建筑中太阳能应用技术论文

浅述建筑中太阳能的应用技术

摘要：发展新能源、减少能耗在当今世界已经成为一个热门话题。在现有的清洁能源中，太阳能是比较成熟的一个种类，在建筑中充分利用太阳能这种清洁能源，是减少建筑能耗，改善能源结构，将是实施我国可持续发展战略的一个强有力的保证。

关键词：太阳能；太阳能集热器；清洁能源

中图分类号：p754.1 文献标识码：a 文章编号：

1. 太阳能利用的主要形式

世界太阳能大会于1999年曾经明确提出，未来世界太阳能科技发展的两大基本趋势：一是光与电结合，充分依靠太阳能来制造电能，如现有的光伏产业；二是太阳能与建筑的结合，如建筑用太阳能热水器、建筑用太阳能制冷制热空调等建筑应用。

1.1太阳能发电

美国科学家cheoin和pearon于1954年成功研制出硅光电池。太阳能电池的研发成功是太阳能利用过程中的一个重大突破，世界各国对此项目的研究都非常积极。太阳能电池的发电原理是利用硅等半导体的量子效应，直接把太阳的光能转变成电能。

太阳能电池所产生的电力可用于微波通讯、铁路信号灯、灯塔航标、石油管道的阴极保护、农田灌溉水泵、家电、牧区电围栏等各个方面。近10年来，太阳能电池的应用日渐广泛。

1.2太阳能集热器

在太阳能集热器的应用中，太阳能热水器是最成熟、应用最广

泛、产业化发展最快的领域。 100多年前，在美国诞生了世界上第一台太阳能热水器（闷晒式）。 20世纪70年代末，全世界约有300万台太阳能热水器。 80年代，日本、澳大利亚、美国、以色列和希腊等国家出现新兴的太阳能热水工业，其中以色列太阳能热水器的普及率已达70％。我国第一台太阳能热水器出现在1958年。进入90年代，我国建立了全玻璃真空集热管工业，极大推动了我国太阳能热水器推广和应用。

1.3太阳能制冷空调系统

这种系统兼有供暖、供冷的功能，在过渡季节还能提供生活热水。目前，较为普遍的太阳能制冷空调系统的形式有溴化锂—水吸收式和固体吸附式。

1.3.1固体吸附式制冷循环的工作原理

利用太阳能作为热驱动源的固体吸附式制冷系统。它由太阳能供热的吸附床、冷凝器、蒸发器、阀门、贮液器组成。吸附床由吸附床保温材料、玻璃盖板、金属传热片、吸附剂、制冷剂通道组成。白天，处于环境温度的吸附床被太阳能集热器加热，吸附床内的压力不断升高，在恒压条件下吸附器中的吸附制冷剂继续受热直至温度达到最大解析温度。与此同时，被吸附的制冷剂不断地脱附出来，并在冷凝器中冷凝，冷凝下来的液体进人蒸发器中。傍晚到夜间，吸附床随太阳日照的消失逐渐冷却，相应的内部压力下降到相当于蒸发温度下工质的饱和压力，蒸发器中的冷凝液体因压强骤减而沸腾，从而开始蒸发制冷的过程，蒸发出来的气体进入吸附床被吸附，

进入下一天循环。

1.3.2太阳能吸收式制冷循环

1960年，世界上第一套太阳能氨－水吸收式空调系统在美国建成，制冷能力为5冷吨。 70年代以后，我国也开始进行太阳能制冷空调的研究，研制成了几台小型实验性制冷机，其中有氨—水和溴化锂—水，并先后建成几套小型空调系统。

典型的溴化锂吸收式太阳能制冷空调系统。它实际上是由一套太阳能热水系统和一台溴化锂水吸收式制冷机复合而成。为保证该空调系统的有效运行，热水温度应达到75℃以上，最好能在85℃以上。为此，系统增加了一台辅助锅炉以补充太阳能不足时系统的用热要求。

2.太阳能集热器安装在不同建筑部位设计时应注意的问题

2.1太阳能集热器安装在平屋面上

①互不遮挡,保留足够的间距,排列整齐有续。②屋面设计时应充分考虑太阳能热水系统所增加的荷载,屋面应设支架或基座,使之与建筑物锚固牢靠。③固定太阳能集热器的预埋件应与建筑结构层相连,防水层需包到支座的上部,地脚螺栓周围要加强密封处理。

④屋面设置上人孔,最好做成上人屋面。⑤管线穿屋面时,应预埋防水套管,做好防水构造处理。

2.2太阳能集热器安装在坡屋面上

①在向阳的坡屋面上顺坡镶嵌或架空设置。②坡屋面坡度的选择宜等于太阳能集热器接受阳光的最佳角度,即当地纬度±10度。

2.3太阳能集热器安装在外墙面上

①太阳能集热器设置在墙面上,建筑设计时应特别注意,在保证建筑功能的前提下,应尽量安排好位置、与墙面的比例、装饰材料的颜色、分格等,使之形成有机结合。②充分考虑太阳能集热器的荷载。③填充墙上不易安装太阳能集热器,如安装,必须增设构造柱或梁。④低纬度地区设置在墙面上的太阳能集热器应有一定的倾脚。⑤管道穿墙一定要设防水套管。⑥为太阳能集热器的安装维修提供安全便利的条件。同时应设防护设施,避免因集热器构件脱落砸伤人员。

2.4太阳能集热器安装在阳台栏板上

①充分考虑太阳能集热器的荷载。②安装太阳能集热器的阳台栏板应采用实体栏板。③太阳能集热器支架应与阳台栏板预埋件牢靠连接。④低纬度地区设置在阳台栏板上的太阳能集热器应有一定的倾脚。⑤为太阳能集热器的安装维修提供安全便利的条件。同时应设防护设施,避免因集热器构件脱落砸伤人员。

2.5太阳能集热器安装在女儿墙上

①女儿墙或坡檐部位应充分考虑太阳能集热器的荷载。②太阳能集热器支架应与预埋件牢靠连接。③低纬度地区太阳能集热器应有一定的倾脚。

另外,太阳能集热器也可安装在建筑廊架、遮阳板、屋顶飘板等建筑允许并能充分接受阳光部位。

3. 进一步发展的应对措施

3.1政府制定规范，科学引导

近年来，大连、东营、通辽、包头等城市的住宅建设管理部门，对城市建筑物安装太阳热水器提出了一些具体的要求与规定。这些城市的规定与要求，从表面上看来的确给企业、销售商和用户带来一些麻烦，但从长远观点和深层次来看，却是为了完善并保证其得到更好的发展。有关部门应进一步完善相应的标准法规，由建筑师和太阳能方面的专家共同研究，制定太阳能产品与建筑结合的相关技术标准和规范。使建筑设计、产品开发和建筑施工的都进入规范化的轨道。

3.2建筑与太阳能利用的一体化设计

在建筑设计之初必须要求同步进行太阳能利用系统的设计。为了不影响建筑的美观，可对建筑立面设计作相应的处理。在处理视觉的初期，认为将集热器隐藏在看不到的位置，如沿平屋顶的中心线。

在设计中要在满足建筑造型的前提下，还要考虑太阳能热水器的运行负荷，预埋的构件满足集热器安装的强度要求，并做好防水处理。其次要预留管道井，设置配水管道，因地制宜选择合适的辅助加热（换热）设备和合理的控制手段。

3.3提高太阳能产品的技术水平和适应性

要加强科研攻关，解决产品中存在的档次低、系统运行可靠性差和使用操作复杂的技术难题。开发产品要充分考虑屋顶、阳台和南立面等建筑部位的特点，同时增强产品的适应性和通用性，并能