太阳能作为绿色能源在建筑中的应用研究

胡兴华

摘要：太阳能是一种绿色可再生能源，也是人类生活、社会发展最理想的能源之一。太阳能具有无污染、无噪音以及安全环保等特征，既是未来最具有发展潜力的新型能源，也是未来全球能源结构的主流方向之一。长期以来，我国一直致力于开发和利用太阳能，将太阳能应用到整个建筑领域之中，从而降低建筑耗能。建筑耗能是我国三大耗能之一，90%以上的建筑都属于高能耗建筑，加之我国人口基数较大，人均能源占有量远低于世界水平。虽然经济发展比較快，但是能源消耗的速度以及用量更多。

关键词：太阳能;绿色能源;建筑;应用

1节能技术在绿色建筑工程中的应用重要性

绿色建筑本质上是一种以节能环保为核心内容的新型建筑，它以高效节约资源、有效整合人、建筑与环境关系的优势为基础。其最终目标是提高建筑质量。它需要严格的设计方案，高水平的节能建筑技术和高水平的建筑材料，如使用水循环系统、太阳能、大气能源等新技术，高效、适宜的居住空间，人与自然和谐共处。采用节能技术可以降低建筑能耗，减少建筑垃圾的产生，减少建筑噪声污染，降低建筑成本。有利于保护资源环境，提高企业经济效益，促进建筑业健康可持续发展。

2节能技术在绿色建筑中的应用现状

为了尽量减少建筑物的初期建设投资，目前我国大部分建筑物的能源消耗偏高，因此，国内致力于降低建筑能耗的学者，把大部分的研究精力投放于将楼宇的实际情况和具体的节能技术相结合，并针对遇到的问题给出具体的改造方案。这对建筑进行节能改造是大势所趋，部分地区政府也会提供一定的资金补贴用于建筑节能改造项目。

我国很多的学者已经对国内有关建筑节能的情况做了相关的调研和总结。郭霞、刘玉明等人以北京市为例，总结了目前北京市既有建筑节能改造的现状，并将节能改造中存在的问题进行分析，提出通过制定和完善地方性建筑节能法规以及实施超额定能耗加价收费的制度进一步降低建筑能耗，实现从高能耗建筑到低能耗建筑的转型。

田顺、曲继晓调研了寒冷地区公共建筑节能现状，收集了550个样本建筑的能耗值，样本类型中以酒店和办公建筑居多。对寒冷地区公共建筑的能耗值做出统计，发现大部分既有公共围护结构并不能达到现有的节能标准，且对这些既有建筑进行全面改造难度很大。通过建立DeST模型，对既有公共建筑物的围护结构进行改造并通过计算分析围护结构节能改造方案的可行性，降低了公共建筑物的能耗值。分析研究寒冷地区改造既有公共建筑物三类典型围护结构的潜力，找出对于该类地区节能改造的重点，为寒冷地区公共建筑物节能改造提供参考和方向。

卢双全对既有建筑节能改造进行了外部性分析，并研究我国现有的对于建筑节能改造的激励政策，阐述了既有建筑节能改造可以对环境起到很好的保护作用，并且有利于我国能源的长期发展。主要对建筑节能的外部性原理以及节能技术进行了研究，并给出了一些能够促进建筑改造的激励政策。

尹婧主要针对围护结构、太阳能利用等方面的节能方案进行研究，给出在建筑节能技术领域的未来发展方向。通过对建筑物具体的围护结构进行节能分析，针对不同的围护结构给出了不同的节能方案，并研究了有关节能技术在建筑设备中的应用，全方位描述了建筑物内外各方面节能技术的应用。

3太阳能促进绿色建筑发展的有效措施

3.1太阳能采暖

太阳能的利用不止可以给建筑供应生活用水，还可以进行冬季的采暖。太阳能低温水地板辐射系统，以新疆地区为例，新疆地区冬季漫长，但是太阳能资源十分丰富，由于新疆地区的农户常年以烧煤为主进行采暖，所以使用太阳能低温水地板辐射系统不仅可以减少化石能源的消耗，还可以减少污染，提高清洁能源的利用。太阳能集热系统是开式集热系统，通过通气管与大气相连来维持压力的恒定。集热器中流过的介质采用能耐严寒的防冻液，通过补水箱保证集热器的流体介质是满运作状态。太阳能集热系统中太阳能集热器采用热管式真空管太阳能集热器，因为平板集热器会产生导热和对流散热两种热损失的形式，而真空式不仅可以避免这样的形式，还可以提高集热器的抗冰雹的破环能力。集热屋面式太阳能采暖系统，是把集热器放到向阳的屋面，通过对流动的冷空气进行加热而进行采暖，但是这样的系统会受到天气的影响，比如被称为雾都的成都就不适合采用太阳能系统，这种屋面式的系统在冬季可以进行供暖，在夏季的夜晚对建筑内部可进行降温，以内蒙古工业大学建筑馆图书馆门口为例，虽然不是一个完整的太阳能供热系统，但是在门口搭建了一个类似于这样系统的一个玻璃房通过对太阳能的利用，在夏季可以明显地感觉到在不用开空调的情况下也很凉爽，冬季图书馆门开着仍然感觉不到冷，不仅可以节约电的消耗，而且可以满足人们所需的舒适度，但是集热屋面式系统需要设置辅助热源，因为一旦冬天有积雪的覆盖，供热效果会受到很大的影响，但是去年在北京大兴的一座近能零耗建筑采用的集热屋面式供热系统，加装了光伏发电技术，不仅可以供应日常生活的用电而且在有积雪覆盖的时候，还可利用电加热对屋顶的积雪进行消融，从而直接避免了积雪的影响。自然循环式太阳能采暖系统是不需要外部动力介入而进行的一种冷热水热量自然交换的形式，该系统利用的是热水自动上升，冷水自动下降的原理，使冷热水进行自然的循环，该系统结构简单，不需要加装水泵，不仅节约电能而且初投资也小适用于采暖负荷小的建筑，而强制循环式太阳能采暖系统，该系统是热水和冷水为两个循环，冷热水热量在换热器进行交换，水的循环通过水泵提供的动力来循环，这种系统的优点是效率高，换热效果好，而且更加的节能环保。

3.2实现主动式和被动式太阳能建筑

绿色建筑中，太阳能建筑采暖主要分为主动式、被动式这两种。前者是利用专门的集热设备获取、储存、利用太阳能，将热媒以热量的形式通过供暖设备供应到建筑内的每一户上，实现资源的合理分配。然而，由于太阳能还无法实现持续性采集与转换，还需要使用辅助系统来保证太阳能采暖的连续性与稳定性，正是因为主动式太阳能建筑采暖其设计建设过于复杂，技术要求较高，才会出现投入成本大且维护费用高等情况。在此背景下，可以提倡被动式太阳能建筑，在不使用其他辅助能源的情况下，建造过程中合理布置好建筑方位以及建筑构件，改变自身构造从而避免追加常规能源来调节室内气温，其集热方式以及运行维护费用、造价等都能满足人们的心理预期，节能效果也最为显著。因此，为促进绿色建筑发展，太阳能在建筑中的应用，应以被动式太阳能建筑为主，主动式太阳能建筑采暖为辅，有效使用高效隔热材料、储能材料等，合理储存照射进建筑内部的太阳能，提高太阳能技术推广的可行性。

3.3推进光伏建筑一体化

太阳能在建筑中的应用，最为关键的一部分，就是实现光电转化。实现光伏建设一体化，则是将常规的光电材料附加到建筑物上，使得太阳能光电池与建筑围护结构、建筑材料有机融合。在利用屋顶、侧墙以及窗户安装光电转换装置的同时，将电池作为建筑的维护结构，与建筑构建成一个整体，有机的结合体，从而最大化地利用光电转换实现建筑供能。

3.4选择更优的节能材料

施工队对绿色建筑材料选择的最基本依据的分析表明，大多数材料都过于安全。其目的是尽量减少建筑材料对建筑施工的负面影响，进一步提高建筑工程的安全性。环保材料对材料本身的要求比施工效率高。最明显的是建筑材料的使用和使用程度。一般不选用一次性建筑材料。总之，大多数绿色建筑材料不含污染物，可重复使用。一个主要特点是加强对人类健康的保护。绿色建材不选择一次性使用的建材，这不仅会增加项目融资压力，而且对我国建筑业的可持续发展也非常不利。这很容易造成不必要的资源浪费，在很大程度上节约了建筑施工资源，甚至促进了建筑工程的创新。绿色建筑材料与建筑的使用，在很大程度上取决于我国现代社会对小康化生活水平的提高，增强生态观念在建筑材料选择上的合理调整，以及大多数建筑工程的可持续发展。建筑是以人们的生活为中心，从扩大、选择绿色建筑材料，在很大程度上取决于他们的健康和心理需求，建筑的重心几乎完全是绿色建筑。对于既具有生态功能又具有生态功能的建筑材料，最常用和最有效的两类是墙体材料和新型材料。墙体材料和新材料是建筑中两种绿色建筑材料中最重要的原材料，但新材料的两个层次的成分往往对建筑提出更高的要求。

结语

总之，绿色建筑逐渐受到人们的欢迎和重視。在建筑业未来的发展中，必然会出现更节能的技术，建筑业将在节能环保的方向上不断完善和优化。积极改进创新，加强节能新技术应用，加强施工过程控制，杜绝浪费，严格规范施工质量。全面提高绿色建筑的整体建设水平。

参考文献：

[3]田顺，曲继晓.寒冷地区既有公共建筑节能现状及改造技术研究[J].区域供热，2016（5）：49-55.

[4]卢双全.建筑节能改造的外部性分析与激励政策[J].建筑经济，2007（4）：43-46.

[5]尹婧.中国建筑节能关键技术应用与发展趋势[J].科技与创新，2020（22）：6-9.