太陽能建筑的應(yīng)用與發(fā)展
1建筑節(jié)能的范疇
建筑節(jié)能,是指民用建筑在規(guī)劃、設(shè)計、建造和使用過程中,通過采用新型的節(jié)能電力電氣設(shè)備和新型墻體材料,執(zhí)行建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn),加強(qiáng)建筑物用能設(shè)備的運行管理,合理設(shè)計建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能,提高采暖、制冷、照明、通風(fēng)、給排水和通道等電力電氣設(shè)備系統(tǒng)的運行效率,以及利用可再生能源,在保證建筑物使用功能和室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量的前提下,降低建筑能源消耗,合理、有效地利用能源的活動。
建筑節(jié)能體系(圖1)可以從兩個大方面來考慮:建筑本體節(jié)能和建筑設(shè)備節(jié)能。建筑本體節(jié)能主要體現(xiàn)在建筑規(guī)劃、設(shè)計、施工過程中,判斷節(jié)能與否主要看建筑是否采用新型節(jié)能建材、是否因地制宜利用自然能源,尤其是可再生能源,以及節(jié)能材料和可再生能源的使用率等等。建筑的設(shè)備節(jié)能則貫穿建筑的使用過程,涉及管理、優(yōu)化和改造等細(xì)節(jié)方面,從空調(diào)、給排水、衛(wèi)生、照明、電氣等末端設(shè)備入手,挖掘節(jié)能潛力,創(chuàng)造節(jié)能效果。
太陽能是典型的可再生能源,太陽能與建筑的結(jié)合體現(xiàn)在建筑的本體節(jié)能方面,但同時太陽能設(shè)備作為建筑設(shè)備的一種,在管理節(jié)能方面也具一定潛力。
太陽能建筑的概念
太陽能建筑(Solar Building),即用太陽能(Solar Ener-gy)代替部分常規(guī)能源,為建筑物和居民提供采暖、熱水、空調(diào)、照明、通風(fēng)、動力等一系列功能,以滿足或部分滿足人們的生活和生產(chǎn)的需要。所謂的太陽能建筑,其利用太陽能的最高境界是“零能耗”,即建筑物所需的全部能源供應(yīng)均來自太陽能,常規(guī)能源消耗為零;從而真正做到環(huán)保清潔、綠色生態(tài);谝陨蠈μ柲芙ㄖ亩ㄐ苑治,太陽能建筑的特點可以概括為3條:1)既舒適義健康;2)節(jié)約一次能源;3)減少對環(huán)境的破壞和污染。
太陽能建筑的典型建筑結(jié)構(gòu)類型
太陽能建筑的宗旨是在不破壞建筑立面的前提條件下,注重太陽能系統(tǒng)的安全性、實用性和智能性。然而,在太陽能與建筑的結(jié)合問題上,綜合各方面考慮,目前仍存在諸多問題。
1)太陽能產(chǎn)品制造商,往往只強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的功能,而忽視了建筑的特點與要求,使太陽能產(chǎn)品與建筑物成為兩個獨立的部分;太陽能產(chǎn)品由于沒有與建筑設(shè)計相結(jié)合,因此會破壞原有建筑的整體外觀形象,進(jìn)而破壞環(huán)境;而且目前的太陽能產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一,建筑設(shè)計師即使在設(shè)計中考慮使用太陽能產(chǎn)品,也很難將太陽能產(chǎn)品有機(jī)地融人到設(shè)計中,使太陽能產(chǎn)品成為建筑設(shè)計中的“雞肋”。
2)建筑設(shè)計院,仍有不少建筑設(shè)計師缺乏綠色生態(tài)的理念,根本不考慮太陽能及其他綠色能源的使用,造成太陽能產(chǎn)品大都在建筑施工過程中臨時安裝,即“事后狀態(tài)”下安裝,結(jié)果影響到建筑群體,筆耕文化推薦期刊,甚至整個城市的建筑風(fēng)貌。
3)政府規(guī)劃機(jī)構(gòu),往往不能夠?qū)⒕G色環(huán)保的理念和相關(guān)政策很好結(jié)合。雖然江蘇地區(qū)已出臺12層以下民用建筑必須安裝太陽能熱水器的強(qiáng)制性政策,但由于其它相關(guān)配套設(shè)施、標(biāo)準(zhǔn)的不完善,尤其是太陽能施工驗收標(biāo)準(zhǔn)一塊,仍存在爭議點。在一定程度上影響了太陽能產(chǎn)品的生產(chǎn),導(dǎo)致推廣效果不好、范圍不廣。
針對以上問題,解決方案如下:(I)太陽能產(chǎn)品的生產(chǎn)商應(yīng)更多地了解建筑設(shè)計的需求,開發(fā)推出多款適合建筑結(jié)構(gòu)利用的系列和型號;(2)建筑師在設(shè)計初期,即將太陽能系統(tǒng)包含的所有內(nèi)容都當(dāng)作建筑不可或缺的元素加以考慮,使之成為建筑組成的一部分;(3)加強(qiáng)太陽能產(chǎn)品生產(chǎn)商、建筑師、政府機(jī)構(gòu)的交流與溝通,從設(shè)計階段即將太陽能產(chǎn)品與建筑真正的融為一體,并配以后期的政府激勵政策、規(guī)范的市場引導(dǎo)機(jī)制,太陽能產(chǎn)品一定可以在建筑節(jié)能中發(fā)揮更大作用。在各領(lǐng)域的合作之下,太陽能建筑必將達(dá)到完美與和諧的統(tǒng)一。太陽能系統(tǒng)與建筑設(shè)計一體化的設(shè)計思路,也將得以持續(xù)和發(fā)展。
4太陽能建筑的典型應(yīng)用模式
太陽能的應(yīng)用,從技術(shù)途徑看,主要分為光一熱轉(zhuǎn)換技術(shù)和光一電轉(zhuǎn)換技術(shù);從具體應(yīng)用范圍看,主要有太陽能熱水供應(yīng)、太陽能地板采暖、太陽能溫水游泳池、太陽能空調(diào)、太陽能路燈等5大系列。到目前為止,太陽能光一熱轉(zhuǎn)換技術(shù)發(fā)展已較為成熟,不僅可以提供人們生活所需熱水,還可解決取暖等問題;太陽能光一電轉(zhuǎn)換具有較高的技術(shù)成分,發(fā)展與應(yīng)用量較小,但是隨著光電轉(zhuǎn)化技術(shù)的進(jìn)一步成熟,以及太陽能光一電板成本的進(jìn)一步降低,太陽能應(yīng)用必將具有更廣泛的空間和發(fā)展市場。
5太陽能建筑的應(yīng)用前景
1)應(yīng)用空間大
我國具有豐富的太陽能資源,在正常發(fā)展和生態(tài)驅(qū)動發(fā)展兩種模式下,預(yù)測2050年我國太陽能利用在總能源供給中分別占4.7%和10%。目前我國太陽能熱水器的保有量已超過6 001)萬mz,而此數(shù)據(jù)的太陽能建筑僅占所有建筑1%
2)環(huán)保節(jié)能
根據(jù)美國環(huán)境總署EPA的統(tǒng)計數(shù)據(jù)、目前世界各國建筑能耗中排放的:約占全球排放總量的30%-40%。而人們對未來:在大氣中含量的預(yù)計是,如果不采取任何措施,50年后大氣中:的含量將會達(dá)到現(xiàn)在的3.5倍。眾所周知,國家推廣太陽能的目的是為了環(huán)保節(jié)能,而環(huán)保節(jié)能在另外一層意義上說就是盡量減少:的排放。換個概念,使用太陽能減少:排量與綠地吸收的效果相一致。據(jù)科學(xué)計算,可以總結(jié)出如下等式:1 m=的太陽能集熱器“95.39 kg標(biāo)煤產(chǎn)生的熱量之70.11 kg =19.475 m2的草坪吸收力=0.779 m2的落葉喬木吸收力==1.5 m2的綠地吸收力。從以上數(shù)據(jù),我們可以明顯地看出建筑應(yīng)用太陽能的環(huán)保節(jié)能效應(yīng)。
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