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论太阳能技术在建筑中的应用

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2010/11/25 11:13:09   

  所属频道:  太阳能    关键词:  太阳能 应用 技术

随着现代社会生产力的不断发展,人类生活水平的不断提高,能源需求量逐步加大,常规能源的匮乏和居住环境污染成为人类面临的严重问题。在开发新能源和洁净资源过程中,太阳能作为重要的再生能源,成为人们关注的焦点。在这里我们浅谈一下太阳能技术在住宅建筑中的应用。
  首先什么是太阳能,太阳能一般指太阳光的辐射能量。它具有普遍、无害、巨大、长久等特点,“普遍”是指太阳光普照大地,无论陆地或海洋,无论高山或岛屿,都处处皆有,可直接开发和利用,且不须开采和运输。“无害”是指开发利用太阳能不会污染环境,它是最清洁的能源之一。“巨大”是指每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨标煤,其总量属现今世界上可以利用的最大能源。“长久”是指根据目前太阳产生的核能速率估算,氢的贮量足够维持上百亿年,而地球的寿命也约为几十亿年,从这个意义上讲,可以说太阳的能量是用之不竭的。
  人类对太阳能的利用有着悠久的历史。我国早在两千多年前的战国时期就知道利用钢制四面镜聚焦太阳光来点火;利用太阳能来干燥农副产品。发展到现代,太阳能的利用已日益广泛,它包括太阳能的光热利用,太阳能的光电利用和太阳能的光化学利用等。在住宅建筑方面太阳能技术也得到广泛应用,太阳能源具有经济、洁净和安全的特色能很好地满足(或部分满足)人们的生活和生产的需要。
  目前,太阳能在住宅建筑中主要应用于1、采暖系统。 太阳能采暖系统一般由集热部件、贮热部件、散热器和辅助热源构成。结构上可分成机械和自然两大类,前者为主动式采暖,后者称为被动式采暖。 所谓主动式太阳能采暖系统,即指在房屋上安装了太阳能集热器,室内放置贮槽(水为载热介质的系统,贮热介质是热水 ;空气为载热介质的系统,贮热介质为卵石)和常规的散热器,由管道将它们连成采暖系统,系统为强制循环,由水泵或风机输送载热介质。 被动式太阳采暖,是指靠冬季太阳高度角低的自然特征,以房屋结构本身来完成集热、贮热和释热功能的采暖系统。从本质上说它是强调利用太阳能的节能建筑,造价增加不多,结能效益显著,故已成为世界各国推广的太阳能采暖技术的主流。 2、热水系统 。早期最广泛的太阳能应用即用于将水加热,现今全世界已有数百万太阳能热水装置。太阳能热水系统主要元件包括收集器、储存装置及循环管路三部分。此外,可能还有辅助的能源装置(如电热器等)以供应无日照时使用,另外尚可能有强制循环用的水,以控制水位或控制电动部份或温度的装置以及接到负载的管路等。3、照明系统。太阳能照明本质上是一个光电转换系统,专业领域称为“硅晶片地面光伏组件”。其工作原理是通过硅晶片接收太阳光线后转变为电能,然后储存在蓄电池中,再由光感开关进行控制,当天黑时能够自动点亮,天亮时又自动熄灭。光电转换技术的一种应用产品“太阳能灯”具有不受供电影响,不用开沟埋线,不消耗常规电能等特点,可广泛用于住宅楼梯间照明,楼体外部亮化及小区内道路、草坪的照明。4、空调系统。当前的太阳能空调技术多种多样,主要是吸收式制冷和光电转化电能驱动制冷。比较成熟的技术是溴化锂-水工质对吸收制冷,目前已经在一些示范工程中有所应用,但由于太阳能空调的技术种类繁多,成熟度也各有不同,因而在其住宅建筑中应用较少。
  在进行太阳能住宅建筑设计时,首先应从总体出发做好总平面的布局设计,因地制宜确定朝向及合理的日照间距;保证太阳能建筑集热面具有良好的冬季日照和减少夏季太阳对室内过热的影响,做好环境自然通风降温和遮阳;在单体设计时,应选择有利于太阳能利用的平面、剖面形状,根据建筑功能及温度分区进行合理的空间和平面布局,并做好围护结构的“截流”设计,如保温、隔热、遮阳等;根据建筑的不同类型及地区气候特点,选择和设计合理的太阳能收集、储存、使用系统;选择适当的材料和构造措施对建筑进行综合、深入的太阳能一体化设计。在进行具体设计时,还要注意系统及建筑的各使用构配件在今后的使用。维护方便,以保证太阳能建筑有一个正常、良好的使用效果。
  太阳能在住宅建筑应用中,有些技术问题还需要研发解决,一是分散性。在利用太阳能时,想要得到一定的转换功率,往往需要面积相当大的一套收集和转换设备,造价较高。二是不稳定性。由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响,所以,到达某一地面的太阳辐照度既是间断的又是极不稳定的,这给太阳能的大规模应用增加了难度。三是存蓄难。目前蓄能也是太阳能利用中较为薄弱的环节之一,为使太阳能成为连续、稳定的能源,就必须很好地解决蓄能问题。
  据统计,我国总面积2/3以上地区年日照时数大于2000h,日照在5×106 kJ/ (M2·a)以上。属太阳能资源丰富的国家之一。今后,如何使太阳能技术在住宅建筑中得到更好的、广泛的应用,需要我们充分考虑区域气候特征与差异,关注居民的生活习惯和可支付能力,针对不同的建筑功能,实施不同的激励政策,建立和完善太阳能建筑技术和体系,强化理念推广和意识培养。

来源:电力网
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