陶雪

摘 要：能源是社會經濟發(fā)展和人民生活的必需品和基本保障，然而當前能源和資源的短缺問題已經擺在了我們的面前，要實現(xiàn)高速度的經濟發(fā)展，就離不開強大的動能來源，所需要消耗的能源更是一個未知數(shù)。因此人們更加注重可再生的資源和能源，希望能夠替代很多傳統(tǒng)型、不可再生的能源，而在建筑設計工作中，人們大量利用包括太陽能在內的新型清潔能源就是其中的典型代表，太陽能的合理使用說明了開發(fā)新型能源的重要性和必要性。

關鍵詞：可再生；能源；建筑設計；太陽能

1 前言

我國是世界上的能源消費大國，對于能源的需求比其他很多國家都要迫切，這就促使我們盡快將新型能源的開發(fā)利用提上工作日程。在當前的建筑工程建設中，由于建筑項目的施工以及后續(xù)的管理維護都需要消耗很多的資源和能源，為了減少損耗和浪費，啟用可再生的能源作為人們生活居住所需要的主要能量來源，這種情況已經極為普遍，人們希望能夠在此基礎上進一步提升能源的利用率。本文主要以太陽能在建筑設計中的應用作為論述對象。

2 太陽能資源在建筑中的應用概述

我國共有近600億平米建筑， 目前城鎮(zhèn)化正處在快速發(fā)展時期， 每年建成的房屋面積近20億平米 97%以上都是高能耗建筑， 預計到2020年， 全國高耗能建筑面積將達700億平米。建筑總耗能占社會總耗能的比重已經從20世紀70年代的10%增加到30%， 預計未來會上升到35%。

3 建筑利用太陽能存在的問題

建筑工程在設計工作中，設計人員更為注重科學合理的配套規(guī)劃方案，目的是為了讓資源得到更為充分的利用，減少不必要的消耗和浪費。雖然近些年來在建筑設計規(guī)劃中我們開始意識到提高能源利用率和防止浪費的重要性，但是在實施過程中依然會遇到很多困難和問題。

就以現(xiàn)如今比較貼近人們生活的太陽能技術的發(fā)展應用為例，雖然太陽能電池或者熱水器等生活中常用到的設備已經迅速普及，應用極為廣泛，但是在基礎應用技術的研究方面還處于較低的水平，還在發(fā)展中的關鍵階段，對于太陽能的有效利用水平并不高，還有待進一步挖掘這種可再生能源的潛力，因為這種能源在一定時期內可以說是取之不盡用之不竭的。可是在實際應用過程中，會由于技術發(fā)展水平的制約被限定在某個領域之中，很難在多個領域中真正發(fā)揮太陽能的功效和優(yōu)勢作用。

總之，當前在建筑領域內的設計工作中，主要的設計內容還是以利用太陽能來對水進行加熱方面的分析，研究太陽能電池板和充電器材究竟該怎么擺放才能提高能源的利用率，但是在其他方面還不能有效發(fā)揮出太陽能技術的優(yōu)勢和潛力，比如光伏發(fā)電，在這個領域涉及到的相應技術方法還在深入研究中。

4 如何在建筑中合理應用可再生能源

中國大部分地區(qū)太陽能資源豐富， 我國每年獲得的太陽能約為3.6×10J， 相當于1.2萬億t標準煤的熱值。約占全國國土面積2/3的地區(qū)年平均輻射總量在3 340～8 400 MJ/m， 其年日照時數(shù)超過2 200 h， 具有利用太陽能的良好條件。按照輻射量的多少， 可以將我國劃分為四個區(qū)域， 分別為一類區(qū) （資源豐富區(qū)） 、二類區(qū) （資源較豐富區(qū)） 、三類區(qū) （資源可利用區(qū)） 和四類區(qū) （資源貧乏區(qū)） 。

（1）在太陽能資源一、二類區(qū)， 屋面面積較大的大型公共建筑和多層住宅適合采用BAPV太陽能發(fā)電系統(tǒng)和太陽能熱水系統(tǒng)；

（2）在太陽能資源一、二類區(qū)， 輕鋼廠房或者倉庫適合采用BIPV太陽發(fā)電系統(tǒng)；

（3）在太陽能資源三類區(qū)， 屋面面積較大的大型公共建筑和多層住宅適合采用太陽能熱水系統(tǒng)， 如果需太陽能光伏系統(tǒng)， 那么做充分可行性研究， 論證后如果可以采用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)， 那么應采用BAPV太陽能發(fā)電系統(tǒng)；

（4）在太陽能資源三類區(qū)， 輕鋼廠房或者倉庫適合采用太陽能熱水系統(tǒng)， 如果需太陽能光伏系統(tǒng)， 那么做充分可行性研究， 論證后如果可以采用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)， 建議優(yōu)先采用BIPV太陽能發(fā)電系統(tǒng)。

5 太陽能光伏系統(tǒng)及其組件的應用情況

目前由于政府的政策導向， 太陽能光伏發(fā)電工程在我國進入飛速發(fā)展期。同樣， 太陽能光伏發(fā)電技術也在建筑中得到了大量的應用。太陽能光伏發(fā)電建筑從一開始無序發(fā)展， 慢慢地發(fā)展到現(xiàn)在有條理的發(fā)展。

太陽能光伏建筑系統(tǒng)即BMPV （Building Mounted Photovoltaic） ， 可以分為兩類：一是太陽能光伏建筑一體化系統(tǒng)， 即BIPV （Building Integrated Photovoltaic） ；二是安裝在建筑上的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)， 即BAPV （Building Attached Photovoltaic） 。

太陽能光伏組件可以安裝在建筑的屋頂處和建筑外墻處。安裝在建筑外墻的太陽能光伏組件， 由于受到朝向和周邊建筑物遮擋的原因， 在通常情況下， 發(fā)電效率很低， 成本較高。太陽能光伏組件更適合安裝在建筑的屋頂上。因此， 塔式高層建筑由于屋面面積和建筑外墻比值較小， 所以不適合安裝太陽能光伏組件；而屋面面積和建筑外墻比值較大的建筑、多層住宅， 適合安裝太陽能光伏系統(tǒng)。

BIPV即太陽能光伏組件可以直接作為建筑外維護結構構件。BIPV建筑安裝光伏組件后， 在同樣位置不需要安裝其他建筑維護結構構件。常見的BIPV組件形式有光伏幕墻、光伏屋面板。BIPV建筑物能省去光伏系統(tǒng)的支撐結構和其他維護材料， 節(jié)約了建筑材料， 非常符合綠色建筑的理念。BIPV建筑組件和建筑可以統(tǒng)一協(xié)調設計， 使建筑更為美觀， 不讓光伏組件顯得突兀。但是， BIPV建筑存在很多問題， 最大的問題是光伏組件壽命和建筑壽命不統(tǒng)一。光伏組件壽命一般為25年， 而建筑壽命一般為50年。所以， 在運行期的第26年到第50年， 光伏組件材料的轉換效率、材料的耐久性和組件間的密封性能都是不可控的， 如果維修或者更換組件， 對建筑物本體就會帶來很大的影響。所以， BIPV建筑不適用于作為住宅類建筑和大型公共建筑的主體建筑維護材料， 其比較實用于一些門式鋼架廠房的屋頂、一些大型停車場的屋頂?shù)葘κ褂媚晗藓湍途眯缘纫蟛皇呛芨叩慕ㄖ?還可應用到一些非主要建筑維護結構件上， 如雨棚、遮陽篷等。

BAPV是二次安裝在建筑上的相對獨立的光伏組件。BAPV相對于BIPV浪費組件支架材料。BAPV建筑的整體美觀性不如BAPV， 但是對BAPV建筑光伏組件維護和更換完全不影響建筑本身。所以， BAPV更適合用在多層住宅建筑和屋頂面積較大的大型公共建筑上。

結語

建筑利用可再生能源的普遍化， 已經是一種不可逆轉的社會發(fā)展趨勢。在利用可再生能源時， 人們應該注意其合理性?？稍偕茉捶趾芏喾N， 建筑也分很多種， 不是所有建筑都適合利用各種可再生能源。因此， 針對不同的地區(qū)和不同種類的建筑， 人們必須選擇合適的可再生能源。

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