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摘 要：随着人类社会的可持续发展，可再生能源对于保证能源供应和环境改善具有十分重要的战略意义。太阳能是自然界最丰富的可再生能源。目前太阳能的利用技术已是当今世界各国索取新能源和利用新能源，进行节能、环保的重要研究项目之一。本文论述了太阳能建筑的定义及其在我国住宅建设中的作用，并对太阳能建筑利用的发展前景进行了展望。
关键词：太阳能；太阳能建筑；住宅建筑；新能源
随着社会和科技的持续发展，能源问题与环境问题一样，已经成为影响中国社会经济发展的关键因素，发展可再生能源对于我国保证能源供应和环境的改善都具有十分重要的战略意义。太阳能是优质的可再生能源，我国的太阳能资源非常丰富。近年来我国在太阳能利用方面有了一定的基础，特别是在太阳能建筑应用方面，太阳能建筑在调整住宅能耗结构、保障建筑能源安全，降低温室气体排放、保护大气环境，解决农村和偏远地区用能、提高国民生活质量，以及推进和实施我国住宅产业化政策等诸多方面产生积极的影响。
1、太阳能建筑的定义
传统意义上的太阳能建筑指经设计能直接利用太阳能进行采暖或空调的建筑。比较成熟的是通过太阳能的光热作用，在冬季，对室内空气进行加热。太阳能采暖建筑，一般分为主动式和被动式两大类。
随着太阳能利用科技水平的不断提高，太阳能建筑已经从太阳能采暖建筑发展到可以集成太阳能光电、太阳能热水、太阳能吸收式制冷、太阳能通风降温、可控自然采光等新技术的建筑，其技术含量更高，内涵更丰富，适用范围更广。
准确定义太阳能建筑很困难，但从国际和国内的研究和实践经验来看，太阳能建筑(Solar Buildings)至少应该包含以下几个层面的内涵：一、目标是尽可能的充分利用太阳能来满足建筑能耗和健康环境的需求，降低常规能源在建筑能耗中的比例；二、实施是有寿命周期的，应体现在建筑物策划、设计、建造、使用、维护以及改造等活动中；三、推广应因地制宜，针对区域气候特征、经济发达程度以及建筑使用特征等因素，采用适宜的建筑技术和太阳能技术；四、发展应基于综合的、多角度的比较，包括生态设计、建筑节能、投资平衡、复合其它可再生能源、选择配套的常规能源等；五、研究是不断发展的，不仅包括应用理论和计算方法，还应向能效评价、工程实测等多方面深入。
2、太阳能能源在住宅建筑中的利用
2.1主动式太阳能建筑
主动式太阳能建筑是通过高效集热装置来收集获取太阳能，然后由热媒将热量送入建筑物内的建筑形式。它对太阳能的利用效率高，不仅可以供暖、供热水，还可以供冷，而且室内温度稳定舒适，日波动小，在发达国家应用非常广泛。但因为它存在着设备复杂、先期投资偏高，阴天有云期间集热效率严重下降等缺点，在我国长期未能得到推广。
2.1.1太阳能热水器系统
由于将太阳能转化为温度不太高的热水，只要用简单的装置即可实现，因而被广泛采用。供应热水可以采取集中的方式，也可以用于单独的住宅中。集中供应热水，需要有一定的场地和基建投资，经济效益较高，适用于人口较集中的城镇。单独供应热水，设备简单，不需要专门的管理人员，在城镇和乡村均可采用。
目前在我国市场上常见的太阳热水器有以下几类：
(1)平板太阳热水器。它由平板集热器与热水箱组成，一般采用自然循环运行方式。
(2)真空管热水器。它由多支玻璃真空集热管直接插入水箱构成，一般采用自然对流换热；每支真空集热管与水箱插孔间放置硅橡胶制成的密封圈。真空集热管的热损系数小，故用它做成的太阳热水器在冬季有较好的热性能，适合在北方地区使用。
(3)闷晒式热水器。它是集热与贮热合二为一的整体式热水器，一般由二至三个涂黑的圆筒组成，以结构简单、造价较低为特色，缺点是夜间散热大，热水不能过夜使用，在冬季也不能用。它在农村有较大的推广面。
2.1.2太阳能热泵采暖系统
太阳能热泵采暖系统是利用集热器进行太阳能低温集热，然后通过热泵，将热量传递到温度为35??-50℃的采暖热媒中去。冬季太阳辐射量较小，环境温度很低，使用热泵则可以直接收集太阳能进行采暖。将太阳能集热器作为热泵系统中的蒸发器，换热器作为冷凝器，这样就可以得到较高温度的采暖热媒。
太阳能热泵采暖系统主要特点是花费少量电能就可以得到几倍于电能的热量，同时可以有效地利用低温热源，减少集热面积，这是太阳能采暖的一种有效手段。若与夏季制冷相结合，应用于空调，它的优点更为突出。
2.2被动式太阳能建筑
被动式太阳能建筑是指太阳能向室内的传递不借助于机械动力，完全由自然的方式，即蓄热体进行的建筑形式。所谓蓄热体一般指可以储存热量的集热体，蓄热体相对于建筑物构造体有附属于或不附属于两种存在方式。若属于构造一部分，则一方面支撑建筑物，另一方面具有储热体的功能。不为构造体的蓄热体能很简单地设置于建筑物中，可灵活增减，配合季节调节室内温度。
用于蓄热体的材料很简单，可以是液态的水、盐水、油等液体，也可以是固体的砖瓦、预制混凝土、沙、粘土、石块等。蓄热体设置在太阳能接收式冷暖系统的建筑物的任何位置都会发挥功用，但为能发挥最大限度的功能，必须选择理想的位置。
3、太阳能建筑在住宅建设中的重要作用
3.1是调整住宅建筑能耗结构、保障能源安全的现实需求
2009年的统计结果表明，尽管我国民用建筑的整体舒适度低于世界各发达国家，但我国的建筑能耗已经占到当年全社会终端能源消耗的21.8％，接近发达国家(1／3左右)的水平，采暖和空调为主的建筑能耗已占10％以上。因此，在我国《可再生能源法》的编制报告中指出，到2020年可再生能源利用量不低于全国能源消费总量10%。
我国具有丰富的太阳能资源，年日照时数在2200小时以上地区约占国土面积的2／3以上。对太阳能应用的预测结果为，在正常发展和生态驱动发展两种模式下，2050年我国太阳能利用在总能源供给中分别达到4.1%和10%
显然，太阳能建筑将在调整建筑能耗结构、保障能源安全的现实需求和心理需求等方面发挥积极作用。
3.2将大大降低温室气体排放和大气环境保护方面的压力
有关资料显示，世界各国建筑能耗中排放的C02约占全球排放总量的l／3。其中，住宅约占2／3。
事实上，我国目前约90％的二氧化硫和氮氧化物排放来自化石能源的生产和消费。大气污染物造成的酸雨、呼吸道疾病等已经严重威胁经济发展和人体健康。对我国未来C02减排的潜力估计是，到2010年以后，太阳能利用对减排开始有较明显作用，2020年以后开始有较显著作用。
3.3是农村和偏远地区全面建设小康社会的有效手段之一
目前，我国仍有4亿左右农村居民，依靠直接燃烧秸秆、薪柴等生物质提供生活用能。全国还有约2万个村，约800多万农户、3000万人口没有电力供应。同时，经济发展水平较高的地区，农村生产、生活用能中商品能源的比例不断上升，对化石能源需求加大。因此，将现代太阳能理念和技术与传统的建造技术相结合，解决偏远地区农房基本能源供应，对全面建设小康社会，保护生态环境具有重要的现实意义。
实际上，截至2002年底的统计数据，今国农村房屋建筑面积已达25 .2亿平方米。其可以利用的屋顶面积是可观的。
4、今后太阳能建筑利用的发展前景
现在太阳能的利用到了一个新的发展阶段，称为建筑一体化设计，即不再采用屋顶上安装一个笨重的装置来收集太阳能，而是用那些能把阳光转换成电能的半导体太阳能电池板直接嵌入到墙壁和屋顶内。这种一体化的设计思想是由美国太阳能协会创始人施蒂文?斯特朗20年前所倡导的，由于当时太阳能电池过于昂贵，雅法实施。如今太阳能电池的价格只有80年代的三分之一，所以现在推广的可能性大大增加。
我们在大力提倡使用太阳能的同时，也要强调在工程设计中建筑的整体美、造型新以及技术的先进性，注意设计中屋顶墙面所用的太阳能电池板的设置位置，面积大小与建筑立面的造型与环境是否协调等多方面的因素。
参考文献：
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发表于 2020-6-27 22:12:22
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