浅析太阳能在建筑上的应用

    近年来在低碳之风劲吹的大背景下,建筑低碳也成为社会各界普遍关注的热点。目前我国建筑能耗占总能耗的30%,单位建筑面积采暖能耗为发达的3倍，每年新建建筑中约95%是高能耗建筑。因此,建筑行业低碳减排水平的提高,对提高整个国民经济的低碳水平意义重大。尽管太阳能热利用产业有了国家扶持的利好政策，搭上了太阳能家电下乡的快车，但是近两年在房地产工程开拓之路上，依然难以为众多开发商所接受，主要原因是开发成本（建设太阳能建筑每平方米需增加成本230元）的增加不能带动房屋销售，再加上现有的太阳能产品寿命短，维修成本高，这些都会使开发商积极性不高。但在未来15年，国内城市化进程仍将高速增长，太阳能行业的市场重心将逐步由农村转向城市，这将给房地产开发企业带来无限商机。

    太阳能是上清洁、储备丰富的可再生能源。一般来讲，太阳能在建筑上的应用有供电利用和光热利用。
    1.供电利用就是太阳能发电，分为热发电和光伏发电，热发电就是把太阳的光反射，用反射镜来聚焦阳光，在聚焦点上产生蒸汽，由蒸汽来通过汽轮机带动汽轮发电机来发电，所以它和一般热发电机一样，只是产生蒸汽的方式不同；而光伏发电就是利用太阳能电池的光伏效应，直接把太阳能转换成电能，这种方式在建筑上较为常用，如一些草坪灯、庭院灯、路灯等。                                                    
    2.光热利用就是把太阳能转换成热能，提供生活热水，它主要包括两部分：一是集热部分，二是末端用热部分，根据用热部分的不同又分为太阳能热水、太阳能供热和太阳能制冷。          
    ①太阳能热水目前应用较为普遍，其中使用的太阳能集热器可大体分为两类：平板型太阳能集热器和真空管型太阳能集热器，其中平板型太阳能集热器由吸热板、盖板、保温层和外壳四部分组成，吸热板采用的涂层主要有涂料涂层、阳极氧化涂层、黑铬涂层及磁控溅射涂层；真空管型又分为全玻璃真空管、U型管式真空管、金属热管式真空管和玻璃热管等多种形式。在太阳能与建筑结合项目中，平板型太阳能集热系统以其寿命长、性能稳定、承压运行、易与建筑结合等特点，受到了房地产开发商及设计单位的青睐。太阳能工程系统设计形式有多种，就住宅建筑来说常用的系统有四种：家用太阳能热水器、阳台壁挂太阳能热水器、集中集热-集中储热的太阳能热水系统以及集中集热-分户储热的太阳能热水系统。                         
 ②    近年来除太阳能热水广泛利用外，太阳能采暖系统也较为普遍，它是指以太阳能作为采暖系统的热源，利用太阳能集热器将其转换为热能，供给建筑物冬季采暖和全年其他用热系统。太阳能采暖分为主动式和被动式两种，被动式太阳能采暖通过建筑的朝向和周围环境的合理布置，内部空间和外部形体的巧妙处理，以及建筑材料和结构构造的恰当选择，使建筑物在冬季能充分收集存储和分配太阳辐射热；主动式主要由太阳能集热系统、蓄热系统、末端供热采暖系统、自动控制系统和其他能源辅助加热、换热设备集合构成。相比于被动式，其供热工况更加稳定，但投资费用也增大，系统更加复杂。随着经济和社会的发展，主动式太阳能采暖开始大规模应用。太阳能由于热密度较低，集热温度很难达到较高水平，普通散热器热媒温度要求70℃以上，而太阳能系统不易达到该出水温度要求，因此，通常采用地板辐射采暖的末端供热方式，地板采暖所需要的低温热水在35～55℃之间，正好是太阳能集热器所能提供的适合温度。          
    ③所谓太阳能制冷，就是利用太阳能集热器为吸收式制冷机提供其发生器所需要的热媒水。在夏季，被集热器加热的热水先进入储水箱，当热水温度达到某值时，由储水箱向制冷剂提供热媒水；从制冷剂流出并已降温的热水流回储水箱，再由集热器加热成高温热水；制冷机产生的冷媒水通向空调箱，以达到制冷空调的目的。当太阳能不足以提供高温热媒水时，可由辅助锅炉补充热量。但是目前此系统的初投资偏高，仅适用于层数不多的建筑，且只适用于单位的空调,存在局限性。为了进一步推广太阳能空调技术，相信在和社会的大力支持下，紧紧依托太阳能热水器这个成熟的大市场，未来太阳能空调技术也有广阔的应用前景。
    目前，国内建筑能耗占全社会总能耗的比重比较大，热水、空调和采暖能耗占建筑能耗的65%左右，而综合利用太阳能，太阳能热水可补充15%的建筑能耗，采暖、制冷系统可解决50%的建筑能耗，光伏发电可节约30%的建筑能耗，就可建成理想的零能耗房。所谓太阳能与建筑一体化是将太阳能利用设施与建筑有机结合，利用太阳能集热器替代屋顶覆盖层或替代屋顶保温层，既消除了太阳能对建筑物形象的影响，又避免了重复投资，降低了成本。太阳能与建筑一体化是二十一世纪太阳能技术发展的方向，也是一个建筑节低碳场的亮点。太阳能与建筑一体化技术有以下几个特点：                                        
    1. 把太阳能的利用纳入环境的总体设计，把建筑、技术和美学融为一体，太阳能设施成为建筑的一部分，相互间有机结合，取代了传统太阳能的结构所造成的对建筑的外观形象的影响； 
    2.利用太阳能设施完全取代或部分取代屋顶覆盖层，可减少成本，增加效益； 
    3.可用于平屋顶或斜屋顶，一般对平屋顶而言用覆盖式，对斜屋顶用镶嵌式; 
    4.太阳能热水器完全纳入建筑部品体系，成为建筑体系不可分割的一部分，与建筑同步设计、同步施工、同步后期物业管理。
    综上所述，随着国家对节低碳排的日益重视，目前部分地区建筑节低碳减排指标已经列入考核，太阳能与建筑一体化已经有强制进入主动解决，这就给房地产开发企业一个明确的信号，未来几年在相关政策的扶持下，新开发的项目须引入太阳能利用系统，只有这样真正意义上的节低碳能大幅度的被体现。