绿色建筑中的太阳能利用研究

太阳能在绿色建筑中的一体化应用

【关键词】被动式太阳能建筑；主动式太阳能建筑；建筑一体化

0 引言

近年来在国家可再生能源战略背景下，以及国家的节能减排的推动下，太阳能作为永不枯竭的干净能源，是21世纪人类可期待的最有希望的能源之一。而太阳能在建筑中的应用又是现阶段太阳能应用最具发展潜力的实用领域。绿色建筑为满足居住者的舒适要求和使用需要，应具备供暖、空调、热水供应、供电（包括照明、电器）等一系列功能。太阳能建筑应用领域的科研、技术、产品开发和工程应用的总体目标，就是用太阳能代替常规能源来满足建筑物的上述功能要求。随着世界太阳能技术水平的不断提高和进步，严格意义上的太阳能建筑，应能利用太阳能满足房屋居住者舒适水平和使用功能所需的大部分能源供应，即达到太阳能在建筑中的综合利用。而整合设计不到位阻碍了太阳能与建筑一体化的发展。许多太阳能构件是附加在已建好的建筑外面，与建筑本体结合不好，破坏了建筑立面的美观，也降低了太阳能建筑的能效。因此，将太阳能被动式应用与主动式应用结合起来使用，与建筑进行一体化设计是太阳能建筑的重中之重，将达到较好的节能和使用效果。

1 被动式太阳能建筑

1.1 被动式太阳房的基本原理

被动式太阳房的定义是不用机械动力而是建筑物本身采取一定措施，利用太阳能进行冬季采暖的房屋。被动式太阳能采暖建筑是不需要专门的集热器、热交换器、水泵等设备，只是通过建筑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材料和结构与构造的恰当选择，使其在冬季能集取、保持、储存和分配太阳热能，夏季能遮蔽太阳辐射，散逸室内热量，达到采暖和降温的目的，适度解决建筑物的热舒适问题。运用被动式太阳能采暖原理建造的房屋称为被动式采暖太阳房。

1.2 被动式太阳房的常用类型

被动式太阳房的采暖方式主要有以下三种：

（1）直接受益式太阳房（见图1）

太阳光穿过透光材料直接进入室内的采暖形式。白天，阳光透过南窗直接投入房屋室内，由室内的地面、墙面和家具吸收变成热能后经由热对流和辐射对室内空间进行加热采暖，同时蓄热。夜间，当室外和房间温度下降时，地面、墙面和家具蓄存的热量通过辐射、对流和传导被释放出来。直接受益方式中，房屋本身成了一个包括有太阳能集热器、蓄热器和分配器的集合体。这种太阳能采暖方式最直接、简单、效率也较高，但是当夜间无日照时而建筑保温和蓄热性能又较差时，室温降温快，温度波幅大。

太阳能光伏发电技术在绿色建筑中的应用分析

1. 引言

1.1 绿色建筑的重要性

绿色建筑是指在建筑设计、建造、使用和拆除的整个生命周期中，充分考虑环境保护、资源节约和人类健康的建筑。随着全球环境问题日益严重，绿色建筑的重要性日益凸显。绿色建筑可以有效减少对环境的负面影响。传统建筑在建造和使用过程中会产生大量废弃物和耗费大量能源，而绿色建筑则更注重节约资源和减少能源消耗，从而降低对环境的破坏。绿色建筑有利于提升人们的生活质量。通过优化建筑设计和利用环保材料，可以改善建筑的室内环境质量，减少甲醛等有害气体的释放，提高人们的舒适度和健康水平。绿色建筑还可以促进社会经济可持续发展。建筑行业是能耗大户，通过推动绿色建筑的发展，不仅可以降低企业的运营成本，还可以创造就业机会，推动相关产业链的发展，促进经济的健康发展和社会的可持续进步。绿色建筑不仅是当前建筑行业的发展趋势，也是实现可持续发展的重要途径。

1.2 太阳能光伏发电技术的应用

太阳能光伏发电技术是一种利用太阳能光照辐射直接转化为电能的技术，被广泛应用于建筑行业。随着人们对环境保护和可持续发展的重视，太阳能光伏发电技术在绿色建筑中的应用越来越受到关注和重视。 在建筑中，太阳能光伏发电技术通过安装光伏板或光伏组件，将太阳能转化为电能，为建筑提供清洁、可再生的能源。这样不仅可以减少建筑的能耗和对传统能源的依赖，还可以减少碳排放和环境污染，实现建筑能源的自给自足和节能减排的目标。

太阳能光伏发电技术的应用也为建筑带来了经济效益。通过发挥太阳能的潜力，建筑可以降低能源费用，并有可能实现能源的自给自足，甚至产生多余的电力可以卖给电网，带来额外收入。

太阳能光伏发电技术的应用为绿色建筑注入了新的活力和发展动力，推动了建筑行业向着更加环保、节能、可持续的方向发展。

2. 正文

2.1 太阳能光伏发电技术在建筑中的原理

建材发展导向２０１４年２月　规划与设计　

太阳能技术在建筑设计中的应用研究　

邓靖妮　

（桂林市建筑设计研究院　蔡蔚　

广西桂林市５４１００２）　

摘要：近年来，我国社会经济的飞速发展，取得了非常可喜的成绩，但是随之而来的问题是我国逐渐成为了世界上的　

能耗大国，尤其是一些石油、煤炭等不可再生的常规能源消耗很大。因此，积极探索并开发利用新的可再生能源，已成为我　国经济发展的必然选择。太阳能作为一种重要的新能源，又是一种可再生能源，积极探索其利用方式就显得极为重要了。　

本文主要探讨了太阳能技术在建筑设计中的具体应用。　

关键词：太阳能技术；建筑设计；应用；探究　

中图分类号：ＴＵ１８　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７２—１６７５（２０１４）０３—０００７—０２　

１前言　

随着人类社会的不断发展，能源作为一种重要的物质基础，　

尤其是石油、煤炭等常规能源体系，在对推动并促进人类社会的　

发展发挥重要的作用的同时，由于被人类过度开发和利用，加之　

其不可再生，已逐渐面临可能枯竭的局面。因此，太阳能作为一　

种新的重要的可再生能源，成为了绿色建筑设计中重要的以及　

最佳的能量来源。目前其在建筑设计中的应用已较为广泛。　

２太阳能技术在建筑设计中的利用方式　

目前，太阳能的利用方式主要包括以下几种：①光一热的转　

换；②光一电的转换；③光一化学的转换。其中，在日常生活中应用　

最为广泛的一种形式是光一热的转化以及光一电的转化，也是最　

为成熟的两种利用方式。而光一化学的转换，目前还处于研究和　

开发阶段。光一化学的转换技术主要包括半导体电极产生电而，　

然后电解水又产生氧，最后才利用重金属氧化物或者是氢氧化　

钙来实现热分解储能。只有太阳能制氢的问题得到解决，才能够　

从真正意义上实现氢的利用。如果这一技术成功利用，将能够引　起时代的变革。　

３太阳能技术在建筑设计中的应用意义　

３．１优化能源结构　

目前来说，我国的能源总量依然占据相当的优势，但是人均　

1 太阳能建筑的发展与实践

太阳能建筑在 中国 已经历了几十年的 发展 。最初的太阳能建筑为我国五六十年代的太阳房，主要采用被动技术，通过被动设计满足人们的基本需求。现在，太阳能技术除被动技术外，还发展了主动技术，这主要表现在太阳能光热利用和太阳能光电利用两个方面。光热利用主要是用于采暖和制冷，根据利用温度的高低分为高温利用、中温利用和低温利用。工程供热主要是太阳能高温利用，日常的生活热水供应主要是低温利用。太阳能光电技术主要是利用单晶硅或多晶硅将光能转化为电能，一般用于航天飞机、空间站或边远地区。太阳能建筑的光电利用，主要是用来实现太阳能照明。太阳能光热技术在中国的 应用 非常广泛，具有良好的产业化和商业化基础。而太阳能光电技术，由于其较高的成本，还未像光热那么普及。下面按照时间和技术的更新将太阳能建筑划分为3个阶段，并结合实例加以介绍。第一代太阳能建筑建于2002年，已运行3年多，总体运行很好，我们从中积累了大量数据；第二代为超级节能示范楼，2005年建成，用于接待VIP客人的客房，大量应用了太阳能和其它新能源；第三代太阳能建筑刚刚起步，在建中的皇明太阳能新总部大楼可以视为这一代的代表。一、第一代太阳能建筑—初具雏 2 形 2002年在山东德州的皇明 科技 园区，矗立起一栋栋外形独特的太阳能建筑，这是中国 现代 太阳能建筑发展的雏形。也正是从这里开始，太阳能从单纯的生活热水利用逐步发展成为绿色生态建筑中重要的组成部分。太阳能的有效利用需要与系统的建筑节能设计、先进的建筑节能技术和节能产品等优化组合，才能实现建筑耗能的结构调整，提高利用太阳能的保证率，为住宅提供采暖、制冷和生活用水，营造低能耗、高舒适、健康的居住环境，实现可再生能源的高效利用。在一个四面透风的建筑中利用太阳能是毫无意义的。太阳能热水系统在这代建筑中处于核心地位，通过在房屋的屋面和立面安装排放整齐的太阳能集热器，为建筑提供热水和采暖。在这代建筑中，还采用了太阳能遮阳、太阳能除湿空调以及太阳能游泳池等技术。其中，太阳能凉亭，太阳能水幕喷泉和太阳能墙等产品，由于同时具备了美观性与 艺术