太阳能技术在建筑节能工程中的应用

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  1 太阳能技术简述
  1.1太阳能技术特征
  太阳能是由太阳内部氢原子发生氢氦聚变释放出巨大核能而产生的,来自太阳的辐射能量。太阳能是一种特别重要的可再生能源。它的特点主要有以下几种:
  (1)广泛性。太阳的辐射无处不在,随处可用。在比较偏远的山区、交通不便的海岛以及一望无尽的沙漠等地方,太阳能的优势也更加的明显,工程人员只要将建设完工之后,日常的维护投资都要比其他的能源种类低。
  (2)持久性。太阳能是人类所能利用的非常丰富的能量类型。太阳能可以说取之不尽,用之不竭,因为根据相关研究,太阳的寿命大约是600亿年,但地球的生命却少得多只有大约50亿年的历史。简单来说运用太阳能的时间可以认为是永恒的。
  (3)清洁性。环境污染是一个很严重的问题,运用太阳能能源会很大程度上降低环境污染的程度,所以太阳能还有另一个称呼“清洁能源”。
  (4)分散性。太阳能在辐射地球的时候,虽然覆盖面积广,但是对于每一寸土地的入射功率却特别的小,所以人们想要获得更大的利用率,就要有更大的受光面积。
  (5)间歇性。太阳对地球进行辐射的时候高度角会不断地发生变化,就算天气气侯没有出现变化,太阳辐射的高度角也会出现改变。
  1.2太阳能应用在建筑节能中的必要性
  太阳能相对于其他能源而言,虽然不能完全替代,但是太阳能取之不尽,并且无污染可再次开发,具有很大的环保意义;根据美国能源与环境政策分析公司3月24日发布的“能源创新”报告,目前美国约四分之三的燃煤电力成本超过太阳能和风力发电成本。
  并且,常规能源一般耗费的人力、财力、物力都较大,太阳能与其对比明显带来更多经济效益,一个20吨的太阳能热水系统10年累计节约613吨煤;相当于减少CO2排放1600吨;减少SO2排放5.3吨。因此只要有合理的开发方案,太阳能一定会为人类带来不可估量的贡献。
  2 太阳能技术在建筑节能中的应用
  2.1被动式太阳能应用
  简单来说,被动式太阳能热利用在建筑节能设计中最基本的工作机制就是“温室效应”。按采集太阳能的方式可以分为:直接受益型,附加阳光型,屋顶游泳池型,蓄热墙型等。
  (1)直接受益式应用:冬日的阳光透过大面积朝南的玻璃窗直接照射到室内墙壁和家具上,因此它吸收了大部分热量并且温度升高。
  (2)附加阳光间式应用:该应用主要通过阳光建在房屋的南侧,外壳结构完全或部分由透光材料如玻璃构成,房间和门之间的公共墙上有洞。
  (3)收集储热墙式应用:这种太阳房主要利用向南的垂直集热壁吸收穿过玻璃照明面的太阳光,并通过传导,辐射和对流将热量传递给房间。
  2.2主动式太阳能应用
  主动太阳能主要使用集热器,蓄热器和管道来收集,储存和分配太阳能。来对室内的温度进行控制的方式。主动式太阳能建筑能够很好的满足用户的需求,能够确保室内的采暖以及对热水的需求,甚至还能够实现空调制冷的作用。
  对于建筑屋面以及墙面等其他部位的集热器在布置中和建筑一起组成围护结构,需要和建筑的整体构造有效结合。例如,在建筑阳台进行集热器的安装中可以对阳台栏杆的功能有效应用,使得其和阳台融为一体,也能够在幕墙之外进行安装,成为建筑的这样形式,从而将建筑和集热器有效结合。
  2.3太阳能光伏与建筑的结合方式
  太阳能结构是指建筑和光伏系统以及光伏器件的组合,以形成一体化的新建筑(BIPVT)。光伏模块安装在建筑物的屋顶上,光伏模块与电池,逆变器,控制器,公共电网等连接,形成光伏系统。
  此外,太阳能建筑一体化也体现在太阳能光伏系统与建筑天窗与遮阳篷和其他部件的结合。以太阳能通风技术为例,利用太阳能烟囱热压效果可以改善室内通风条件。在夏季,太阳能烟囱吸收太阳的热量,使烟囱内的热空气上升,让热空气从烟囱顶部流出。热压作用下,下挂窗打开室内热风流入烟囱,促进室内空气流通,改善室内自然通风。在冬天,关闭下悬窗通过烟囱阻止冷空气流入,从而确保屋内热量不易流失。
  2.4太阳能光伏建筑供电
  太阳能光伏建筑电源利用太阳能光伏发电系统发电,为建筑物提供电力降低建筑电能消耗,通常采用并网发电来达到节能目的。
  例如,某个地方有丰富的太阳能资源。电路板间距取决于需要传输的光量,介于5 mm和20 mm之间。光伏电池能够吸收70%至80%的太阳辐射。通过这种太阳能利用设计形式,不仅可以有效避免热量从屋顶传入室内,从而有效降低室内空调的用电量,它还将太阳能转换为电能,以满足建筑内部房间的电力消耗需求。
  3 结论与展望
  太阳能作为一种新型能源,资源丰富,清洁,无污染,可再生。在实际的应用中将太阳能和建筑之间科学合理的结合能够将建筑消耗降低,以此来实现节能减排的效果,其作为今后最为主要的建筑节能方式之一。其中,与太阳能热技术相比,太阳能光伏技术,由于其高度集成和离网发电和便利存储等技术优势,未来建筑节能设计和应用所起的作用变得越来越重要。因此需要加强有效研究和分析。
  太阳能建筑的应用似乎有着非常广阔的前景。所以政府应及時出台相关政策,支持太阳能技术的推广,社会各界也应积极投资太阳能技术的开发和应用。房地产开发商也应该根据情况积极投资和开发太阳能建筑,这样中国就可以在太阳能建筑上从上到下拧成绳索。共同努力,为利用太阳能技术创造良好环境。
  虽然中国拥有较高的资源储备,但中国人口众多,特别是在资源严重消耗的情况下,大力发展太阳能已成为一个重要内容。它是中国可持续发展道路的重要组成部分。全球环境问题最终将得到改善,人们自身的生活质量将得到改善。
  参考文献
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