摘要：太阳能作为清洁的可再生能源，具有巨大的优势和开发潜力。太阳能与建筑的有机结合会大大降低建筑对传统能源的消耗，将成为今后建筑节能设计的重要方向。鉴于此，本文就太阳能光热技术在建筑节能中的应用思路进行了分析，以供参阅。
关键词：太阳能；光热技术；建筑节能；应用思路
引言
随着当代社会城市化进程的不断加快，建筑工程项目的规模和数量不断增加，建筑节能技术与其应用效果也都得到了国内外社会的广泛关注。我国对于建筑节能也提出了相应的要求和规范，并且在不断地推广和运用当中。作为节能技术研究中的重点之一，太阳能光热技术的应用，是当代建筑节能研究与应用的重点。应用太阳能光热技术可以有效地实现太阳能暖通、太阳能发电等重要的建筑节能需求。
1我国太阳能光热技术的发展现状
受地理位置的影响，我国蕴藏着丰富的太阳能资源，根据年太阳辐射总量可划分为四个资源带：一类为资源丰富地区，年太阳辐射总量6680~8400MJ/m2；二类为资源较丰富地区，年太阳辐射总量5850~6680MJ/m2；三类为资源一般地区，年太阳辐射总量5000~5850MJ/m2，四类为贫乏地区，年太阳辐射总量4200~5000MJ/m2。我国大多数地区年平均日辐射量在4kWh/m2以上，太阳能资源的理论储量达每年1.7×1013t标准煤，故研究和开发太阳能资源是我国实现可持续发展战略的有效措施之一。太阳能光热利用的基本原理是将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能加以利用。目前使用最多的太阳能收集装置，主要有平板型集热器、真空管集热器、陶瓷太阳能集热器和聚焦集热器4种。通常根据所能达到的温度和用途的不同，而把太阳能光热利用分为低温利用、中温利用和高温利用。目前低温利用主要有太阳能热水器、太阳能干燥器、太阳能蒸馏器、太阳能采暖、太阳能温室、太阳能空调制冷系统等，中温利用主要有太阳灶、太阳能热发电聚光集热装置等，高温利用主要有高温太阳炉等。当前除特殊地区和场合外，太阳能光热主要是指低温应用，这也是本文讨论的重点。
2太阳能光热技术在建筑节能中的应用思路构建
2.1太阳能光伏发电技术在建筑节能中的应用
目前，太阳能光伏发电技术与建筑物相结合研究最多的是建筑光伏一体化系统（BIPV），该系统能将太阳能发电机组完美的集成于建筑物的墙面或屋顶上，其工作原理与普通的光伏发电系统完全相同，唯一区别是太阳能组件既被用作系统发电机，又被用作建筑物外墙材料。用于BIPV系统的光伏构件既可以是透明的也可以是半透明的，这样光线依然能透过光伏构件进入室内，不影响室内采光。采用BIPV系统，可就地发电、就地使用，且具有诸多优点：利用太阳作为能源发电可达到节能与环保的要求；节省了电网投资和减少了输送损失；彩色光伏模块可取代昂贵的外饰材料，不仅具有装饰效果而且降低太阳能发电系统成本；缓解电力需求；作为建筑物外围护具备隔音隔热的作用；改善室内热环境。国外对建筑光伏一体化系统的研究已有较长时间，但目前还处于建造实验房的阶段，美国、欧洲、日本均推出了BIPV系统的国家发展规划；国内上海交通大学太阳能研究所进行了该方面的研究，试制了太阳能光伏屋顶一体化系统，建造了一个生态能源房。建筑光伏一体化系统成本较高，短时期内在建筑中难以应用，其高额成本主要源自光电转换系统价格较高，并不存在太多设计上的难度。从我国目前状况来看，对这种太阳能利用的方式的研究也应保持在小规模，仅以跟踪国际研究为主。
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2.2太阳能光热技术在建筑节能中的应用
光热发电顾名思义，其主要采用太阳能中的热能，通过收集和转换来实现对发电机的功能。早在上个世纪50年代，前苏联就已经研发出相对成熟的太阳能发电站，并且实现了光热发电。在上个世纪80年代，整个光热发电的装机容量就已经达到了500kW。我国的光热发电研究相对较晚，其市场化程度和水平还有待进一步的成熟。但是随着广大太阳能研究工作者的努力，我国太阳能技术也处于快速成熟和发展的过程中。在2011年4月，我国内蒙古50MW槽式太阳能项目完成了招标工作，这标志着我国光热发电技术已经逐渐实现了市场化的发展。光热发电其本身的生产过程相对清洁，并且避免了对周边生态环境的污染，保证了良好的发电稳定性，整体技术相对成熟。但是，光热发电本身的发电成本相对较高，投资回报见效慢，其与光伏发电具有不同的优势和特点。
3太阳能光热技术在建筑节能中的应用形式
3.1建筑太阳能热水系统
建筑太阳能热水系统主要是将太阳能热水器与建筑有机结合，并将太阳能转化为水的热能，提供建筑内热水供应，减少烧水需要的额外能源，达到节能的目的。太阳能热水器与建筑的结合形式主要分为分离式和集成式。其中分离式指太阳能热水器与建筑彼此分开，只是将太阳能热水器放置于建筑上，整个热水系统的功能构成不涉及建筑物的相关结构。如：阳台壁挂式真空管太阳能热水器系统，采用固定螺栓将其与阳台外侧固定；屋顶紧凑式真空管太阳能热水器系统，将热水器放置于屋顶并用螺栓固定。分离式热水器，特别是壁挂式热水器，由于采用螺栓固定且长期处于外界环境下，容易受风雨等外界环境因素影响，在长期的恒荷载和活荷载作用下，存在着安全问题。因此建筑设计时可以考虑为太阳能设备预留相应的支撑平台等，一方面便于安装，另一方面可以防止跌落造成安全等问题。而集成式太阳能热水系统指将建筑的部分结构设计成热水器的功能组件，两者集成到一起，共同组成热水系统。如：遮阳集成式平板太阳能热水器，将建筑的遮阳部分用加热材料做成太阳能热水器的集热器，在室外吸收辐射，保温水箱布置在室内来储存加热后的热水。与分离式热水系统相比，集成式热水系统占用面积小，集成度高，安全性较好，但是，也存在着更换、维修困难等缺点。
3.2建筑太阳能供热及空调系统
建筑太阳能供热系统通过设置具有集热功能的建筑结构，吸收太阳能，维持建筑内部温度，降低采暖能耗，达到节能的目的。目前主要有以下几种方式：设置太阳能集热地板及建筑集热墙，在冬季利用墙体和地板吸收太阳能，保持屋内温度；设置太阳能热水循环系统，并利用太阳能热水在建筑内循环，达到供热的目的，如屋顶池式太阳房，在屋顶设置储水池，冬季白天利用太阳能加热，晚上利用热水循环为房间供热，但这种系统因为要考虑结冰的问题应用范围比较有限。太阳能空调系统兼有供暖、供冷两种功能。供热功能可以利用太阳能直接加热空气，并利用空调系统将加热空气送入建筑为其提供热量。供冷功能主要实现方式有：太阳能吸收式制冷、太阳能吸附式制冷、太阳能喷射制冷等。其中，吸收式制冷依赖于吸收式热泵技术，利用吸收剂的汽化、冷凝提供冷量，而太阳能主要用于吸收剂的汽化加热，其技术相对成熟，如我省目前推广的一种槽式太阳能。而其他技术均处于研发试验阶段。
结束语
现代社会发展过程中，社会对于各类能源的需求量不断增加，各种不可再生能源正处于紧缺的状态之中。太阳能光热技术的应用，可以更好地提高能源利用效率，降低不可再生的能源消耗。太阳能本身具有能量大、无污染、安全性高、清洁等不同的特点，在建筑节能中应用的范围也不断扩大。在当前太阳能光热技术应用的过程中，提高太阳能利用效率、集热效率、蓄热能力以及大规模应用能力，做到太阳能热水器与建筑物一体化，是当前建筑节能应用中研究和发展的重点。
参考文献：
[1]李淼，李松.论太阳能技术在建筑节能中的应用[J].建筑设计管理，2012（11）.
[2]高再芳.探讨太阳能技术在高层建筑中的应用[J].科技与企业，2012（10）.
论文作者:邢秀格
论文发表刊物:《电力设备》2018年第29期
论文发表时间:2019/4/3
标签：太阳能论文; 光热论文; 建筑论文; 系统论文; 技术论文; 建筑节能论文; 热水论文; 《电力设备》2018年第29期论文;