浅析节能建筑对太阳能储存能力设计的方案

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  【摘 要】 众所周知,太阳能作为一种可再生的能源,它是可以取之不尽,并且用之不竭的。因此,现代化节能建筑对太阳能资源的充分利用,具有非常重要的社会意义、经济意义以及新能源安全的战略性意义。它不仅能够节省能源开发利用的开支,而且还能够代替或者降低不可再生资源的使用,以减小对自然环境的污染。目前,我国在利用太阳能方面的技术日趋成熟,且它与建筑的一体化趋势日渐明显。本文主要从节能建筑中,太阳能的采暖、太阳能空调以及太阳能热水器三方面,来阐述节能建筑对太阳能储存能力的设计。
  【关键词】 节能建筑;太阳能;储存能力
  目前,太阳能在我国节能建筑中的应用主要体现在太阳能的热利用技术和太阳能的光电技术。而从现阶段我国太阳能的实际使用情况,以及居民们在实际使用过程中的承受能力范围来看,其中的光电技术的投入成本过高,还不太适合现阶段节能建筑的使用。所以,太阳能的热利用技术就成为了主要的使用方式,而其中又以采暖、空调以及热水供应系统三方面为主要形式。同时,这三方面也可以概括为节能建筑对太阳能存储能力的设计与应用。
  一、节能建筑与太阳能技术一体化
  什么才算作是节能建筑与太阳能技术的一体化呢?只是简单的将太阳能技术使用在节能建筑中吗?或者只是把这二者加在一起就可以了吗?其真实情况远非这么简单。所谓的“一体化”,并不是将它们之间作一个简单的加法,而是在相加之后得出的一个整合情况。也就是可以理解为,在节能建筑刚开始设计的时候,就要把太阳能技术所包含的所有内容,都作为节能建筑必不可少的设计元素加以考虑进去,科学、合理且巧妙地把太阳能技术融入到节能建筑的设计当中。
  在现代化的城市中,它所强调的是太阳能技术和节能建筑设计理念之间的变化与动态相结合,而不是一种死板、僵硬的形式。它所重视的是设计法案的系统性,并非一种单一的自我表现形式。它忠于的是与自然环境间的关系,而不是让建筑物孤立地存在。这其中,节能建筑对太阳能储存能力的设计是一个最基本也是最为关键的因素,没有做好太阳能的存储能力设计,就无法使太阳能技术得到应有的发挥。反之,当它完美地设计好节能建筑中的太阳能存储能力,就可以轻而易举地展现出太阳能技术的优势与作用。
  二、太阳能存储能力之采暖系统的设计
  1.被动式采暖
  太阳能的被动式采暖就是充分利用节能建筑的本身结构,顺利完成太阳能的集热和蓄热以及发热的功效。目前,常用到的被动式采暖主要包括三种:蓄热墙、直接受益式以及附加阳光间。
  其中,蓄热墙的使用目的是在寒冷的冬天,把射入室内的太阳能辐射热给存储起来,然后在气温下降的时候,又以对流的方式逐渐释放热量。墙体间有一层玻璃朝着太阳,阳光透过玻璃射到墙上时,一方面,墙体可以存储热量,另一方面,玻璃和墙体间的空气也可以加热。它的特点是经济实惠,使用范围广。直接受益式是把阳光照射到的地面与墙体作为蓄热结构,或者是直接把阳光引入到室内,白天收集太阳能热量,晚上释放热量。附加阳光间和蓄热式很相近,就是把玻璃墙改成一个阳光间,从而利用阳光间的热空气和蓄热的墙来收集太阳能热量。它的特点是结构简单,对节能建筑的外立面的影响较小。
  2.主动式采暖
  太阳能的主动式采暖就是,充分利用太阳能的集热器来吸收太阳能的热量,以此作为采暖的热量源,向采暖的系统提供低温热水,并且通过室内部分的采暖,去顺利完成室内的加温,进而是室内的温暖达到建筑的设计要求。
  结合上述两种采暖的方式来看,在室外气温较高的区域,适宜采用被动式取暖;而对于夏热冬冷的区域,最好是把被动式和主动式相结合使用。
  三、太阳能存储能力之空调系统的设计
  现阶段,实现太阳能空调的途径主要有两种:其一是先进行光-电转换,再采用电力推动的压缩式制冷剂来制冷;其二是利用光-热转换来达到热能制冷的效果。相比而言,前面一种相对简单,但是成本较高,不适于普遍使用。所以,国内目前的太阳能空调主要是以后者为主,而它又主要是采取吸收式制冷的形式。
  太阳能的吸收式制冷,主要是利用太阳集热器来给吸收式制冷机,提供所需的热媒水。而热媒水的温度越高,其制冷机性能的系数就会越高,空调的制冷效果也就随之提高。夏天,被集热器所加热的热水,首先进入到储水箱,当它的热水的温度到达一定的数值时,再由储水箱往制冷机里面提供热媒水;从制冷机里面流出来且已经降了温的热水又流回储水箱,再通过集热器把它加热成高温水;制冷机所产生的冷媒水通往空调箱,以达到空调制冷的效果。
  利用太阳能储存能力的空调系统,相对常规的空调而言,有以下优势:第一,它的季节适应性能比较好,系统的制冷性能会随着太阳辐射能量的增加而增强,这正好适应了人们夏季对空调的要求;第二,常规空调以氟里昂为介质,对环境有很大的污染影响,而太阳能的吸收式制冷机则是无毒无害的,对环境保护很有利;第三,同一系统的太阳能吸收式空调,它可以把夏季制冷和冬季采暖以及其它季节的提供热水相结合,大大地提高了其利用效率。
  四、太阳能存储能力之热水系统的设计
  太阳能在节能建筑中的运用,主要是以太阳能热水器为主,而它按照集热装置的不同又可以分为三大类别:闷晒式热水器、平板式热水器以及真空管热水器。在经过了长足的发展之后,真空管热水器逐渐占据了太陽能热水器的主导地位。所以,在我国大多数的节能建筑中,其太阳能热水器主要采用的是真空管式的热水器。而现代城市的节能建筑中又以太阳能的热水工程的集中供热为主要形式。
  太阳能的热水工程的集中供热,与家用的热水器不同的地方在于,它并不是一个单独的带水箱集热器,来满足每家每户的小容量供热器,而是由多个集热器所串联起来并吸收太阳能,将产生的大容量热水储存于集热水箱中,再经过各种传感器与自动控制的系统来管理循环水管,净热水再通过建筑给排水管道系统进入各房屋用水点。为了确保用户全天候的用水需求,充分考虑到太阳的日照以及不稳定性和间隙性,在阴天没有太阳光的时候还需配备专有的辅助能源系统。
  太阳能热水器与节能建筑的结合形式有很多种,主体可以分为屋面隐藏性和墙体性两大类。如果从节能建筑的设计开始就能把太阳能与建筑融为一体,这样不仅能够增添商房的功效,而且还可以满足住户的实际的需求。
  结束语:
  随着市场经济的不断发展,我国建筑业也获得了更大的发展空间,与此同时,建筑节能问题也受到了越来越多的关注。太阳能的运用是当前一种普遍运用的节能措施,通过科学的建筑节能材料的选择,能够有效的增强太阳能存储能力,这对于发展建筑节能技术有着重要的推动意义,在促进我国建筑事业的持续发展方面,也将发挥巨大的推动力。
  参考文献
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