浅谈建筑节能与太阳能的利用

浅谈建筑节能与太阳能的利用

安夏满李中波

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摘要：建筑节能成为日益关切的大问题，当今社会十分关注建筑工程的能耗及建筑物使用过程中长期的能耗，因此要根据建筑设计的节能要求，尤其是利用太阳能建筑技术的推广应用。本文对建筑物的节能和太阳能建筑技术的推广应用进行分析探讨。

关键词：建筑物节能；太阳能利用

建筑节能中太阳能是一种节能而环保的技术，应用太阳能既不会引起大气污染，又不会影响生态平衡，破坏生态系统。我国这样资源匮乏的发展中国家，研究开发应用太阳能更具有重大的战略意义。

1建筑节能的综述

建筑节能的概念，狭义上仅仅指的是保存房屋建筑当中的热量。随着科技的发展，建筑耗能越来越多。建筑节能逐渐转变为广义上的提高建筑整体能源利用。建筑节能涉及的内容广泛、工作面广，是一项系统工程。从建筑技术看，建筑节能包括了众多技术。如围护结构保温隔热技术、太阳能与建筑一体化技术、建筑遮阳技术、照明节能技术、新型供冷供热技术等。从建设程序看，建筑节能与规划、设计、施工、监理等过程都密切相关，不可分割。从建筑材料看，建筑节能包含了节能型门窗、节能玻璃、墙体材料、保温材料等。

2建筑节能的技术方法

房屋建筑是由多重系统相互渗透组成的一个复杂整体。其中包括采暖系统，制冷系统，供电系统等。对其进行节能改造涉及到各个方面。其中主要的有建筑物的通风或保温节能，供热制冷系统的优化，以及省电节能优化。完成既定的建筑节能目标需要从最初的方案制定、后期施工到完成后的再优化等多个方面进行。最终要做到整个建筑的热量交换合理。建筑节能是技术进步的重要标志，新能源利用是实现建筑可持续发展的重要环节。在目前条件下，建筑节能主要采取以下五项技术措施：

2.1强化围护结构体设计。建筑物的能源和热工消耗，主要反映在外围护结构上。围护结构设计主要包括：选择围护结构材料和构造，确定围护结构传热系数，外墙受周边冷热桥影响下其平均传热系数的计算，围护结构热工性能指标及保温层厚度的计算等。在外墙外侧或者内侧增设一定厚度的保温材料，以提高墙体的保温性能，是现阶段墙体节能的重要措施。

2.2减少建筑物的外表面积。建筑物的外表面积的衡量值是体形系数。控制建筑物体形系数的重点是平面设计,当平面凸凹过多,建筑物外表面积就会增加。对平面设计时,要综合考虑多种因素,在满足使用功能的同时,使建筑物体形系数控制在有合理效范围内。另外在立面造型,层高控制方面也会影响到建筑物体形系数。进入21世纪许多高层建筑采取矩形平面及矩形组合,使建筑物外表面积相应减小,整体尺寸较和谐,也保持了建筑物的外观,对建筑节能是有益的。体现了建筑设计理念的新思维。

2.3控制好窗墙面积比例。同自然环境接触面大的还有外门窗。对门窗进行节能设计必须选择热阻值高的门窗框体材料。现在许多门窗框体材料常用塑料内衬托钢架，断热铝合金框，低辐射镀膜中空玻璃。窗户的气密性要好，认真控制窗墙面积比例，北向不留大窗和飘窗，其它朝向也不宜使用飘窗。在工程实践中，建筑物为了立面效果，许多住宅建筑采取大面积窗户。在无法减小窗户大面积的情况下，也要采取措施：如尽量把窗户安排南侧，增加窗户的固定扇，加强框及扇边缘的密封，根据规定进行权衡判断计算，以达到建筑物的整体节能效率。

2.4保温隔热措施。其它一些部位的保温隔热措施如地板,楼板,栏板及冷热桥部位进行保温隔热处理。寒冷及严寒地区建筑物四周内外地面处理,不采暖楼梯间墙面及透光窗,单元门入口处理,阳台楼地面及门窗口处理。现在建筑采用专门用的节能设计软件,通过综合计算满足各项热工指标。要根据热工指标采取相应的构造措施,使建筑物整体达到节能要求。

3太阳能利用技术概况

3.1太阳能发电技术

目前的太阳能发电主要从两个方面进行：光伏发电和热发电。

（1）太阳能光伏发电。光伏发电的原理是将不易利用的光能通过光电原理转化为可以广泛应用的电能。太阳能光伏发电分为两种：离网与并网。两者均已在相应的领域投入了使用。并且初步形成了商业利用的规模。并网发电尤其是屋顶并网技术使得太阳能发电范围大大提高。同时所发电量不需要架设过长的线路来进行输送。节约了配电过程的消耗。该离散发电技术在欧美日韩等发达国家的成功尝试使其得到了全世界范围内各国国家的认可。各国政府均出台相关的法律法规促进其发展与运用。据相关数据预测，50年后全球25%的电量有屋顶并网太阳能发电供应。该技术的目前的缺点是建立发电系统的过程复杂，光伏电池板等设备的建造成本过高。无法长时间持续发电。

光伏-建筑一体化（BIPV）是应用太阳能发电的一种新概念：在建筑物围护结构外表面上铺设光伏阵列提供电力，可分为光伏系统与建筑相结合、光伏器件与建筑相结合两种形式。前者是将现有的平板光伏器件安装在建筑屋顶上，引出端经逆变及控制器与公用电网连接，光伏方阵与电网并联向用户供电，形成用户联网光伏系统。第二种形式则是将光伏器件与建材集成化，即用光伏器件代替部分建材。

（2）太阳能热发电。光热技术的原理是将光能转化为热能再利用。如利用太阳能换热器加热生活用水，太阳能热源供热等。该技术刚刚处于研究、发展与实验阶段。根据其技术特点的不同系统可分为槽式、塔式和碟式。进入新千年开始，欧美发达国家相继从政策上推进太阳能热发电开发与应用。根据现在的发展进度，十年以后可能实现该技术的商业化应用。

3.2太阳能热利用技术

在我国利用太阳能热能利用早已形成了大规模的商业利用。不管是在城市还是农村，随处可见各种太阳能热水器。利用太阳能加热水是太阳能热利用技术最成熟应用最广泛、产业化发展最快的领域。我国安装太阳热水器面积占世界总量的54%，居世界第一位。

3.3太阳能空调技术

目前，发达国家研究比较成熟。已进行商业运用的太阳能空调为溴化锂吸收式制冷机。由于其规模无法做小，所以只能在商场等的中央空调制冷系统中运用。我国相关的研究仅仅处于起步阶段，成果较少，发展空间较大。

4太提高节能建筑中太阳能技术应用有效性对策

4.1要解决好热能综合利用控制技术；而单独的太阳能，地热能的利用都有一定局限性。新能源的利用要根据当地自然资源状况，进行综合应用才有效果。再加上必要的辅助热源，才能保证正常的供热。而综合控制技术是根据建筑物室内温度需求和热源的供应情况，自动转换对房间的热量供给，达到温度的稳定。根据现在自动化控制技术的进步，热工材料，热交换设备，热电气元件功能，解决这些技术是完全可能的。

4.2建筑行业及太阳能行业应该加强联系和交流，共同探讨出合适的建筑项目，以推动太阳能技术在建筑中的应用；建筑人员应该主动了解更多太阳能技术，太阳能技术研究人员应该对我国不同地区、不同类型的建筑都有充分的了解，结合不同建筑的功能需求和设计生产出合适的太阳能产品，推动其应用在建筑中。

4.3提高民众对太阳能技术的支持度，不仅需要政府的努力，社会组织通过动员活动，提高民众对能源的保护意识，对太阳能技术的了解，以及对太阳能技术应用于建筑的支持。

5结语

太阳能是地球生态系统正常运转的源泉。具有清洁、覆盖面积广、可再生等特点。因此，要提倡建筑节能设计，充分开发利用太阳能资源，这是建立集约型社会的关键环节。探索太阳能的利用技术，将其与房屋建筑相结合，提高其对清洁能源的利用，可有效降低我国能源利用结构。随着太阳能建筑一体化技术的发展，太阳能在现代城市建筑中的利用将朝着功能化、美观化和生态化的方向发展。

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