太阳能利用在绿色建筑设计中的应用
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摘要：太阳能是一种绿色的可再生能源，绿色建筑的设计理念就是充分利用太阳能等可再生能源以减少建筑和居住生活中的能耗，太阳能的利用在绿色建筑中具有巨大的市场潜力。由于造价和技术等方面的原因，太阳能在建筑中的使用是有限的，要充分挖掘太阳能的市场潜力，必须不断钻研、开拓创新，用先进的技术引领太阳能的充分利用。
Abstract: Solar energy is a green and renewable energy. The green building design concept is to make full use of solar and other renewable energy to reduce energy consumption of construction and residential life. Using solar energy in green building has huge market potential. For the cost and technical reasons, the use of solar energy in buildings is limited. To fully tap the market potential of solar energy, we must continue to study, explore and innovate, and use advanced technology to lead the full use of solar energy.
关键词：太阳能；太阳能利用；绿色建筑；绿色能源
Key words: Solar energy；solar energy；green building；green energy
中图分类号：TU14 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）13-0102-02
0 引言
太阳能是一种重要的可再生能源，具有巨大的发展潜力。太阳能应用在建筑设计中，构筑了绿色而环保的建筑设计，在有限能源消耗巨大的现状下，太阳能的开发和利用为人们带来了更健康更环保的生活方式，同时也为人类探究可持续发展道路提供了线索和依据。
1 太阳能在建筑设计中的开发利用潜力
太阳能是一种清洁、环保能源，是一种可再生资源，同样也是一种可持续发展的能源和绿色的能源。太阳能是节能和环保的资源，取之不尽用之不竭。如能很好地加以利用可以在很大程度上减少现阶段正大量消耗且面临枯竭威胁的有限能源的使用量，如煤炭、石油等有限资源，而这些资源在平时的使用中是很广泛的，我国的太阳能资源丰富但未得到充分有效的利用，为实现经济和社会的可持续发展，必须大力提高可再生能源的利用率，坚持把理论变为实际。
可再生能源属于绿色能源，对环境和人类的发展提供持续的动力支撑，绿色能源既能满足人类长久生存和发展的需要，在满足人类生存发展需求时也不会造成环境上的负担和后续的麻烦，利用非可再生资源在有些层面上是以生态环境的破坏为代价换取经济的发展，就近看似乎促进了经济的发展，但从长远和宏观的层面看实际上不利于经济的发展，甚至为人类的发展造成了严重的后果。
当前，建筑业已经成为了经济发展的重要产业，同时也是消耗能源较大的行业。不仅在建筑时所需要的能源材料较大，并且在建筑后和拆除后会留下很多的建筑垃圾，这对人类的生存环境是一个巨大的考验。特别在经济飞速发展的现代社会，住宅不仅仅是一个遮风避雨的场所，人们在购房时会以自身的舒适方便安全作为考虑的第一要素，那么如何能在人们追求优越的居住生活环境与自然环境持续和谐发展的矛盾中取得一个平衡点，绿色建筑应运而生。
2 绿色建筑对太阳能的利用需求
绿色建筑是指能在建筑设计中充分利用到绿色能源，尽可能地减少建筑时的能源消耗减少建筑垃圾，同时也在使用时最大限度利用可再生资源，节约非可再生能源的使用量。绿色建筑既能满足用户方便和舒适的居住要求，也要在保护环境的根本前提下尽可能因地制宜，合理利用当地的优势条件发展合宜的绿色建筑。结合太阳能技术的绿色能源不仅能最大限度节约能源和有限资源的消耗，同时也能在最大程度上利用当地的气候条件等有利的资源，以最小的消耗换取资源的最大化使用，同时还能满足用户的实际需求。
经济的发展依靠能源的供应和新能源的开发利用，人们的生活水平追求依赖于建筑的舒适程度，新能源的开发和使用无论在生产还是生活中都有着举足轻重的作用。人口的增长不断为能源的发展和经济的进步提出新的要求，而土地资源的有限程度致使建筑的密度和高度都在以无法预料的速度迅速增长着，高层建筑的不断涌现致使人工调节温度和照明成为必须，这样形成了与自然完全隔绝的人造空间，这些建筑并未与环境充分融合，达到与自然和谐发展的绿色建筑的条件，且在建筑设计时未与自然的协调发展致使空气质量不够好，各种病症随之而来。
太阳能等绿色清洁能源的使用不仅对建筑行业来说是一种全新的发展道路，并且与自然融为一体的设计也有利于居住者和使用者的身体健康情绪稳定，在我国建筑行业飞速发展的现代具有巨大的市场潜力，但在开发利用太阳能的过程中也遇到了一系列的问题。
3 太阳能在绿色建筑设计中的阻碍因素
在目前的太阳能资源和太阳能产品的利用范围来看，太阳能在绿色建筑中的利用是很有限的，以下几方面的原因阻碍了太阳能在建筑设计中的利用。
3.1 在目前的技术条件下太阳能发电在建筑中造价太高，不适合推广使用 目前绿色建筑中有太阳能发电、太阳能空调、太阳能热水和太阳能暖气等利用太阳能的方式，太阳能发电是其中能有效减少煤炭等化石燃料的使用量的方式，对于推广使用新能源具有很好的效果。太阳能发电一般是将发电装置安装在向阳屋顶或阳台，所安装的太阳能电池能将太阳光转化为电量直接供住户使用，能节省相当大的电量。但太阳能光电板发电技术在目前的技术条件下造价较高，这是许多业主们难以接受的状况，造价较高则不利于太阳能发电的推广使用，即使能提高居住的舒适度和环境的保护程度，高额的价格也让许多有意向的人士望而却步。且不谈发电的效果如何，在使用过程中其维护的费用也不是一笔小数目，以消耗更多的资源而达到保护环境的目的并不是开发新能源所追求的效果，可以说违背了和谐持续发展的要求。
3.2 太阳能热水器安装不规范不合理，同样也无法深入推广使用 太阳能在可再生能源中使用范围最广、最具发展潜力的绿色能源，也是产业化程度最高的清洁资源。目前太阳能热水器在太阳能产品中是投入使用最广的产品，按照其模式发展在技术进步的前提下很可能得到产业化的生产使用，达到规模化的经营，特别是其适宜的价格和安全免费的能量收集方式给人们带来了舒适的生活享受，因此太阳能热水器的市场很广阔。在越来越多居民在屋顶上设置太阳能热水器的同时带来了相应的问题，太阳能热水器的市场规划才刚刚起步。作为新型的能源产品，传统的建筑条件并未考虑到为新出现的太阳能热水器预留通道，居民个人设置的热水器凌乱地铺设在屋顶，不仅破坏了建筑的整体承重和防水设计，影响建筑功能甚至危及建筑的使用寿命。在没有规范的安装程序下居民的个人安装行为很可能会带来个人的安全隐患甚至整栋居民楼的安全隐患。在另一个层面上说，太阳能热水器的安装可能导致居民间的不和谐，影响整个城市的规划和景观，太阳能热水器的规范统一成为了其推广的阻碍因素。
3.3 太阳能产品未实现规模化经营和生产，质量参差不齐，不利于太阳能产品的推广使用 从我国的实际情况出发研究我国的太阳能产品和产业的市场发展潜力，我国大部分地区位于亚热带和温带地区，居民的生产生活离不开水、电、气的使用，而依据我国现有的资源来看，仅依靠现有的煤炭等有限的资源供应居民的生产生活在达到可持续发展的要求的前提和基础下是远远不够的。要想在促进经济发展和人民生活水平提高的基础上实现经济社会的可持续发展必须大力开发新能源并尽快投入使用。相对于广阔的新能源市场，我国的太阳能开发使用远远不能满足市场的需求，太阳能产品并没有实现规模化的经营和工厂化的生产，太阳能产品的使用在一定程度上还要依赖于安装的质量。由于太阳能产品并未实现统一的生产和控制，其产品的开发和投入市场又与开发商的技术和投系紧密，因此太阳能产品的质量参差不齐，产品的质量和性能无法保证，安全性能也有待考究，消费者的选择较少并且没有一个统一的标准规范实施，为太阳能产品的推广和产业的发展造成了阻碍。
3.4 太阳能产品的安装和使用给传统的建筑带来了挑战 太阳能产品在一定程度的研究和开发上形成了成熟的理论体系和实施结构，但是始终无法深入地推广使用，很大一部分的原因是传统的建筑未给新发展的太阳能产品预留发展空间。国外很多适用于实际并且充分利用太阳能的综合房屋都是建立在新建立起来的节能房屋的基础之上。传统的房屋若要经过改造和以适应太阳能产品的推广和发展是一个艰巨的任务，在这过程中也要消耗太多的人力财力，若是把握不好则很容易得不偿失，失去了原本推广新能源发展的基本目标，而重新建立起新的建筑也需要耗费较多的资源和时间，太阳能的推广和使用面临着两难的境地，所发展的空间较小因此难以深入发展。
4 太阳能在绿色建筑中充分利用的推广和具体实施
太阳能产品的开发和有效利用最终将实现节能的持续发展目标，是建立节约型社会和持续性经济发展的重要措施，应从以下几个方面做出努力以扩大太阳能产品的生存发展空间。
4.1 根据我国太阳能开发的实际技术推广适宜的应用技术 太阳能的发电由于技术的限制和造价的高昂无法推广使用。在现有的技术条件下我国应根据自身的实际情况推广太阳能产品的合理利用和采用合适的技术，以最小的投入换来可观的经济和环境回报，在建筑中充分体现利用清洁能源和节能的设计理念。人们不再封闭在自己制造的封闭空间中，而是在保护环境的条件下达到与自然和谐发展的目的，在追求生活的享受中实现人与自然的和谐统一。要在合适的地点选择合适的技术条件进行实施，充分考虑到其经济性和实用性，不能以消耗大量资源达到实现新能源开发推广目的，而是掌握好发展的程度和推广的程度，使投入和收获达到基本平衡状态。
4.2 在现有技术水平的基础上不断钻研开发新技术，扩展太阳能的使用范围 拓展太阳能的使用范围和发展空间，必须在现有的技术水平基础上不断学习钻研，努力开发利于推广使用的新技术，扩展太阳能以及其他可再生能源的使用范围。要在开发使用可再生能源的实践中提高实际利用水平，提高实际运用能力。开发太阳能新技术需要在资金上加大投入，同时建立一支先进的开发团队，不断注入新鲜的思想，不断改进太阳能在绿色建筑中的适应性。在新技术的开发实践中，用户是实践的检验者，也是能源的消费者，要打开太阳能在建筑中的应用市场首先应取得用户的认可，从用户的消费角度考虑他们的承受能力。
4.3 引导绿色建筑设计者和开发者开展节约型绿色建筑的开发和建设 绿色建筑的开发最终离不开新能源特别是太阳能技术水平的提高和推广使用。政府在提高太阳能技术水平和推广市场中发挥了主导作用，建筑行业的实施者是太阳能开发利用的另一个重要的角色。首先绿色建筑的设计者必须具有节能意识，能看到太阳能在绿色建筑中运用的巨大潜力，这样才能设计出具有真正节约且与自然和谐融合的绿色建筑。这样也能节约建筑的成本减少建筑垃圾，并能在建筑过程中提高建筑的品质，满足市场的发展需求和用户的实际居住追求。因此在绿色建筑的设计和实施过程中应主动体现太阳能与建筑一体化设计的理念，同时选择合适的产品和技术，切实推动太阳能在绿色建筑中的使用。
4.4 加大宣传整体规划，促进城市建筑和谐发展 在建设节约型社会、和谐社会的同时要注意加大保护环境、促进节约意识的宣传。加大宣传不仅能促使绿色建筑的设计者形成良好的节约意识和太阳能资源利用到绿色建筑中的实践意识，同时能引导消费者形成为保护环境而消费太阳能产品和其他利用可再生资源的产品，政府在引导消费者消费观念的转变过程中发挥了重要作用。同时消费者也应在生产生活中树立节约意识和合理消费意识。
在城市建筑的整体规划中也应注意预留新出现的太阳能产品的发展空间，规范城市设计和形成良好的城市景观，将太阳能的设计和使用纳入到城市设计和使用的实际中去，真正引导太阳能产业的发展。同时在实施过程中应注意与当地的实际相结合，与传统文化和建筑相融合，形成长远发展的经济实用机制和环境保护机制。
4.5 开展以政府为主导、市场经济为主体的太阳能产业化发展机制 太阳能产品的质量良莠不齐首先应在技术层面加以改进，其次按照市场的运行规则进行淘汰劣质产品和不适应于市场发展的产品。在技术层面上很大的程度是要依靠于政府的引导和支持，在经过市场筛选后对相应的企业进行扶持和重点培养，在预先试点工程成功后才能真正进行推广使用。
在市场经济调节为主的条件下应注重政府的宏观调控，并激励企业之间的良性竞争，支持具有先进技术的企业，为其规模化生产和经营创造有利的条件，同时对其生产质量进行严格把关，同时也要防止恶性竞争和垄断的产生。在政府对市场和企业进行宏观调控的同时也应颁布有利于太阳能产业发展的政策，给予其发展有利的政策环境和市场条件。在规范居民安装太阳能产品时也应有个统一的要求和规范太阳能产业的发展在很大程度上依靠于政府的支持和引导。政府所颁布的政策和规范能引导可再生能源产业的形成和发展，而太阳能产业的发展最终能运用到绿色建筑中的实践中去，太阳能产业的发展也最终能促进经济和社会的和谐持续发展。
4.6 太阳能利用在绿色建筑中应用的具体实施 在具体的实施过程中可充分利用到太阳能等清洁能源进行对室内气候的调节。绿色建筑的重点建设充分使用绿色能源的墙壁、门窗等建筑的外在结构，创新绿色建筑体系结构，采用高效的新型保温材料，或是在墙体的建设上加入能够利用太阳能的材料提高建筑的保温效益，减小能量的损耗。在建筑的屋顶或阳台架设太阳能装置供太阳能热水器或太阳能空调、太阳能采暖设备使用以控制室内的气候，建立健康而节能的生活环境。健康的生态环境应具有冬暖夏凉的自动调节功能，因此在供热供暖的同时注意绿色建筑的通风排热，为增强绿色建筑的美的享受也可在建筑旁边建立温室，真正做到与自然和谐统一。
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