朱娜 李伊娜 張莉

摘要：現今人們過度使用煤、石油、天然氣等不可再生能源引發(fā)了生態(tài)污染與能源缺失的巨大問題。人類在研究可再生能源時發(fā)現太陽能是人類社會發(fā)展以來最節(jié)能的可再生資源。并且尋求新能源的可持續(xù)發(fā)展也是當今社會永恒的主題。本文主要以校園中的太陽能技術為研究對象，主要研究太陽能能源在校園中的規(guī)劃應用。通過對校園中現有太陽能設施的分析，從而提出進一步的改進措施及設計方案，充分利用太陽能這一再生能源，以期解決校園高消耗、覆蓋率低以及使用安全等方面問題。在提高使用舒適度的同時，降低學校的運行成本，保障學校的可持續(xù)運營。

關鍵詞：生態(tài)校園;太陽能技術;可持續(xù)性設計

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A

文章編碼：1672-7053（2018）05-0074-02

能源與環(huán)境問題已經成為可持續(xù)發(fā)展面臨的主要問題，一直受國際社會的廣泛關注。太陽能作為一種零污染、零成本的可再生清潔能源，其有著有豐富、清潔、無需運輸等優(yōu)點。我國幅員遼闊，太陽能資源十分豐富，陸路表面每年可接受的太陽輻射不可小覷。我國每年可利用的太陽能能源經過換算后約等于1.7億噸煤炭的使用量。在日照量方面，有統計表明全國70%以上的地區(qū)年日照量超過了 2000小時，在開發(fā)利用太陽能能源有較明顯的優(yōu)勢。在校園中實行陽能光伏發(fā)電對校園節(jié)能減排，響應國家可再生能源發(fā)展計劃具有重要的意義。同時在校園建設太陽能系統也會促進校園更加關注能源利用與節(jié)能能環(huán)保，促進節(jié)約環(huán)保型校園的形成。

1 太陽能在校園中應用現狀

目前在各個領域應用太陽能的產品非常廣泛，目前在各校園里已經設置了相關的太陽能熱水系統、太陽能地暖系統以及太陽能光伏屋等設施，并逐漸開始發(fā)展多種產品。但總體上來說，在校園中利用太陽能來進行設計的設施及設備還不全面，對其的設計有待提高。本文就目前校園中比較普遍的幾種太陽能設施進行闡述。

1.1 校園太陽能熱水系統

校園中的太陽能熱水系統之所以被普遍接受，是因其操作系統便利，更重要的是節(jié)能零污染、成本低，同時也符合當代及校園發(fā)展的現狀及主題。太陽能熱水技術的主要特點可表現為：環(huán)保、節(jié)能、安全、經濟、應用范圍廣，可供多人使用，最重要的是可以實現全面自動，不需要大額度的維修費用，技術設備使用年限可達15年以上（如圖1）。

目前太陽能熱水器在校園中的應用效果不容小覷。以浙江工商學院學生宿舍為例，應用太陽能中央熱水系統，可做到全天供應熱水。校園宿舍提供較小的集管太陽能熱水器，以達避免管道浪費及輸送水時熱量能源的消耗。使用自動化程度較髙的聯管式熱水器，可滿足數千人洗浴。

1.2 校園太陽能地暖系統

太陽能地暖系統是利用太陽能將水加熱到30-40度，再利用地板采暖。對于校園來說，采用地板采暖比普通的采暖方式能節(jié)省約20%的能源。在校園中應用地暖系統更加適用于北方環(huán)境，因北方冬季用煤炭供暖大大污染了環(huán)境，造成霧霾天氣加劇的狀況。其中學校就是一個比較大的環(huán)境污染隱患。在此狀況下采用太陽能地暖系統不僅能解決供暖而且還能減少有害氣體的排放（如圖2）。

太陽能地暖系統還有以下的優(yōu)點：（1）可達人體最舒適的溫度，對流熱慣性較好利于人體健康。（2）可減少對人體輻射，熱源選擇靈活、寬闊、可以減少噪音。⑶減少占地面積，便于家具布置。⑷使用壽命長，維修次數少，節(jié)省維修費用。

因此，太陽能地暖系統完全可以解決校園采暖需求，在不超負荷的情況下達到全年全自動化不間斷供應校園寢室暖氣。

1.3 校園太陽能光伏屋

太陽能光伏屋在中國校園中應用的比較廣泛，在教學樓或公寓的屋頂建立光伏屋發(fā)電站，利用太陽能光伏屋的發(fā)電方式可在白天吸收電量進行存儲，在需要供電的時間進行供電，可解決教室以及公寓大量燒煤炭情況。但需注意此結構要在不損害屋頂原有的構造上建立，還要保證其安全性。如哥本哈根國際學校在建筑外立面上都覆蓋著太陽能電池板，且每塊太陽能電池板的角度都稍微有不同，這不僅能呈現出色調大小的變化，而且整體外觀和背景中的海面更加相稱，還能確保當太陽處于不同的高度時，電池板都可以獲得到能量?？蓾M足學校一半以上的電力需求。

太陽能光伏屋的優(yōu)點：⑴不受地域限制，利用房屋建筑的頂部就可以設置光伏板。⑵不需要燃料和布置電路。⑶不需要擔心能源枯竭問題，可以永久使用。

2 太陽能生態(tài)校園的設計原則

2.1 公平原則

公平性原則指的是，當在校園中融入太陽能設計時，一定要關注太陽能共享資源和環(huán)境之間的關系。從空間和時間上兩個維度可概括為，校園環(huán)境和人類之間的關系。研究開發(fā)更加節(jié)能的太陽能資源，只有人與自然和諧相處，同時關注資源和環(huán)境的公平性，使資源和環(huán)境的利用不會處于絕對支配的地位，才能達到人與環(huán)境的公平性原則。

2.2 共同性原則

共同性原則強調的是通過設計來共同維護環(huán)境以及節(jié)約能源。我們在校園中開發(fā)利用新能源有利于節(jié)能減排，開發(fā)太陽能資源并把節(jié)能資源利用到校園中去，有利于太陽能資源與校園的整體環(huán)境相協調。從而在各個方面，共同營造一個良好的生態(tài)校園。

2.3持續(xù)原則

持續(xù)性原則主要強調發(fā)展問題，大到全球的可持續(xù)性，小到每個地區(qū)和機構。把太陽能資源利用到校園中，有利于校園各方面的可持續(xù)性發(fā)展，太陽能資源不僅節(jié)能環(huán)保，而且太陽能能源持久性強，在環(huán)境保護方面利用太陽能資源利于資源與環(huán)境的可持續(xù)性。

3 太陽能生態(tài)校園的設計方法

3.1 與共享單車結合

近幾年共享單車成為了一個新興的出行方式，由于校園占地面積比較大，很多學生上課只能步行，給很多學生造成不便。共享單車既環(huán)保又快捷，所以共享單車是學生們青睞的出行模式，在校園中有著較大的發(fā)展?jié)摿Γㄈ鐖D3）。而將太陽能技術與共享單車接合起來，利用太陽能能源與共享單車的便利出行，可幫助學生解決以上問題，所以應適當加大太陽能自行車的投放量，以滿足大學生的高密度使用需求，激發(fā)潛在使用需求。太陽能共享單車實質并不復雜，其實是“物聯網+互聯網”的應用，—邊是人一邊是物，可以廣泛應用于校園，但在很多大學校園每到畢業(yè)季的時候，就會有大批的自行車報廢，而且共享單車在使用過程中會造成損傷，會減少自行車的壽命，如果共享單車可以利用廢舊的自行車改造，那環(huán)保的效果會更加提升。

3.2 與停車棚結合

在校園中應用太陽能系統，可以在停車棚中應用太陽能技術。由于南方的地理與氣候環(huán)境，在校園中自行車與電車被大量使用，在使用電車過程中經常遇到電車缺電的現象，會給使用者造成一定的困擾。因此將生態(tài)校園與太陽能停車棚結合設計，在停車棚屋頂采用太陽能光伏板技術，使其吸收能量轉換為電能供電，把太陽能棚頂的太陽能經過棚柱運輸給予電車充電。在設計時要著重考慮的問題是，既要滿足遮擋陽光的同時還要考慮擋雨的性能，在校園中建造太陽能停車棚，既可以節(jié)省占地面積，還可以為學校存儲供應電量。同時解決了電車在校園中使用的不便，還能優(yōu)化校園環(huán)境。

3.3 與路燈、長椅結合

在現在的校園中很多基礎設施都不完善，在營造生態(tài)校園的過程中，可以將太陽能與路燈和長椅等公共設施利用起來。不僅給使用者帶來休息的體驗，還能夠從生態(tài)校園的角度出發(fā)給人們帶來更多的使用體驗。做到真正的生態(tài)校園，完善校園的生態(tài)結構。

例如可以將長椅與路燈配合使用，在路燈附近安加長椅，可將收取的能量傳輸到長椅供其使用。同時將長椅與路燈加入太陽能板，進行收取能量。在此基礎上，還可以在座椅上加入可充電的功能，在使用者手機沒電的情況可作為緊急充電的來源。除此之外，長椅和路燈收取的能量可以供自己發(fā)電。同時，考慮長椅的使用情況包括其天氣因素，將長椅設計成帶棚式座椅可解決其天氣因素帶來的問題。設計成帶棚式座椅還可以從棚到座椅背部更大面積的收取能量。

4 結語

通過對目前校園現狀以及太陽能技術的研究分析可以看到，高校是使用節(jié)能資源潛力較大的區(qū)域，不論是站在經濟學理論的角度還是站在可再生資源節(jié)能減排的角度，太陽能技術無疑是生態(tài)校園規(guī)劃中的最佳選擇，充分解決了不可再生的環(huán)保問題和持續(xù)性發(fā)展問題。本文通過大量實例及設計方法，希望將太陽能技術廣泛應用到校園中，以促進節(jié)約環(huán)保型校園的形成，創(chuàng)建可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)校園。

本文系大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目（項目編號：201710240146）。

參考文獻

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