太阳能在建筑中的运用
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摘要：能源是人类生存和发展的重要物质基础。随着近年来世界各国越来越关注能源问题。而在建筑中也逐渐将节能减排写入了规程中，太阳能也逐渐被许多工程师用在建筑中并取得了一定的成效。
关键词：太阳能；建筑；节能
引言：随着社会的发展和人类文明的物质精神的提高，越来越多的能源被人类所消耗，而传统的能源在运输加工转换利用过程中都会对生态系统造成温室效应热污染酸雨臭氧层破坏等。而太阳能的利用却可以忽视这些负面影响，太阳能在将来也会逐渐替代这些传统的能源，在建筑行业中，太阳能同样具有很大的潜力，从而替代别的主要能源，被广泛的运用在建筑中。
太阳能直接来自于太阳辐射，主要提供热量和电能，说到太阳能，人类通常会想到太阳能发电发热等，想到的都是这些技术的先进性。但是很少有人会想到，在我们建筑中，很早就开始利用太阳能，在古代，我们祖先通过开窗，让太阳射进来，用来采暖跟采光。这就是最简单的利用太阳能的方式。现代，对太阳能利用不止采光或者取暖，而是利用先进的技术对太阳能进行深度利用，即发电发热。
一、太阳能供热水
利用太阳能加热水是太阳能利用的最普遍的形式。世界各国已经相继研究开发出各种类型的家用太阳热水器和太阳热水系统，并且正在逐步走向商业化市场化。
太阳能集中供热水系统，该系统包括太阳能集热装置和大水箱，太阳能集热装置由太阳能集热器和集热器水箱组成，集热器水箱中装有水温传感器，进水管通过进水电磁阀与太阳能集热装置相通，集热器水箱出水管与大水箱相通，大水箱底部有电加热器，大水箱中装置有水温水位传感器，在大水箱底部高于电加热器的集团有出水口，出水口连接出水管，出水管经自动增压泵与各用户热水笼头相连，出水管在自动增压泵之后有一出水支管，出水支管经热水电磁阀连接在进水电磁阀之后的进水管上，水温水位传感器、水温传感器、自动增压泵，进水电磁阀和热水电磁阀都由设置的电脑控制系统控制其运作。本实用新型能充分利用太阳能，节约电能，随时能供应热水。
二、太阳能采暖
利用太阳能加热的系统，既可以为用户提供生活用水，还可以为住宅取暖。实际上，太阳能采暖系统和太阳能热水系统基本构成是相似的，因此国外太阳能界已经将太阳能采暖跟太阳能热水建成同一套系统--“太阳能组合系统”，更不同于由太阳能和其它能源组成的“混合系统”
太阳能采暖系统的运行。首先是吸热的过程。这个过程是太阳辐射透过真空管的外管，被集热器镀膜吸收之后沿着内管壁传递到管内的水。而管内的水在吸热之后温度就会上升，随着比重减小而上升，从而形成一个向上的动力，就构成了一个热虹吸系统。随着热水的不断上移并储存在储水箱上部，同时温度较低的水沿管的另一侧不断补充如此循环往复，最终整箱水都升高至一定的温度。其次是循环管路。使用的一般都是按照自然循环的方式来运作的，不存在外在的动力。因为太阳能热水器的集热的面积并不大所以我们不采用管道循环的方式。再次就是顶水式使用的过程。由于顶水工作的优点是供水压力来自于自来水压力，比自然重力式压力更大。
三、太阳能空调
当前阶段，人们可以利用部分热能为建筑物提供热水和采暖，而且还可以利用这部分热能为建筑物提供制冷空调，从节约能源和保护环境的角度考虑，用太阳能代替常规能源驱动空调系统，正日益受到世界各国重视。太阳能空调的最大优点在于季节适应性好：一方面，夏季烈日当头，太阳辐射能量剧增，炎热的天气迫使人们需要空调来制冷；另一方面，由于夏季太阳能的辐射增加，使倚靠太阳能来驱动的空调系统可以产生更多的冷量。因此，太阳能空调系统的制冷能力是随着太阳热能量的增加而增大的，这正好与夏季人们对空调的迫切要求相匹配。太阳能制冷空调可以用多种方式来实现，每种方式又都有其自身的特点。将太阳能吸收空调系统与常规的压缩式空调系统进行比较，除了季节性好的优点之外，还具有以下几个主要优点1传统的压缩式制冷机以氟利昂为介质，它对大气有一定的破坏作用，吸收式制冷机以不含氟氯化合物的溴化锂为介质，无臭无毒无害，有利于保护环境，2无论采取何种措施，压缩式制冷机都会有一定的噪音；而吸收式制冷机除了功率很小的屏蔽泵之外，无其他运动部件，运转安静，噪音很低。3同一套太阳能吸收式空调系统将夏季制冷，冬季采暖和其他季节提供热水的3种功能结合起来，做到了一机多用，四季常用，可以显著提高太阳能系统的利用率和经济性。
以上太阳能热水系统太阳能采暖系统和太阳能空调系统，一般都需要由太阳集热器和其他耗能部件来驱动运行，这类太阳能系统通常称为主动式太阳能系统，被动式太阳能系统是指不通过机械动力而通过建筑物本身采取的一定措施，利用太阳能的系统。
最简单的被动式太阳能设计是那种之间获得式设计，即让阳光直接照射到建筑上并加热它。太阳光的热量储存在建筑物固有的蓄热体里，如混凝土、大理石地面或是石墙，都能储存并缓慢地释放热量。被动式太阳能采暖一个共同特征就是，朝南开一扇大窗，并采用保温性能好的建筑材料做墙体，且蓄热体一般置于这种好的保温材料做成的隔热墙之中。蓄热体一般指可以储存热量的集热体，多采用附属于隔热墙的形式存在于建筑物的墙体之间。隔热墙是由8到16英寸厚涂黑的石墙、热吸收材料、覆盖并距涂黑石墙3/4到6英寸距离的单层或双层玻璃。太阳光的热被储存在玻璃和黑材料之间的空气中，通过涂黑的石墙慢慢地传导到建筑物的内部。
太阳能是一种清洁的可再生能源，在能源紧缺的大背景下，大力推广使用太阳能的意义更加重大，主要由以下几个方面。
1.节能。我国的建筑能耗在全国能源消费总量中的比例呈现出逐渐上升的趋势，我国北方城镇采暖能耗占全国建筑总能耗的36%，为建筑能源消耗的最大组成部分。单位面积采暖平均能耗折合标准煤为20kg/m2？年，为北欧等同纬度条件下建筑采暖能耗的2～4倍。太阳能作为清洁环保的可再生能源，已经被广泛用于民用建筑当中，研究表明：在太阳能利用方面具有经济价值的地区是年辐射总量高于2200h的地区。因此我国在大部分地区的建筑物中推广应用太阳能热利用技术已具备了良好的条件，特别对电力紧缺地区具有一定的经济效应和社会效应。
2.经济。民用建筑采暖的迅速发展，导致了居民生活用电量迅速增加，由于我国电力系统本身特点（火力发电占绝大部分），调节性能较差，且已经存在着很大的高峰低谷负荷差异。随着居民住宅采暖的发展，虽然其耗电量不大，但却进一步加大了这种峰谷负荷差异，使得电力系统的发展越来越不平衡，高峰负荷日益增加，因此这样会造成巨大的能源消耗和严重的污染。太阳能用来采暖将会给个人、国家都会带来巨大的经济效益。
3.提高人民生活质量。随着国民经济的迅速发展和人民生活水平的逐步提高，人们对生活舒适度的追求越来越强烈，尤其偏远的农村地区，能源短缺，太阳能在民用建筑采暖和热水供应，有效地减少了能源短缺的现状，提高了人们的生活舒适度。
结论：太阳能在建筑中前途光明，任重道远，各级政府和社会各界应加强合作，以实际行动支持太阳能在建筑中的应用与发展，房地产商要积极投资和应用太阳能建筑，使我国形成一个从上至下开发应用太阳能建筑的良好环境。总之，在我国能源短缺，建筑能耗严重的情况下，大力发展太阳能在建筑中的应用是我国建筑业和太阳能产业界发展的一项重要内容，也是实现我国经济可持续发展的必然要求。太阳能在建筑中的应用必将促进全球环境品质的改善，提高人们的自身生活品质。