淺析太陽能在建筑上的應(yīng)用
近年來在低碳之風(fēng)勁吹的大背景下,建筑低碳也成為社會各界普遍關(guān)注的熱點。目前我國建筑能耗占總能耗的30%,單位建筑面積采暖能耗為發(fā)達(dá)的3倍，每年新建建筑中約95%是高能耗建筑。因此,建筑行業(yè)低碳減排水平的提高,對提高整個國民經(jīng)濟的低碳水平意義重大。盡管太陽能熱利用產(chǎn)業(yè)有了國家扶持的利好政策，搭上了太陽能家電下鄉(xiāng)的快車，但是近兩年在房地產(chǎn)工程開拓之路上，依然難以為眾多開發(fā)商所接受，主要原因是開發(fā)成本（建設(shè)太陽能建筑每平方米需增加成本230元）的增加不能帶動房屋銷售，再加上現(xiàn)有的太陽能產(chǎn)品壽命短，維修成本高，這些都會使開發(fā)商積極性不高。但在未來15年，國內(nèi)城市化進(jìn)程仍將高速增長，太陽能行業(yè)的市場重心將逐步由農(nóng)村轉(zhuǎn)向城市，這將給房地產(chǎn)開發(fā)企業(yè)帶來無限商機。
太陽能是上清潔、儲備豐富的可再生能源。一般來講，太陽能在建筑上的應(yīng)用有供電利用和光熱利用。
1.供電利用就是太陽能發(fā)電，分為熱發(fā)電和光伏發(fā)電，熱發(fā)電就是把太陽的光反射，用反射鏡來聚焦陽光，在聚焦點上產(chǎn)生蒸汽，由蒸汽來通過汽輪機帶動汽輪發(fā)電機來發(fā)電，所以它和一般熱發(fā)電機一樣，只是產(chǎn)生蒸汽的方式不同；而光伏發(fā)電就是利用太陽能電池的光伏效應(yīng)，直接把太陽能轉(zhuǎn)換成電能，這種方式在建筑上較為常用，如一些草坪燈、庭院燈、路燈等。
2.光熱利用就是把太陽能轉(zhuǎn)換成熱能，提供生活熱水，它主要包括兩部分：一是集熱部分，二是末端用熱部分，根據(jù)用熱部分的不同又分為太陽能熱水、太陽能供熱和太陽能制冷。
①太陽能熱水目前應(yīng)用較為普遍，其中使用的太陽能集熱器可大體分為兩類：平板型太陽能集熱器和真空管型太陽能集熱器，其中平板型太陽能集熱器由吸熱板、蓋板、保溫層和外殼四部分組成，吸熱板采用的涂層主要有涂料涂層、陽極氧化涂層、黑鉻涂層及磁控濺射涂層；真空管型又分為全玻璃真空管、U型管式真空管、金屬熱管式真空管和玻璃熱管等多種形式。在太陽能與建筑結(jié)合項目中，平板型太陽能集熱系統(tǒng)以其壽命長、性能穩(wěn)定、承壓運行、易與建筑結(jié)合等特點，受到了房地產(chǎn)開發(fā)商及設(shè)計單位的青睞。太陽能工程系統(tǒng)設(shè)計形式有多種，就住宅建筑來說常用的系統(tǒng)有四種：家用太陽能熱水器、陽臺壁掛太陽能熱水器、集中集熱-集中儲熱的太陽能熱水系統(tǒng)以及集中集熱-分戶儲熱的太陽能熱水系統(tǒng)。
② 近年來除太陽能熱水廣泛利用外，太陽能采暖系統(tǒng)也較為普遍，它是指以太陽能作為采暖系統(tǒng)的熱源，利用太陽能集熱器將其轉(zhuǎn)換為熱能，供給建筑物冬季采暖和全年其他用熱系統(tǒng)。太陽能采暖分為主動式和被動式兩種，被動式太陽能采暖通過建筑的朝向和周圍環(huán)境的合理布置，內(nèi)部空間和外部形體的巧妙處理，以及建筑材料和結(jié)構(gòu)構(gòu)造的恰當(dāng)選擇，使建筑物在冬季能充分收集存儲和分配太陽輻射熱；主動式主要由太陽能集熱系統(tǒng)、蓄熱系統(tǒng)、末端供熱采暖系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)和其他能源輔助加熱、換熱設(shè)備集合構(gòu)成。相比于被動式，其供熱工況更加穩(wěn)定，但投資費用也增大，系統(tǒng)更加復(fù)雜。隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，主動式太陽能采暖開始大規(guī)模應(yīng)用。太陽能由于熱密度較低，集熱溫度很難達(dá)到較高水平，普通散熱器熱媒溫度要求70℃以上，而太陽能系統(tǒng)不易達(dá)到該出水溫度要求，因此，通常采用地板輻射采暖的末端供熱方式，地板采暖所需要的低溫?zé)崴?5～55℃之間，正好是太陽能集熱器所能提供的適合溫度。
③所謂太陽能制冷，就是利用太陽能集熱器為吸收式制冷機提供其發(fā)生器所需要的熱媒水。在夏季，被集熱器加熱的熱水先進(jìn)入儲水箱，當(dāng)熱水溫度達(dá)到某值時，由儲水箱向制冷劑提供熱媒水；從制冷劑流出并已降溫的熱水流回儲水箱，再由集熱器加熱成高溫?zé)崴恢评錂C產(chǎn)生的冷媒水通向空調(diào)箱，以達(dá)到制冷空調(diào)的目的。當(dāng)太陽能不足以提供高溫?zé)崦剿畷r，可由輔助鍋爐補充熱量。但是目前此系統(tǒng)的初投資偏高，僅適用于層數(shù)不多的建筑，且只適用于單位的空調(diào),存在局限性。為了進(jìn)一步推廣太陽能空調(diào)技術(shù)，相信在和社會的大力支持下，緊緊依托太陽能熱水器這個成熟的大市場，未來太陽能空調(diào)技術(shù)也有廣闊的應(yīng)用前景。
目前，國內(nèi)建筑能耗占全社會總能耗的比重比較大，熱水、空調(diào)和采暖能耗占建筑能耗的65%左右，而綜合利用太陽能，太陽能熱水可補充15%的建筑能耗，采暖、制冷系統(tǒng)可解決50%的建筑能耗，光伏發(fā)電可節(jié)約30%的建筑能耗，就可建成理想的零能耗房。所謂太陽能與建筑一體化是將太陽能利用設(shè)施與建筑有機結(jié)合，利用太陽能集熱器替代屋頂覆蓋層或替代屋頂保溫層，既消除了太陽能對建筑物形象的影響，又避免了重復(fù)投資，降低了成本。太陽能與建筑一體化是二十一世紀(jì)太陽能技術(shù)發(fā)展的方向，也是一個建筑節(jié)低碳場的亮點。太陽能與建筑一體化技術(shù)有以下幾個特點：
1. 把太陽能的利用納入環(huán)境的總體設(shè)計，把建筑、技術(shù)和美學(xué)融為一體，太陽能設(shè)施成為建筑的一部分，相互間有機結(jié)合，取代了傳統(tǒng)太陽能的結(jié)構(gòu)所造成的對建筑的外觀形象的影響；
2.利用太陽能設(shè)施完全取代或部分取代屋頂覆蓋層，可減少成本，增加效益；
3.可用于平屋頂或斜屋頂，一般對平屋頂而言用覆蓋式，對斜屋頂用鑲嵌式;
4.太陽能熱水器完全納入建筑部品體系，成為建筑體系不可分割的一部分，與建筑同步設(shè)計、同步施工、同步后期物業(yè)管理。
綜上所述，隨著國家對節(jié)低碳排的日益重視，目前部分地區(qū)建筑節(jié)低碳減排指標(biāo)已經(jīng)列入考核，太陽能與建筑一體化已經(jīng)有強制進(jìn)入主動解決，這就給房地產(chǎn)開發(fā)企業(yè)一個明確的信號，未來幾年在相關(guān)政策的扶持下，新開發(fā)的項目須引入太陽能利用系統(tǒng)，只有這樣真正意義上的節(jié)低碳能大幅度的被體現(xiàn)。