖、制冷、熱水供應(yīng)組成一套統(tǒng)一的系統(tǒng)，可以達(dá)到對(duì)太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的全年使用。因?yàn)槿绻豢紤]采暖，夏天過(guò)多的熱水量無(wú)法處理，夏季空曬會(huì)對(duì)太陽(yáng)能集熱器造成不小的損害，所以如果做成一體式的結(jié)構(gòu)，合理考慮集熱面積和各項(xiàng)負(fù)荷的關(guān)系，就可以使一套系統(tǒng)四季使用，從而提高了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。并且通過(guò)自控措施及閥門(mén)的切換，可以使系統(tǒng)在采暖和制冷工況下分別運(yùn)行。不過(guò)由于使用溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組，需要夏季較高的集熱溫度，否則整個(gè)系統(tǒng)的效率將很低，溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組可以使用單效雙級(jí)式，以適應(yīng)較低的供水溫度。

4.結(jié)束語(yǔ)

太陽(yáng)能在建筑中的應(yīng)用是建筑節(jié)能工作的重要部分。盡管我國(guó)太陽(yáng)能建筑應(yīng)用目前存在著一些不足，但隨著太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的科技進(jìn)步和相關(guān)政府主管部門(mén)、科研機(jī)構(gòu)和太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)相關(guān)廠(chǎng)家的共同努力，我國(guó)的太陽(yáng)能建筑應(yīng)用將在未來(lái)得到快速發(fā)展。

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