关键词:建筑物节能;太阳能建筑;能源建筑物;综合应用
中图分类号：S210文献标识码： A
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。
1、建筑物的节能技术
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:
1.1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。如住宅建筑设计中,经常会遇到卧室及卫生间开窗问题,由于卫生间靠内开窗要凹进平面很多,无形中增加了建筑物外表面积,另外还有飘窗,晒台等构造对节省能源很不利。所以对平面设计时,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。
1.2重视围护结构体设计。建筑物的能源和热工消耗,主要反映在护结构上。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。目前外墙保温多数采用聚苯乙烯泡沫塑料板类材料。在施工过程中按照保温材料的施工程序,加强保温板的粘结及固定牢固,保证边缘及底部的质量,才能达到保温效果。同时屋面是热量波动最大的部位,需要采取有效措施增加保温隔热效果和耐久性。
1.3合理控制窗墙面积比例。同自然环境接触面大的还有外门窗。许多分析和试验表明,门窗占全部热能耗的50%左右。对门窗进行节能设计就会明显提高节能效果。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。
1.4加强其它部位的保温隔热措施。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。需要引起注意的是:遇外界接触的门要选择保温门,外飘窗要采用上下挑板及侧板的,凡是遇外界接触的板都必须进行保温节能处理。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。
1.5采取其它节能措施,综合实现节能目标。另外采取其它一些节能控制措施如安装热量表,热量控制开关等,使温度保持均衡,也是减少能耗的必要手段。事实上建筑节能的主要内容除采暖空调外,应该包含通风,家用电气,热水及照明等。假如家庭所有电气都是节能产品,那节能的潜力更大效果更明显。
2、太阳能建筑技术
太阳能建筑可分为主动式和被动式两个类型。利用机械装置收集和储存太阳能,并在需要时向房间提供热能的建筑,被称为主动式太阳能建筑;根据当地气候条件,在很少使用机械设备条件下,通过建筑物布局,构造处理,选择性能好的热工材料,使建筑物本身能够吸收和储存太阳能量,从而达到采暖, 空调,供热水的建筑物,称为被动式太阳能建筑。
太阳能建筑的平面布置应尽量将长边作为南北方向。使集热面处于正南方向正负30ο以内。并根据当地的气象条件及所处位置,做出恰当调整,以达到最佳的阳光照射效果。集热和蓄热墙间接受的热是被动式太阳能建筑的一种形式。它充分利用南方向太阳辐射热大的特点,在南向墙面上加设一层透光外罩,使透光外罩与墙体之间形成一道空气层。为了使透光外罩内最大限度得到太阳照射,在空气夹层内壁表面涂上吸热材料。当太阳照射的时候加热了空气夹层内的空气和墙体,这时吸收到的热量分为两部分。一部分气体加热后利用温差压形成气流,通过与室内相连的上,下通风口,与室内空气进行循环对流,从而使室内温度上升;另一部分热量使墙体受热后,利用墙体的蓄热能力贮存热量,当夜晚到后气温降低时墙体蓄存热向室内释放,从而达到昼夜温度适宜的程度。
从被动式工作原理可以看出,材料性能在太阳能建筑中占有重要的位置。透光材料传统使用的是玻璃,透光率一般达到65～85%之间,而现在使用的采光板,透光率达到92%。蓄热用材料:采用一定厚度的墙体,或改变墙的材质,如采取水墙做蓄热体以增加墙体的蓄热量。另外设置贮热间也是一种蓄热方法,贮热间的传统作法是,将卵石堆放在贮热间内,热空气流过贮热间时加热卵石,进入夜晚或是阴雨天,可将卵石散出的热量再输送到室内。由于被动式太阳能建筑简单易行,太阳能建筑得到广泛采用,如多层建筑,通信台站,民宅等。现在高层建筑也采用这一原理:将玻璃幕墙分层设置,在外墙楼板上下联接处设可控式进出通风口,这样既采用了太阳能又美化了建筑立面,是太阳能技术的具体体现。
主动式太阳能建筑就是利用机械设备,将收集到的热能输送到各个房间。这样就可以扩大太阳能的吸收面,如屋顶,坡面及院落等处凡是太阳光照射强的地方,都可以作为太阳能的吸收面。同时还可以在需要的地方设置贮热间。这样把采暖系统,热水供应系统组合成一体,应用有效的热能控制设备,使太阳能利用更加合理。
主动式太阳能采暖系统的运行过程是:该系统装有两台风机,一台是太阳能集热器风机,另一台为供热风机。当依靠太阳辐射直接采暖时两台风机同时运行,使房间里的空气直接进入太阳能集热器。然后再回到房间,如阴雨天时间较长热量较低时采用辅助加热,此时贮热间不工作。热空气系统使用电动风门控制气流,当直接采暖时空气控制器中两个电动风门转向使空气流入房间位置。在太阳能集热器出口处设热水盘管可以使房间的热水供应系统与太阳能采暖系统成为一体。
当太阳能集热器收集到的热量超过房间的需要时,集热器风机开动而采暖机风机停止。通向房间的电动机门关闭。从太阳能集热器出来的热空气向下流向贮热间的卵石层,把热量贮存在卵石里,直至卵石层全部被加热,使贮热间蓄热达到饱和状态。进入夜晚没有太阳辐射时,就要从贮热间里取热。此时关闭空气控制器中第一个电动风门,打开第二个电动风门,启动供暖风机,使室内的空气循环由下向上通过贮热间卵石层加热,再返回到供暖调节系统。当贮热间有充足的热量时,进入空气调节器的空气温度只比从太阳能集热器直接出来的气温低一些。这一循环过程将持续到贮热间卵石层的热量差不放完。然后若是设有附助加热器时,要启动附助加热器。如果贮热间蓄热达到饱和状态或者夏季无采暖要求时,太阳能集热器仍然工作,用于加热使用热水供给系统。
3、能源建筑物的期望
太阳能的集取只能在有太阳的时候才能进行,阴天及夜晚是采集不到热量的,因此采集的热量也是有限,但是阴雨天及夜间往往是需要热量的时间,这就影响了太阳能建筑的发展。如果把地热资源与太阳能结合起来使用,取长补短,采取有效技术措施转换能源,合理的热控技术,优良的热工材料,那么,环保节能的新型建筑会得到大力发展。由此可见,环保节能的应用是一个综合性很强的技术,要想得到大力发展还要解决一些具体问题。
3.1节能措施要切实可行:新能源的利用是以节能措施为依托的应用,建筑围护结构的保温性能就显得非常重要。因此,外墙及外门窗,凡是与外界接触的梁,楼板部部位也要采取保温,这是冷桥部位。总之要满足规范,规程及行业保温要求。
3.2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。
3.3节能和新能源中最佳选择仍然是太阳能,而节能和太阳能的应用对建筑物的外观有一些影响,为此在建筑物设计中,处理好建筑物立面,屋顶收集热源的外观构造,不仅关系到热效率,同时也是关系到建筑物的整体效果。
综上所述,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,也是世界上所有国家采取的节能措施。在今后的发展中,太阳能的应用和新型的节能建筑,只能以最低的能量消耗,使居住环境更舒适,更清浩,而节能及社会效益更好。
参考文献
[1]龙惟定.国内建筑合理用能的现状及展望.能源工程，2001，(02)1-6.
[2]龙惟定.我国的能源形势和建筑节能.第十一届全国空调技术信息网大会论文集.中国建筑工业出版社，2001，(05).
[3]贾怀东. 开发节能住宅是企业进化的标志.城市开发，2007， (22).
太阳能对于人类来说是一种取之不尽用之不竭的能源，对其加以充分利用可以实现对其它不可再生能源的节约和环境的保护。而现代建筑对于太阳能的广泛应用充分体现了建筑的绿色节能特征，具有非常好的发展前景。
关键词：
太阳能；建筑节能技术；应用
1太阳能技术概述
1.1太阳能技术的特点
太阳能是一种新型的可再生能源，与其它类型的能源相比具有较大的优势，其特征主要表现在：①普遍性。我们国家所拥有的太阳能资源是比较丰富的，2/3以上的国土面积年照射量超过两千小时，有条件实现对太阳能的高效利用；②无污染性。煤炭和石油之类能源的利用，在其燃烧的过程当中会形成一些有害气体和固体废物，给生态环境造成了严重的影响，而对于太阳能的应用，是不会对自然环境形成污染的；③安全性。火力发电和核能发电等如果出现了安全事故，将会对生态环境形成严重的污染，导致环境危机的出现，给人们的生命财产安全造成威胁。而利用太阳能发电的方式却具有非常高的安全性和可靠性；④大量性。在十一亿年中，太阳只对自身形成了不到20%的消耗，所以太阳能对于人类来说可以说是取之不尽用之不竭的，它是太阳中裂变反应所释放的能量。
1.2应用太阳能的优势
人类对太阳能加以应用的优势可以体现在以下几个方面：①能源丰富。有相关科研人员研究得出结论，太阳至少还能够保证数十亿年对地球太阳能的供应，所以说它的丰富性是不言而喻的；②使用空间的广泛性。在应用太阳能的过程中通常不会受到地域因素的约束。在地球上几乎所有的地方都能够对太阳能加以开发和利用，并不需要运输，这种优势对于那些比较偏远的山区来说能够提供出更好的便利；③安全环保。太阳能是一种清洁性极强的能源，在对其加以开发和利用的过程当中并不会产生固体废物、污水以及有害气体，而且也不会形成噪音，对生态环境的保护极为有利，高度契合我国可持续发展战略的需求[1]。
2建筑节能技术对太阳能的具体应用
2.1空调
所谓太阳能空调，就是将太阳能作为主要的动力来源，让空调实现正常的运转。其工作原理可以总结为以下两个方面：①吸收式制冷。利用吸收剂形成的蒸发和吸收作用实现制冷。应用太阳能集热器实现对太阳能的收集，继而形成热空气以及热水，替代传统锅炉热水输入方式的制冷机。介于造价、工作效率以及工艺等方面的考虑，应该充分确保制冷机在尺寸方面所具备的合理性，不能太小。该制冷形式的太阳能系统在中央空调当中得到了非常广泛的应用，规模比较大。②吸附式制冷。利用固态吸附剂实现对于制冷机的吸附而实现制冷作用。
2.2热水器
在我们的日常生活当中，将太阳能资源应用在热水器中是最为普遍的一种应用形式，利用太阳能热水器的作用实现生活中热水的获得。在热水器中对太阳能的充分利用，可以对建筑能源短缺的情况加以较好的缓解。
2.3发电
太阳能电池的应用，实现了利用半导体界面的光生伏特特征进行光伏发电，形成了一套将光能转化为电能的系统。将太阳能电池串联，然后实施封装保护的工作，实现了大面积太阳能电池构件的组成，与功率控制设施相互结合，实现了光伏发电装置的构成。利用太阳能实现发电的企业应该将以往的发展经验结合起来，使企业的生产规模和产量进一步扩大，实现成本投入的降低。在发电成本的设定上应该积极参照经济使用年限、系统运行和维护费用、市场价格波动以及利率等，结合这些对成本造价加以合理的预算。目前，我们国家一些现代化的居民住宅区的照明系统已经实现了利用太阳能发电的辅助式电源。太阳能发电方式的利用可以实现其它能源效率量的减小，同时还能让太阳辐射带来的影响大大降低，达成保护和优化生态环境的目的。而太阳能热发电是把太阳辐射直接转化成热能，继而利用所产生的特能实现发电，该技术在建筑节能方面的应用也较为普遍。
2.4沼气
对于太阳能加以转化的方式是多种多样的，在植物秸秆方面的应用是其重要的转换方式之一。利用生物质供给建筑的照明和供暖系统能源的消耗，构建集成太阳能的恒为沼气系统，这是现代化家住当中利用太阳能形成的最为重要的一种节能方式。太阳能沼气在我们国家的农村应用较为广泛，工作原理为主要工作原理就是利用太阳光进行加热以及发酵。对发酵的过程加以分析可以看出，能够实现连续工作，并且形成了较大规模的发酵池基本上不需要利用其它加热方式加以辅助。太阳能沼气的优势不仅在于采光和加热，是一种小型化，成本投入较低的土建工程。对于沼气加以利用较为广泛的用途有储粮、照明、发电以及烹饪等。通常情况之下，沼气池的容积是6m3，1d能够产出大概1.2m3沼气，相当于近4kg原煤的能量，基本可以满足一个家庭1d的生活能源用量。1m3的沼气能够让一个沼气灯照明6h左右[2]。
3结束语
在现代建筑中，太阳能已经得到了广泛的应用，成为了建筑节能技术应用的关键。对于太阳能的高效应用能够实现对现代建筑行业可持续性发展的推进，建筑行业从业人员应该积极探索，对太阳能应用的相关技术和工艺加以不断的完善，结合我国各地区的实际情况，对太阳能加以充分的利用，为实现未来建筑对太阳能大面积的应用提供保障。
参考文献
[1]杨晓蕴.太阳能在建筑节能技术中的应用分析[J].节能环保，2016.
关键词： 建筑物节能 太阳能建筑 能源建筑物 综合应用
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。
1建筑物的节能技术
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:
1.1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。如住宅建筑设计中,经常会遇到卧室及卫生间开窗问题,由于卫生间靠内开窗要凹进平面很多,无形中增加了建筑物外表面积,另外还有飘窗,晒台等构造对节省能源很不利。所以对平面设计时,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。
1.2重视围护结构体设计。建筑物的能源和热工消耗,主要反映在护结构上。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。目前外墙保温多数采用聚苯乙烯泡沫塑料板类材料。在施工过程中按照保温材料的施工程序,加强保温板的粘结及固定牢固,保证边缘及底部的质量,才能达到保温效果。同时屋面是热量波动最大的部位,需要采取有效措施增加保温隔热效果和耐久性。
1.3合理控制窗墙面积比例。同自然环境接触面大的还有外门窗。许多分析和试验表明,门窗占全部热能耗的50%左右。对门窗进行节能设计就会明显提高节能效果。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。
1.4加强其它部位的保温隔热措施。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。需要引起注意的是:遇外界接触的门要选择保温门,外飘窗要采用上下挑板及侧板的,凡是遇外界接触的板都必须进行保温节能处理。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。
1.5采取其它节能措施,综合实现节能目标。另外采取其它一些节能控制措施如安装热量表,热量控制开关等,使温度保持均衡,也是减少能耗的必要手段。事实上建筑节能的主要内容除采暖空调外,应该包含通风,家用电气,热水及照明等。假如家庭所有电气都是节能产品,那节能的潜力更大效果更明显。
2太阳能建筑技术
太阳能建筑可分为主动式和被动式两个类型。利用机械装置收集和储存太阳能,并在需要时向房间提供热能的建筑,被称为主动式太阳能建筑;根据当地气候条件,在很少使用机械设备条件下,通过建筑物布局,构造处理,选择性能好的热工材料,使建筑物本身能够吸收和储存太阳能量,从而达到采暖, 空调,供热水的建筑物,称为被动式太阳能建筑。
太阳能建筑的平面布置应尽量将长边作为南北方向。使集热面处于正南方向正负30ο以内。并根据当地的气象条件及所处位置,做出恰当调整,以达到最佳的阳光照射效果。集热和蓄热墙间接受的热是被动式太阳能建筑的一种形式。它充分利用南方向太阳辐射热大的特点,在南向墙面上加设一层透光外罩,使透光外罩与墙体之
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间形成一道空气层。为了使透光外罩内最大限度得到太阳照射,在空气夹层内壁表面涂上吸热材料。当太阳照射的时候加热了空气夹层内的空气和墙体,这时吸收到的热量分为两部分。一部分气体加热后利用温差压形成气流,通过与室内相连的上,下通风口,与室内空气进行循环对流,从而使室内温度上升;另一部分热量使墙体受热后,利用墙体的蓄热能力贮存热量,当夜晚到后气温降低时墙体蓄存热向室内释放,从而达到昼夜温度适宜的程度。
当夏季高温到来时,将透光外罩内的空气层与室外连接的通风口开启,与室内连接的通风口关闭。室外通风口上部通向大气,下部通风口最好处于与周围空气温度低的位置连接,如晒不上太阳阴凉处或地下空间。这样当空气层的温度加热后,气流迅速向上部通风口处流动,将热空气排向室外,随着空气的不停流动,通过下部通风口的凉空气进入空气层,这时空气层内的温度低于室外温度,室内热气通过墙体向空气层散热,从而达到夏季降低室温的作用。
从被动式工作原理可以看出,材料性能在太阳能建筑中占有重要的位置。透光材料传统使用的是玻璃,透光率一般达到～%之间,而现在使用的采光板,透光率达到%。蓄热用材料:采用一定厚度的墙体,或改变墙的材质,如采取水墙做蓄热体以增加墙体的蓄热量。另外设置贮热间也是一种蓄热方法,贮热间的传统作法是,将卵石堆放在贮热间内,热空气流过贮热间时加热卵石,进入夜晚或是阴雨天,可将卵石散出的热量再输送到室内。由于被动式太阳能建筑简单易行,太阳能建筑得到广泛采用,如多层建筑,通信台站,民宅等。现在高层建筑也采用这一原理:将玻璃幕墙分层设置,在外墙楼板上下联接处设可控式进出通风口,这样既采用了太阳能又美化了建筑立面,是太阳能技术的具体体现。
主动式太阳能建筑就是利用机械设备,将收集到的热能输送到各个房间。这样就可以扩大太阳能的吸收面,如屋顶,坡面及院落等处凡是太阳光照射强的地方,都可以作为太阳能的吸收面。同时还可以在需要的地方设置贮热间。这样把采暖系统,热水供应系统组合成一体,应用有效的热能控制设备,使太阳能利用更加合理。
主动式太阳能采暖系统的运行过程是:该系统装有两台风机,一台是太阳能集热器风机,另一台为供热风机。当依靠太阳辐射直接采暖时两台风机同时运行,使房间里的空气直接进入太阳能集热器。然后再回到房间,如阴雨天时间较长热量较低时采用辅助加热,此时贮热间不工作。热空气系统使用电动风门控制气流,当直接采暖时空气控制器中两个电动风门转向使空气流入房间位置。在太阳能集热器出口处设热水盘管可以使房间的热水供应系统与太阳能采暖系统成为一体。
当太阳能集热器收集到的热量超过房间的需要时,集热器风机开动而采暖机风机停止。通向房间的电动机门关闭。从太阳能集热器出来的热空气向下流向贮热间的卵石层,把热量贮存在卵石里,直至卵石层全部被加热,使贮热间蓄热达到饱和状态。进入夜晚没有太阳辐射时,就要从贮热间里取热。此时关闭空气控制器中第一个电动风门,打开第二个电动风门,启动供暖风机,使室内的空气循环由下向上通过贮热间卵石层加热,再返回到供暖调节系统。当贮热间有充足的热量时,进入空气调节器的空气温度只比从太阳能集热器直接出来的气温低一些。这一循环过程将持续到贮热间卵石层的热量差不放完。然后若是设有附助加热器时,要启动附助加热器。如果贮热间蓄热达到饱和状态或者夏季无采暖要求时,太阳能集热器仍然工作,用于加热使用热水供给系统。
太阳能建筑种类较多,工作原理基本相似。有的建筑以水为媒介进行热交换。这样系统内的所有设备在同样热效应下,体积减小同时还可以与其它能源共同使用一个热水系统。这是用水做媒介的最大优点。另一种能源是利用地热做热源,工作过程是将地下水热量提取后,通过采暖系统将热量送到房间,制冷时反向运行,工作原理如同空调机组。其不足是机组连续工作时间较长时,热量可能供应不足。因此在地热资源丰富地方比较适用。
能源建筑物的期望
太阳能的集取只能在有太阳的时候才能进行,阴天及夜晚是采集不到热量的,因此采集的热量也是有限,但是阴雨天及夜间往往是需要热量的时间,这就影响了太阳能建筑的发展。如果把地热资源与太阳能结合起来使用,取长补短,采取有效技术措施转换能源,合理的热控技术,优良的热工材料,那么,环保节能的新型建筑会得到大力发展。由此可见,环保节能的应用是一个综合性很强的技术,要想得到大力发展还要解决一些具体问题。
【关键词】太阳能技术；建筑节能；热水；制冷；光伏
一、太阳能光伏发电技术概述
太阳能光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应，将光能直接转变为电能的一种转化技术，该技术的关键环节是太阳能电池板。太阳能电池经过串联后进行封装，形成大面积太阳电池组件，即光伏发电装置。目前，太阳能电池板主要有有单晶硅、多晶硅、非晶硅及薄膜电池等。
目前，太阳能光伏技术主要为太阳能光热利用与光电利用。太阳能光热利用通常指采暖与制冷。其中，大型供热工程属于太阳能高温利用，而居民生活热水供应属于低温利用；太阳能制冷技术，主要应用于太阳能制冷空调与太阳能通风降温系统中。
二、太阳能光伏发电技术在建筑节能中的应用
根据光伏方阵与建筑结合的紧密程度，通常将光伏建筑分为光伏建筑一体化（简称 BIPV）和光伏系统附着在建筑上（简称 BAPV）两种形式。
1、BAPV 应用形式
BAPV 是直接把封装好的光伏方阵安装在建筑物上，组成光伏发电系统。它的主要功能是发电，作为附着在建筑物上吸收太阳光的发电构件，与建筑物的功能不发生冲突，不会破坏或削弱原有建筑物的功能。
图 1 是 BAPV 应用的一种形式，利用建筑物屋面安装光伏发电系统。光伏发电系统纵向主支撑型钢采用 H 型钢，构造简单又具有一定的高度，使光伏电池板与建筑有一定的通风间距，可保证电池板背面温度不致过高，以免降低光电转换效率；横向承接型钢采用 C 型钢，既简化了施工工序，又解决了构件与线路间的连接问题，方便拆卸，有利于线路的检修。
图 2 是 BAPV 应用的另一种形式，利用建筑金属屋面安装太阳能光伏系统支架与太阳能光伏组件，太阳能光伏系统虽不具有建筑屋顶护结构的功能，但增加了建筑物的美感，且具有发电功能。
（二）BIPV 应用形式
BIPV 是太阳能光伏系统与建筑物同时设计、同时施工和安装，与建筑物形成完美结合。光伏方阵代替建筑物传统的建筑材料成为建筑物的构件，作为建筑物采光顶、外幕墙、外遮阳等结构的一部分，既具有发电功能，又兼顾节能降耗，同时光伏方阵的颜色与建筑物搭配协调，与建筑物完美统一。BIPV是完整意义上的光伏建筑一体化概念。
光伏建筑一体化建筑集发电、隔音、隔热、安全和装饰功能于一身，应用形式主要有光伏幕墙、光伏采光顶、光伏遮阳、光伏雨蓬、光伏栏板等。
1、光伏幕墙
光伏幕墙是最能体现光伏建筑一体化在建筑中应用的一种形式。它通过在玻璃夹层中压入光伏方阵，组成双玻璃光伏组件融合到玻璃幕墙中，替代普通玻璃幕墙的玻璃材料，使玻璃幕墙集发电、隔音、隔热、安全、装饰功能于一体，为建筑带来额外的绿色概念，体现建筑的智能化与人性化的特点，代表着建筑光伏一体化技术在建筑中应用的最新发展方向。光伏玻璃幕墙作为建筑物的护结
构，直接吸收太阳能的辐射，可以避免幕墙表面温度过高，减小室内外温差，有效地降低空调能耗。但光伏幕墙由于其光伏方阵安装在垂直幕墙面上，偏离了吸收太阳能的最佳角度，光伏方阵的输出功率偏低。
2、光伏采光顶
光伏采光顶是光伏建筑一体化在建筑中应用的最佳形式，它克服了光伏幕墙偏离吸收太阳能的最佳角度的不足，将光伏方阵安装在光照好、周围无高大建筑物遮挡的地方，并将光伏发电系统作为建筑物屋顶结构的一部分，能更有效地收集太阳能，光伏方阵的输出功率较高。目前，市场上已开发并生产出透光率更高的光伏玻璃，进一步满足了采光顶的采光要求。光伏采光顶与光伏幕墙相比，能更有效地降低太阳光对建筑物的辐射，实现遮阳、节能。
3、光伏遮阳
光伏遮阳是在建筑的遮阳板上安装高转换率的光伏方阵，遮阳板不但遮挡阳光，而且具有发电功能。光伏遮阳有自动跟踪和固定两种类型，固定光伏遮阳是根据建筑物的地理位置设计最佳的朝阳角度，有效地收集太阳能；自动跟踪光伏遮阳是根据太阳高度角、方位角的变化，自动跟踪最佳的朝阳角度，从而最有效地收集太阳能。
三、太阳能光伏发电系统在建筑节能中的推广与应用
目前，太阳能科技发展趋势包括以下两种，即太阳能光电技术与太阳能光热技术相结合，太阳能综合技术与建筑相结合。太阳能建筑一体化是未来建筑发展
的主要形式，它将为人类带来崭新的生活方式。当前，太阳能光伏发电系统的应用非常广泛，例如，北京奥运会、上海世博会、大型加油站、公园等。太阳能光伏发电系统的推广与应用使人类的生活方式更绿色、环保、低碳，以更好的实现可持续生态环境。
1、2008 年，北京奥运会鸟巢体育场设有太阳能光伏发电系统总装机容量约为 130 kW，该系统产生的电力资源直接并入国家体育场的电力供应系统，对缓解奥运场馆的电力供应起到举足轻重的作用。与此同时，对提倡绿色奥运，使用绿色能源、大力控制和节能减排、倡导绿色环保的生活方式起到积极的示范作用。
2、2010 年上海世博会，中国馆、主题馆、世博中心、演艺中心等安装的太阳能光伏发电系统总装机容量超过 4.68 兆瓦，一天的发电量相当于 150 户居民一个月的生活用电量。太阳能光伏发电带来的“阳光世博”也充分展示了我国太阳能利用的技术水平，极大地推动了我国太阳能相关产业的发展。
结 语
综上，太阳能光伏发电技术在建筑节能中的应用前景广阔。由于太阳能自身的优势，以及国家对节能环保的提倡，相信在不久的将来，建筑业会充分利用太阳能光伏技术，使太阳能与建筑成为有机的整体，面向一体化建筑，实现节能效果。
参考文献
[1]李佳. 光伏技术与能源建筑的一体化设计及应用[J]. 有色金属设计. 2011（01）
关键词：太阳能；建筑；节能
引言
作为世界第一的人口大国，我国人口早已超过13亿的界限。人口的增加带来的是资源的使用和能源的消耗。人们日常当中的衣食住行全都是靠能源来支撑的。尤其是近几年，国内经济的强势崛起，人们对于生活品质的更高要求也使得各个方面的能源耗费加剧。
建筑房屋一直是我国能源消耗的一大方面。不管是商业建筑、公用建筑还是居民生活建筑的日常能源消耗都随着科技的发展及人们对于生活的更高要求而不断增加。当今建筑所消耗能源多数为传统的化石能源或者由化石能源转变而成的二次能源。这直接地后果就是导致地球的能源储备量急剧减少。而且不合理的利用也造成了环境的恶化。比如前几年较为严重的沙尘暴现象和近年来全国引起广泛关注的雾霾现象。积极寻求清洁能源在我国就显得尤为重要。
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。根据相关统计数据，我国年接受的太阳能总量约为3.6×1022 J。与1.2×107kg的标准煤所含热量差不多。我国有66.7%的地面面积可接受3340～8400 MJ/m2的日照热量。每天日照市场6h以上。因此，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。对我国未来发展具有巨大的影响。
一、建筑节能的综述
1、 建筑节能的定义
在一开始提出建筑节能的概念，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。节能方向主要为建筑房屋内照明灯电器节能、制冷节能、供热节能、炊事节能等。
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。具体可以从以下几方面入手：完善节能指标评价方案；合理组建低能耗运行系统；寻找其他的冷源或者热源；进行智能调控系统的设计等。
二、太阳能利用技术概况
1、太阳能发电技术
从上世纪末开始，各国科学家积极寻求新能源。在此过程中，对太阳能的利用突飞猛进，尤其是将其转化为电能，使其得到更广利用的技术。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。
1.1、太阳能光伏发电。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。
1.2、太阳能热发电。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。
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。但是在我国的太阳能热利用基本上局限于利用太阳能来加热水。为居民提供生活用水。这与发达国家相比还是有一定的区别的。在欧美等国家，除了供应热水之外，还将太阳能作为建筑采暖供暖系统的热源之一。
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。
三、太阳能在建筑节能领域的运用进展
太阳能基本从两方面运用于建筑房屋领域：光伏发电和光热转换利用。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。从发展空间来说，该技术为建筑房屋自主供应所需能源提供了可能性。但是就目前的技术与材料来说，成本太高，投入较大。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。未来太阳能与建筑节能的发展方向可为两者进行一体化结合。太阳能与建筑一体化指的是将光伏电池板或热转换设备进行针对性设计，使其适应于特定建筑房屋，实现两者的合一。该技术关键在于将太阳能设备重新改进。最终使其作为建筑物的一个组成构件。
1、太阳能和建筑一体化的优点
首先，两者结合可以减少建筑房屋对于传统能源的依赖。改变我国能源结构，降低对于化石燃料的耗费。最终一定程度上优化我国的环境。
其次，太阳能与建筑的一体化设计可以减少太阳能转化设备的占地。缓解我国的土地资源紧张问题。
再次，一体化的设计可以将两者融为一体。使得太阳能设备与建筑物看起来较为协调。达到建筑物的外观美化效果。最终实现整个城市市容市貌的整齐协调。
最后，两者的一体化设计可以合理安排光电光热转换设备在整栋建筑当中的合理位置。缩短能源转换后的传递过程。提高最终的能源利用率。
2、太阳能和建筑一体化的具体发展
2.1、未来一段时间，我国太阳能建筑的首要目标即使实现建筑房屋与热水器的融合。我国现阶段对于太阳能的利用最广的方向是光热转换。而为了实现光热转换的高效化，以及考虑到建筑及市容市貌的美化，在建筑建设之前就进行一体化的设计整合已经势在必行。
2.2、我国的太阳能光电转换科研工作刚刚展开。离太阳能发电的商业化大规模应用还有较长的路要走。但是在未来的研究与发展过程中可以尝试提前进行一体化的设计。比如研究BIPV系统。将建筑与光伏电池板做到一体化。该系统的优点在于将电池板协调整合到外墙或者建筑房屋顶端。既有普通的光电转换功能，也是建筑物不可分割的组成部分。
结论
随着科技发展，各国对于能源的要求不断增加。而地球上化石能源面临着不断地消耗已接近枯竭。尤其对于能源紧张的我国，寻找可再生能源已经刻不容缓。太阳能是一种清洁、广泛、易于利用的能源。我国今后可加大对其进行研究投入。太阳能建筑的一体化研究发展空间巨大，可以满足我国一部分对于节能、建筑城市美化的需要。
参考文献
[1] 杨金焕.太阳能发电的进展及建议[J].世界科技研究与发展，2003，25（4）：39-43.
[2] 俞庆善.太阳能建筑与生态楼[J].能源技术，2003，24（5）：201-204.
[3] 祖文超，戎卫国，李显英，等.太阳能供热采暖系统研究现状及思考[J].制冷与空调，2010，（24）：78-81.
[4] 罗忆，刘忠伟.建筑节能技术与应用[M].北京：化学工业出版社，2007.
【论文摘 要】 建筑节能是技术是反映一个国家先进的重要标志，新能源利用是实现建筑可持续发展的重要环节。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。
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。
1建筑物的节能技术
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:
1.1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。如住宅建筑设计中，经常会遇到卧室及卫生间开窗问题，由于卫生间靠内开窗要凹进平面很多，无形中增加了建筑物外表面积，另外还有飘窗，晒台等构造对节省能源很不利。所以对平面设计时，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。
1.2重视围护结构体设计。建筑物的能源和热工消耗，主要反映在护结构上。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。目前外墙保温多数采用聚苯乙烯泡沫塑料板类材料。在施工过程中按照保温材料的施工程序，加强保温板的粘结及固定牢固，保证边缘及底部的质量，才能达到保温效果。同时屋面是热量波动最大的部位，需要采取有效措施增加保温隔热效果和耐久性。
1.3合理控制窗墙面积比例。同自然环境接触面大的还有外门窗。许多分析和试验表明，门窗占全部热能耗的50%左右。对门窗进行节能设计就会明显提高节能效果。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。
1.4加强其它部位的保温隔热措施。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。需要引起注意的是:遇外界接触的门要选择保温门，外飘窗要采用上下挑板及侧板的，凡是遇外界接触的板都必须进行保温节能处理。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。
1.5采取其它节能措施，综合实现节能目标。另外采取其它一些节能控制措施如安装热量表，热量控制开关等，使温度保持均衡，也是减少能耗的必要手段。事实上建筑节能的主要内容除采暖空调外，应该包含通风，家用电气，热水及照明等。假如家庭所有电气都是节能产品，那节能的潜力更大效果更明显。
2太阳能建筑技术
太阳能建筑可分为主动式和被动式两个类型。利用机械装置收集和储存太阳能，并在需要时向房间提供热能的建筑，被称为主动式太阳能建筑;根据当地气候条件，在很少使用机械设备条件下，通过建筑物布局，构造处理，选择性能好的热工材料，使建筑物本身能够吸收和储存太阳能量，从而达到采暖， 空调，供热水的建筑物，称为被动式太阳能建筑。
太阳能建筑的平面布置应尽量将长边作为南北方向。使集热面处于正南方向正负30ο以内。并根据当地的气象条件及所处位置，做出恰当调整，以达到最佳的阳光照射效果。集热和蓄热墙间接受的热是被动式太阳能建筑的一种形式。它充分利用南方向太阳辐射热大的特点，在南向墙面上加设一层透光外罩，使透光外罩与墙体之间形成一道空气层。为了使透光外罩内最大限度得到太阳照射，在空气夹层内壁表面涂上吸热材料。当太阳照射的时候加热了空气夹层内的空气和墙体，这时吸收到的热量分为两部分。一部分气体加热后利用温差压形成气流，通过与室内相连的上，下通风口，与室内空气进行循环对流，从而使室内温度上升;另一部分热量使墙体受热后，利用墙体的蓄热能力贮存热量，当夜晚到后气温降低时墙体蓄存热向室内释放，从而达到昼夜温度适宜的程度。
当夏季高温到来时，将透光外罩内的空气层与室外连接的通风口开启，与室内连接的通风口关闭。室外通风口上部通向大气，下部通风口最好处于与周围空气温度低的位置连接，如晒不上太阳阴凉处或地下空间。这样当空气层的温度加热后，气流迅速向上部通风口处流动，将热空气排向室外，随着空气的不停流动，通过下部通风口的凉空气进入空气层，这时空气层内的温度低于室外温度，室内热气通过墙体向空气层散热，从而达到夏季降低室温的作用。
从被动式工作原理可以看出，材料性能在太阳能建筑中占有重要的位置。透光材料传统使用的是玻璃，透光率一般达到65～85%之间，而现在使用的采光板，透光率达到92%。蓄热用材料:采用一定厚度的墙体，或改变墙的材质，如采取水墙做蓄热体以增加墙体的蓄热量。另外设置贮热间也是一种蓄热方法，贮热间的传统作法是，将卵石堆放在贮热间内，热空气流过贮热间时加热卵石，进入夜晚或是阴雨天，可将卵石散出的热量再输送到室内。由于被动式太阳能建筑简单易行，太阳能建筑得到广泛采用，如多层建筑，通信台站，民宅等。现在高层建筑也采用这一原理:将玻璃幕墙分层设置，在外墙楼板上下联接处设可控式进出通风口，这样既采用了太阳能又美化了建筑立面，是太阳能技术的具体体现。
主动式太阳能建筑就是利用机械设备，将收集到的热能输送到各个房间。这样就可以扩大太阳能的吸收面，如屋顶，坡面及院落等处凡是太阳光照射强的地方，都可以作为太阳能的吸收面。同时还可以在需要的地方设置贮热间。这样把采暖系统，热水供应系统组合成一体，应用有效的热能控制设备，使太阳能利用更加合理。
主动式太阳能采暖系统的运行过程是:该系统装有两台风机，一台是太阳能集热器风机，另一台为供热风机。当依靠太阳辐射直接采暖时两台风机同时运行，使房间里的空气直接进入太阳能集热器。然后再回到房间，如阴雨天时间较长热量较低时采用辅助加热，此时贮热间不工作。热空气系统使用电动风门控制气流，当直接采暖时空气控制器中两个电动风门转向使空气流入房间位置。在太阳能集热器出口处设热水盘管可以使房间的热水供应系统与太阳能采暖系统成为一体。
当太阳能集热器收集到的热量超过房间的需要时，集热器风机开动而采暖机风机停止。通向房间的电动机门关闭。从太阳能集热器出来的热空气向下流向贮热间的卵石层，把热量贮存在卵石里，直至卵石层全部被加热，使贮热间蓄热达到饱和状态。进入夜晚没有太阳辐射时，就要从贮热间里取热。此时关闭空气控制器中第一个电动风门，打开第二个电动风门，启动供暖风机，使室内的空气循环由下向上通过贮热间卵石层加热，再返回到供暖调节系统。当贮热间有充足的热量时，进入空气调节器的空气温度只比从太阳能集热器直接出来的气温低一些。这一循环过程将持续到贮热间卵石层的热量差不放完。然后若是设有附助加热器时，要启动附助加热器。如果贮热间蓄热达到饱和状态或者夏季无采暖要求时，太阳能集热器仍然工作，用于加热使用热水供给系统。
太阳能建筑种类较多，工作原理基本相似。有的建筑以水为媒介进行热交换。这样系统内的所有设备在同样热效应下，体积减小同时还可以与其它能源共同使用一个热水系统。这是用水做媒介的最大优点。另一种能源是利用地热做热源，工作过程是将地下水热量提取后，通过采暖系统将热量送到房间，制冷时反向运行，工作原理如同空调机组。其不足是机组连续工作时间较长时，热量可能供应不足。因此在地热资源丰富地方比较适用。
3能源建筑物的期望
太阳能的集取只能在有太阳的时候才能进行，阴天及夜晚是采集不到热量的，因此采集的热量也是有限，但是阴雨天及夜间往往是需要热量的时间，这就影响了太阳能建筑的发展。如果把地热资源与太阳能结合起来使用，取长补短，采取有效技术措施转换能源，合理的热控技术，优良的热工材料，那么，环保节能的新型建筑会得到大力发展。由此可见，环保节能的应用是一个综合性很强的技术，要想得到大力发展还要解决一些具体问题。
3.1节能措施要切实可行:新能源的利用是以节能措施为依托的应用，建筑围护结构的保温性能就显得非常重要。因此，外墙及外门窗，凡是与外界接触的梁，楼板部部位也要采取保温，这是冷桥部位。总之要满足规范，规程及行业保温要求。
3.2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。
3.3节能和新能源中最佳选择仍然是太阳能，而节能和太阳能的应用对建筑物的外观有一些影响，为此在建筑物设计中，处理好建筑物立面，屋顶收集热源的外观构造，不仅关系到热效率，同时也是关系到建筑物的整体效果。
综上所述，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，也是世界上所有国家采取的节能措施。在今后的发展中，太阳能的应用和新型的节能建筑，只能以最低的能量消耗，使居住环境更舒适，更清浩，而节能及社会效益更好。
摘 要：光控太阳能照明系统是光伏应用的重要领域，这类光伏系统的工作条件非常苛刻，必须根据其特点，进行仔细的系统优化设计，才能确保其长期稳定地工作。由于系统每天工作的时间长短不一样，在光伏系统设计时，可以根据当地不同月份的日落和日出之间的无日照小时数减1，来作为光控太阳能照明系统的工作时间，以确定其各月不同的负载日耗电量。决定蓄电池维持天数时，也是以最大的日耗电量为依据。光伏方阵的最佳倾角也要大于一般的独立光伏系统。 Abstract: Light-control solar lighting system is where the photovoltaic mostly applied. For this kind of the photovoltaic system, the working condition is very harshness. Only by a careful optimum sizing method according to the characteristics can its long-lasting and stable working ability be ensured. As the working hours of the system differ from day to day, it’s advisable that to determine its different daily power consumption every month, one should have the local non-sunshine time between sunset and sunrise minus one hour, serving as the working hours of the light-control solar lightning system. Judging by its maximum daily power consumption, days of autonomy of the battery can also be determined. The optimum tilted angle of the photovoltaic array needs to be bigger than that of the ordinary stand-alone photovoltaic system. 论文关键词：光伏方阵；照明系统；光控；最佳倾角; Key words: photovoltaic array, lighting system, light-control, optimum tilted angle 1、引言 近年来，随着太阳能光伏发电的发展，光伏产品种类不断增加，应用范围迅速扩大，太阳能照明系统就是其中增长最快的光伏产品之一，量多面广，现已成为全球推广数量最多的光伏应用产品。在大发展中，各种产品的质量参差不齐，有些为了片面追求经济效益，或者限于技术水平，不少产品根本没有按照光伏发电的工作特点和运行规律来进行设计，因而使得系统无法长期正常地运行，这种现象在太阳能照明系统尤其突出。因此必须推广太阳能照明系统的优化设计，通过科学的计算方法，达到可靠性和经济性的最佳结合，做到既能保证系统的稳定可靠运行，又能尽量减少系统规模，降低费用，达到最佳化的配置。 太阳能照明系统种类很多，根据使用场所的不同，主要应用于航标灯、草坪灯、庭院灯、路灯、交通信号灯、室内外照明灯等。工作时间的控制主要有定时和光控两种。对于工作时间全年不作调整的定时照明光伏系统，可以按照通常为均衡负载供电的独立光伏系统进行优化设计。而光控太阳能照明系统，属于“冬天”型季节性负载，工作条件极其严酷，必须专门加以分析研究。 2、光控太阳能照明的特点 光控照明系统是以自然光线
【关键词】建筑物节能;太阳能建筑;能源建筑物;综合应用
1.建筑物的节能技术
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:
1.1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。如住宅建筑设计中,经常会遇到卧室及卫生间开窗问题,由于卫生间靠内开窗要凹进平面很多,无形中增加了建筑物外表面积,另外还有飘窗,晒台等构造对节省能源很不利。所以对平面设计时,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。
1.2合理控制窗墙面积比例
同自然环境接触面大的还有外门窗。许多分析和试验表明,门窗占全部热能耗的50%左右。对门窗进行节能设计就会明显提高节能效果。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.
1.3重视围护结构体设计
建筑物的能源和热工消耗,主要反映在护结构上。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。目前外墙保温多数采用聚苯乙烯泡沫塑料板类材料。在施工过程中按照保温材料的施工程序,加强保温板的粘结及固定牢固,保证边缘及底部的质量,才能达到保温效果。同时屋面是热量波动最大的部位,需要采取有效措施增加保温隔热效果和耐久性。
2.太阳能建筑技术
太阳能建筑可分为主动式和被动式两个类型。利用机械装置收集和储存太阳能,并在需要时向房间提供热能的建筑,被称为主动式太阳能建筑;根据当地气候条件,在很少使用机械设备条件下,通过建筑物布局,构造处理,选择性能好的热工材料,使建筑物本身能够吸收和储存太阳能量,从而达到采暖, 空调,供热水的建筑物,称为被动式太阳能建筑。
太阳能建筑的平面布置应尽量将长边作为南北方向。使集热面处于正南方向正负30°以内。并根据当地的气象条件及所处位置,做出恰当调整,以达到最佳的阳光照射效果。集热和蓄热墙间接受的热是被动式太阳能建筑的一种形式。它充分利用南方向太阳辐射热大的特点,在南向墙面上加设一层透光外罩,使透光外罩与墙体之间形成一道空气层。为了使透光外罩内最大限度得到太阳照射,在空气夹层内壁表面涂上吸热材料。当太阳照射的时候加热了空气夹层内的空气和墙体,这时吸收到的热量分为两部分。一部分气体加热后利用温差压形成气流,通过与室内相连的上,下通风口,与室内空气进行循环对流,从而使室内温度上升;另一部分热量使墙体受热后,利用墙体的蓄热能力贮存热量,当夜晚到后气温降低时墙体蓄存热向室内释放,从而达到昼夜温度适宜的程度。
当夏季高温到来时,将透光外罩内的空气层与室外连接的通风口开启,与室内连接的通风口关闭。室外通风口上部通向大气,下部通风口最好处于与周围空气温度低的位置连接,如晒不上太阳阴凉处或地下空间。这样当空气层的温度加热后,气流迅速向上部通风口处流动,将热空气排向室外,随着空气的不停流动,通过下部通风口的凉空气进入空气层,这时空气层内的温度低于室外温度,室内热气通过墙体向空气层散热,从而达到夏季降低室温的作用。
从被动式工作原理可以看出,材料性能在太阳能建筑中占有重要的位置。透光材料传统使用的是玻璃,透光率一般达到65～85%之间,而现在使用的采光板,透光率达到92%。蓄热用材料:采用一定厚度的墙体,或改变墙的材质,如采取水墙做蓄热体以增加墙体的蓄热量。另外设置贮热间也是一种蓄热方法,贮热间的传统作法是,将卵石堆放在贮热间内,热空气流过贮热间时加热卵石,进入夜晚或是阴雨天,可将卵石散出的热量再输送到室内。由于被动式太阳能建筑简单易行,太阳能建筑得到广泛采用,如多层建筑,通信台站,民宅等。现在高层建筑也采用这一原理:将玻璃幕墙分层设置,在外墙楼板上下联接处设可控式进出通风口,这样既采用了太阳能又美化了建筑立面,是太阳能技术的具体体现。
主动式太阳能建筑就是利用机械设备,将收集到的热能输送到各个房间。这样就可以扩大太阳能的吸收面,如屋顶,坡面及院落等处凡是太阳光照射强的地方,都可以作为太阳能的吸收面。同时还可以在需要的地方设置贮热间。这样把采暖系统,热水供应系统组合成一体,应用有效的热能控制设备,使太阳能利用更加合理。
3.能源建筑物的期望
太阳能的集取只能在有太阳的时候才能进行,阴天及夜晚是采集不到热量的,因此采集的热量也是有限,但是阴雨天及夜间往往是需要热量的时间,这就影响了太阳能建筑的发展。如果把地热资源与太阳能结合起来使用,取长补短,采取有效技术措施转换能源,合理的热控技术,优良的热工材料,那么,环保节能的新型建筑会得到大力发展。由此可见,环保节能的应用是一个综合性很强的技术,要想得到大力发展还要解决一些具体问题。
3.1节能措施要切实可行
新能源的利用是以节能措施为依托的应用,建筑围护结构的保温性能就显得非常重要。因此,外墙及外门窗,凡是与外界接触的梁,楼板部部位也要采取保温,这是冷桥部位。总之要满足规范,规程及行业保温要求。
3.2要解决好热能综合利用控制技术
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