【摘要】本文首先介紹了太陽能技術(shù)在建筑中的幾種應(yīng)用方式,然后分析了其基礎(chǔ)原理及優(yōu)缺點(diǎn)。最后闡述了太陽能技術(shù)在其它方面的應(yīng)用,通過分析總結(jié)可知將太陽能技術(shù)應(yīng)用于暖通空調(diào)業(yè),對于節(jié)能與環(huán)保有著巨大的現(xiàn)實(shí)意義。
【關(guān)鍵詞】集群式太陽能;供熱制冷;太陽能光伏電池
一、太陽能技術(shù)在建筑中的主要應(yīng)用方式分析研究
1、太陽能熱水系統(tǒng)與建筑相結(jié)合的技術(shù)。目前我國的太陽能熱水器行業(yè)已經(jīng)日趨成熟,但是太陽能熱水器如何與建筑的使用功能及建筑美觀相結(jié)合,仍是目前我們要研究的重點(diǎn)。具體應(yīng)注意以下幾點(diǎn):首先建筑的使用功能應(yīng)與太陽能熱水器的利用有機(jī)的結(jié)合在一起,形成多功能的建筑構(gòu)件,巧妙高效的利用空間,使建筑可利用太陽能的部分—向陽面或屋頂?shù)靡猿浞掷?;其次要同步?guī)劃設(shè)計(jì),同步施工安裝,節(jié)省太陽熱水系統(tǒng)的安裝成本和建筑成本,一次安裝到位,避免后期施工對用戶生活造成的不便以及對建筑以有結(jié)構(gòu)的損害;三是綜合考慮建筑結(jié)構(gòu)和太陽能設(shè)備協(xié)調(diào)和諧,構(gòu)造合理,使太陽熱水系統(tǒng)和建筑融合為一體,不影響建筑的外觀;最后應(yīng)優(yōu)先采用集中式系統(tǒng),有利于平衡負(fù)荷和提高設(shè)備的利用效率。
2、集群式太陽能供熱制冷裝置的研究應(yīng)用。集群式太陽能供熱制冷裝置通過熱超導(dǎo)太陽能集熱管、太陽能空氣源熱泵、吸收式制冷機(jī)等設(shè)備將太陽的光能首先轉(zhuǎn)化為熱能,使用太陽能再加上輔助加熱方式,可直接用于采暖或制取熱水。在夏天通過吸收式制冷機(jī)可將熱水轉(zhuǎn)化為冷水,從而實(shí)現(xiàn)空調(diào)制冷。通過這樣的方式實(shí)現(xiàn)太陽能冬季采暖、夏季制冷,一年四季制取熱水,建筑的采暖、制冷能耗均來自太陽能,達(dá)到環(huán)保、節(jié)能的效果,為太陽能的使用開拓了一個(gè)新的領(lǐng)域。
3、被動(dòng)式太陽能建筑設(shè)計(jì)及建造技術(shù)。目前,被動(dòng)式太陽能建筑設(shè)計(jì)及建造技術(shù)要點(diǎn)是:開發(fā)利用各種新型的集熱蓄熱墻體和空氣集熱器,提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能,合理設(shè)計(jì)窗墻比,使用高效節(jié)能窗并考慮夜間移動(dòng)保溫設(shè)計(jì),加強(qiáng)自動(dòng)控制與運(yùn)行維護(hù),采用有效的遮陽或其它被動(dòng)式降溫技術(shù)來解決夏季過熱問題等。解決了以上的關(guān)鍵技術(shù)問題將大大提高被動(dòng)式太陽能應(yīng)用技術(shù)在建筑節(jié)能中的作用,不僅僅在農(nóng)村,甚至在城市節(jié)能建筑中也大力推廣被動(dòng)式太陽能應(yīng)用技術(shù)。
4、太陽能光伏發(fā)電板與建筑的集成技術(shù)。該技術(shù)是指將太陽能光伏發(fā)電板設(shè)計(jì)在建筑物的屋頂或向陽墻面上,同時(shí)滿足維護(hù)結(jié)構(gòu)和太陽能發(fā)電的功能要求。目前我國已經(jīng)有太陽能光伏幕墻的試點(diǎn)建筑,太陽能光伏幕墻是將太陽能電池與各類普通建筑玻璃結(jié)合制成可以發(fā)電的建筑材料,產(chǎn)品包括各種晶體硅與非晶硅太陽能光伏夾層玻璃、晶體硅與非晶硅太陽能光伏中空玻璃等,不僅具有發(fā)電功能,還具有獨(dú)特的美學(xué)效果,同時(shí)不影響作為建筑材料的各項(xiàng)功能。
5、太陽能照明技術(shù)。太陽能照明技術(shù)在我國已經(jīng)大范圍應(yīng)用起來,利用導(dǎo)光措施來完成室內(nèi)在白天居室內(nèi)主要活動(dòng)場所的照明,利用高節(jié)能的LV.D面光源或點(diǎn)光源實(shí)現(xiàn)室內(nèi)的夜間照明,多種多樣的太陽能室外燈具還可實(shí)現(xiàn)夜間道路、廣場以及廣告照明,既節(jié)約了能源又美化了環(huán)境。
二、太陽能在其它方面的應(yīng)用問題分析研究
1、太陽能與熱泵節(jié)能干燥技術(shù)。太陽能干燥室一般可分為溫室型和集熱器型兩大類,實(shí)際應(yīng)用中還有兩者結(jié)合的半溫室型或整體式太陽能干燥室。(1)溫室型太陽能干燥室。溫室型太陽能干燥室是一種具有排濕口的溫室。這種干燥室的東、西、南墻及傾斜屋頂均采用玻璃或塑料薄膜等透光材料,太陽能透過玻璃進(jìn)入干燥室后,輻射能轉(zhuǎn)換為熱能,其轉(zhuǎn)換效率取決于木材表面及墻體材料的吸收特性。一般將墻體(或吸熱板)表面涂上黑色涂料以提高對太陽能的吸收率。溫室型干燥室一般為自然通風(fēng),如有條件也可以裝風(fēng)機(jī)實(shí)行強(qiáng)制通風(fēng),以加快木材的干燥速度。溫室型干燥室的優(yōu)點(diǎn)是:造價(jià)低;建造容易;操作簡單;干燥成本低。它的缺點(diǎn)是:保溫性能不好,晝夜溫差大;干燥室容量少。(2)集熱器型太陽能干燥室。這類干燥室是利用太陽能空氣集熱器把空氣加熱到預(yù)定溫度后,通入干燥室進(jìn)行干燥作業(yè)的。從操作系統(tǒng)來看,此類型太陽能干燥室可以比較好地與常規(guī)能源干燥裝置相結(jié)合,用太陽能全部或部分地代替常規(guī)能源。且集熱器布置靈活,干燥室容量較大。但集熱器型比溫室型投資大,干燥成本高一些。集熱器型干燥室都采取了強(qiáng)制通風(fēng),除集熱器系統(tǒng)有風(fēng)機(jī)外,干燥室內(nèi)設(shè)有循環(huán)風(fēng)機(jī)。集熱器放置的傾角(包括溫室型南面的傾角)與所處的緯度有關(guān),冬季最大日射量收集角之傾角為緯度加10° ,夏季減10°。如北京地區(qū)為北緯40° ,可取集熱器安裝角為45° ,以適當(dāng)照顧冬季太陽能的收集。一般情況下集熱器傾角可取當(dāng)?shù)氐木暥取8鶕?jù)干燥室濕度的大小和干燥工藝的要求,集熱器與干燥室間可取開式或閉式循環(huán)。為克服太陽能間歇性供熱的弱點(diǎn),常需要與其他能源和供熱裝置聯(lián)合。如太陽能一爐氣,太陽能一蒸汽、太陽能一熱泵除濕機(jī)等各種聯(lián)合干燥。太陽能一熱泵除濕機(jī)聯(lián)合干燥是一種沒有污染的比較理想的聯(lián)合干燥方式。太陽能供熱系統(tǒng)由太陽能集熱器、風(fēng)機(jī)、管路以及風(fēng)閥組成。熱泵除濕干燥機(jī)與普通熱泵工作原理相同,具有蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器與膨脹閥四大部件。但它具有除濕和熱泵兩個(gè)蒸發(fā)器,除濕蒸發(fā)器中的制冷工質(zhì)吸收從干燥室排出的濕空氣的熱量,使空氣中水蒸氣冷凝為水而排出,達(dá)到使干燥室降低濕度的目的。熱泵蒸發(fā)器內(nèi)的制冷工質(zhì)從大氣環(huán)境或太陽能系統(tǒng)供應(yīng)的熱風(fēng)吸熱,制冷工質(zhì)攜熱量經(jīng)壓縮機(jī)至冷凝器處放出熱量,同時(shí)加熱來自干燥室的空氣,使干燥室升溫。木材干燥過程中,干燥室的供熱與排濕由太陽能供熱系統(tǒng)和熱泵除濕機(jī)兩者配合承擔(dān)。二者既可以單獨(dú)使用也可聯(lián)合運(yùn)行。如果天氣晴朗氣溫高,可單獨(dú)開啟太陽能供熱系統(tǒng);陰雨天或夜間則啟動(dòng)熱泵除濕機(jī)來承擔(dān)木材干燥的供熱與除濕。在多云或氣溫較低的晴天,可同時(shí)開啟太陽能供熱系統(tǒng)和干燥機(jī),但從太陽能集熱器出來的熱空氣不直接送入干燥室,而是經(jīng)風(fēng)管送向熱泵蒸發(fā)器。此時(shí)由于送風(fēng)溫度高于大氣環(huán)境溫度,故可明顯提高熱泵的工作效率。
2、太陽能光伏電池。光伏發(fā)電是太陽能應(yīng)用的主要形式之一,光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽光伏電池(板)、控制器和逆變器3大部分組成,是利用半導(dǎo)體材料的光生伏打效應(yīng)直接將太陽輻射能轉(zhuǎn)換為直流電,再利用逆變器將直流電變成交流電的技術(shù)。由于太陽能光伏冰箱可由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng),只需利用光伏電池進(jìn)行太陽能一直流電的一次轉(zhuǎn)換即可,因此不需要逆變器。光伏電池按其材料不同,可分為晶體硅光伏電池、非晶硅光伏電池、多晶硅光伏電池、碲化鎘光伏電池和砷化鎵光伏電池等。無論使用何種材料,太陽能光伏電池都具有許多其它發(fā)電方式無法比擬的優(yōu)點(diǎn),包括不消耗燃料、不受地域限制、規(guī)模靈活、無污染、安全可靠、維護(hù)簡單且壽命較長等,所以自從實(shí)用性硅太陽能光伏電池問世以來,世界上很快就開始了太陽能光伏發(fā)電的應(yīng)用。
三、結(jié)語
太陽能作為一種健康、環(huán)保、可再生能源在空調(diào)業(yè)有著廣闊的應(yīng)用空間,因此我們應(yīng)該大力發(fā)展太陽能技術(shù),使它更好地利用于我們生產(chǎn)和生活的各個(gè)方面。
參考文獻(xiàn)
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