新能源及可再生能源利用

太阳能在建筑中的应用

范乐乐

(哈尔滨工业大学)

摘要：随着社会的发展,建筑对电、热、冷的需求越来越多，同时对环境的要求越来越高, 然而要维持良好的生活环境，则需要消耗大量的能源，所以对于目前能源和环境污染的双重压力下，太阳能作为一种取之不尽且无污染的可再生能源，已经成为当前国际能源开发利用中的一个新热点。本文介绍了太阳能光伏发电、太阳能热水、太阳能采暖和太阳能制冷等在建筑中的应用。

关键词：可再生能源,太阳能光伏发电,太阳能热水,太阳能采暖,太阳能制冷The application of solar energy in construction

Fan lele

(Harbin Institute of Technology)

Abstract With the development of society, the need of electricity, heat and cold become more and more in construction,while more and more people are paying attention to environment.However,If we want to maintain a good living environment,we will consumes a lot of energy.Under the pressure of energy and environmental pollution , solar energy as an inexhaustible, renewable and no pollution energy,has become a new hotspot to international energy development and utilization. This paper introduces solar photovoltaic, solar hot water, solar heating and solar energy refrigeration application in construction.

Keywords: renewable energy，solar photovoltaic，solar hot water，solar heating，solar energy refrigeration

绪论

建筑作为人类的基本居住空间，它对人类的生活环境有着直接、重要的影响，居住空间环境的优劣直接影响着人们的生活质量，然而要维持良好的生活环境，则需要消耗大量的能源，对于目前能源和环境污染的双重压力下，太阳能作为一种取之不尽且无污染的可再生能源，已经成为当前国际能源开发利用中的一个新热点。

建筑作为人类日常生活所必需的物质载体，每年消耗着大量的能源，占一个国家总能耗的30%~40%，因此建筑节能和在建筑中使用太阳能关系到一个国家和社会的可持续发展的重大问题。

随着社会的发展,建筑对电、热、冷的需求越来越大，同时对环境的要求越来越高,太阳能在建筑中应用，满足了以上需求。太阳能应用在建筑中的方式主要包括太阳能光伏发电、太阳能热水、太阳能采暖和太阳能制冷等。

1.太阳能光伏发电

传统上,电能产生的方式常用间接的方式。如火力发电用煤或石油作为能源，将化学能转换成为热能，产生蒸汽后推动汽轮机再带动发电机发电。然而太阳能发电系统是指把太阳能直接转换成为电能，作为商用、民用等方面的电源，这种方式是直接能源转换，也是新能源中最具有代表性的一种能源。太阳能发电系统是直接利用能量转换，由于无需化石燃烧，所以对环境污染少；又因为不存在运动部件，所以噪声小，可以尽可能的接近居民区、办公楼，适用于建筑中中使用。

在建筑物上安装光伏发电系统的初衷是利用建筑物的光照面积发电，既不影响建筑物的使用功能，又能获得电力供应；由于光伏发电系统装设在建筑物上，接近电力负荷,无需额外的输电投资,也减少了输电过程的电能损失;而且光照强度与负荷强度是吻合的,有调峰的功效,可谓一举多得。

建筑光伏系统可以分为建筑附加光伏系统(BAPV)和建筑集成光伏系统(BlPV)两种[1]。

建筑附加光伏系统(BAPV)把光伏系统安装在建筑的屋顶或外墙上，建筑物作为光伏组件的载体,起到支撑作用。光伏本身并不作为建筑的构成，也就是说，如果拆除光伏系统后,建筑物仍能正常使用。

建筑集成光伏系统(BIPV)是指将光伏系统与建筑物集成在一起，光伏组件成为建筑结构不可分割的一部分，如光伏组件与屋面一体化、光伏组件与幕墙一体化、光伏瓦、光伏与遮阳装置一体化等；如果拆除光伏系统则建筑本身就不能正常使用。把光伏组件做成建材，必须具备建材所要求的几项条件，如坚固耐用、保温隔热、防水防尘、适当的强度和刚度等性能。建筑集成光伏系统是建筑光伏系统的更高级应用，光伏组件既作为建材又能够发电，一举两得，可以部分抵消

光伏系统的成本,有利于光伏系统的推广。

建筑光伏的几种应用形式如下:

(l)光伏组件与建筑屋顶一体化

由于建筑屋顶是太阳光直射区域，日照时间最长、太阳能辐射强度最大，因此在屋顶安装光伏组件最能充分利用太阳能；光伏组件与屋顶一体化设计，可以减少在高层建筑中风对光伏组件的影响；光伏组件材料吸收太阳能，屋顶无需隔热材料。因此，与建筑屋顶一体化的大面积光伏组件的使用，不但节约了成本,还美观了建筑,更有效的利用了屋顶的复合功能。

太阳能瓦是光伏组件与屋顶的另外一种一体化形式。它可以像瓦片一样直接铺在屋面上，不需要安装任何支架。太阳能瓦的创新之处在于使光伏系统和建筑屋顶成为一体、密不可分、达到了真正意思上的建筑一体化。

(2)光伏组件与墙体一体化

除了屋顶之外，建筑物与太阳光接触最多的就是外墙尤其是在高层建筑中。可采用各种墙体构造和材料，将光伏组件布置在建筑物的外墙上，来合理的利用外墙接收的太阳光。这样不但可以利用太阳能发电，而且还能有效降低建筑墙体的温度,从而降低建筑室内空调冷负荷。

(3)光伏幕墙

光伏幕墙将光伏组件集成到玻璃幕墙之中，突破了传统玻璃幕墙的单一维护功能，把以前被当作有害因素而屏蔽在建筑物表面外的太阳光,转化为电能被人类利用，同时这种复合材料不多占用建筑面积，特殊的装饰效果使建筑物更显美观。

(4)光伏组件与遮阳装置一体化

光伏组件与遮阳装置的一体化是在不影响建筑美观的同时又合理的利用太阳能，节约了空间，真正实现了建筑节能、环保的设计理念。可应用在一般建筑和停车场中。

2.太阳能热水系统

太阳能热水系统是利用温室原理，将太阳能转换成为热能，并向冷水传递热量,从而获得热水的一种系统。太阳能热水系统由集热器、蓄热水箱、循环管道、支架、控制系统及相关附件组成，必要时需要增加辅助热源。