在建筑中利用太陽能供暖和制冷的方式,基本上可分為主動式和被動式兩種系統(tǒng)。但是這兩種太陽能系統(tǒng),都必須采用輔助熱源的。
利用太陽能供暖和制冷的建筑。在建筑中應(yīng)用太陽能供暖、制冷,可節(jié)省大量電力、煤炭等能源,而且不污染環(huán)境,在年日照時(shí)間長、空氣潔凈度高、陽光充足而缺乏其他能源的地區(qū),采用太陽能供暖、制冷,尤為有利。目前太陽能建筑還存在投資大,回收年限長等問題。
在建筑中利用太陽能供暖和制冷的方式,基本上可分為主動式和被動式兩種系統(tǒng)。但是這兩種太陽能系統(tǒng),都必須采用輔助熱源,以便在一年中最不利的情況下保證提供所需的全部熱能。
主動式太陽能系統(tǒng) 靠常能(泵、鼓風(fēng)機(jī))運(yùn)行的系統(tǒng),由集熱器、蓄熱器、收集回路、分配回路組成,通過平板集熱器,以水為介質(zhì)收集太陽熱。吸熱升溫的水,貯存於地下水柜內(nèi),柜外圍以石塊,通過石塊將空氣加熱後送至室內(nèi),用以供暖。如將蓄熱器埋於地層深處,把夏季過剩的熱能貯存起來,可供其他季節(jié)使用。主動式太陽能系統(tǒng)按傳熱介質(zhì)又可分為空氣循環(huán)系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)和水、氣混合系統(tǒng)。
被動式太陽能系統(tǒng) 用建筑物的一部分實(shí)體作為集熱器和貯熱器,利用傳熱介質(zhì)對流分配熱能的系統(tǒng)。被動式太陽能系統(tǒng)利用建筑材料的吸熱性、蓄熱性和傳熱介質(zhì)的對流收集熱能,貯存熱能,分配熱能。被動式太陽能系統(tǒng)在冬季吸收熱能作為供暖的熱源,在夏季把建筑物內(nèi)的熱量散發(fā)出去,作為調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的冷源。被動式太陽能系統(tǒng)的能量利用比較充分,效率較高,經(jīng)濟(jì)實(shí)惠,且簡而易行,發(fā)展前途比較廣闊。在中國新疆、內(nèi)蒙、天津、甘肅等地區(qū)已有多處采用。目前被動式系統(tǒng)有以下五種﹕
直接收益式:在房屋的朝陽面設(shè)置大面積雙層玻璃窗,利用室內(nèi)的地面和墻體,作為蓄熱體吸收太陽能。蓄熱體可用混凝土、磚、石等材料,表面最好用深色。白天蓄熱,夜間利用所蓄熱能供暖。
水墻式:將朝陽墻面做成裝水的墻體,墻外設(shè)玻璃幕墻,兩者之間留出空氣隔層。在冬季的白天,陽光把水墻加熱後向室內(nèi)散熱﹔夜晚關(guān)閉活動的隔熱保溫板,使已蓄熱的水墻能保證室內(nèi)熱量不致散失。夏季還可利用水墻作為隔熱墻之用,防止輻射熱入室。
蓄熱墻式:將朝陽墻面做成厚重實(shí)墻,外涂黑色,外層設(shè)玻璃幕墻,兩者之間留出空氣隔層。實(shí)墻上留出適當(dāng)?shù)牟晒饷娣e,上、下留洞口。白天室內(nèi)的冷空氣通過下部洞口,進(jìn)入空氣隔層受熱上升,經(jīng)由上部洞口進(jìn)入室內(nèi),如此形成對流循環(huán),室內(nèi)溫度即可不斷提高。夜間將洞口關(guān)閉,并下簾幕,使室內(nèi)熱量不致散失。夏季開啟厚墻和玻璃幕墻上的小窗,可通風(fēng)降溫。
太陽溫室式:在房屋外部建一玻璃溫室,與室內(nèi)有洞口相通。白天太陽將溫室加熱後,實(shí)墻已蓄熱,熱量即散入室內(nèi)。實(shí)墻也可設(shè)計(jì)成隔熱用的水墻。溫室也可以作為一個(gè)附加的、陽光充足的空間,作為生活起居之用,可以種菜、栽花或作室內(nèi)綠化,但在夏季要有遮陽措施。
屋頂水池式:在屋頂上用透明材料做成水袋或水池,上蓋活動式隔熱保溫板。在冬季的白天,將保溫板拉開,太陽將水加熱,夜間關(guān)閉保溫板。水有較大的熱容,可持續(xù)向室內(nèi)散熱。夏季的白天大部分陽光被保溫板所反射,其馀被水吸收,水袋或水池起隔熱作用﹔夜間打開保溫板,使之散熱、降溫。
[編輯本段]中國太陽能建筑的發(fā)展環(huán)境
中國太陽能建筑發(fā)展環(huán)境日趨良好。在中國,1998年5月29日簽署加入《京都議定書》,2006年12月1日批準(zhǔn)施行《可再生能源法》,2007年8月31日發(fā)布《中國可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》,2008年4月1日正式實(shí)施《節(jié)約能源法》,2008年10月1日開始實(shí)施《建筑節(jié)能條例》!肮(jié)能減排”、“節(jié)能省地”成為建筑行業(yè)點(diǎn)擊率最高的詞語之一。這一切都在向人們昭示:中國的房屋建設(shè)及其能源問題已成為中國社會的全局問題,太陽能建筑在中國的發(fā)展逐漸受到社會各界的廣泛關(guān)注。
目前,江蘇、山東、河北、海南、云南等省,北京、上海、深圳、大連等市已經(jīng)在新建12層以下居住建筑以及辦公建筑、學(xué)校、醫(yī)院、賓館等公共建筑中開始強(qiáng)制推行太陽能熱水系統(tǒng),因此,應(yīng)用太陽能熱水系統(tǒng)完全可以成為國家層面的建筑節(jié)能強(qiáng)制要求,從而讓50%或65%的建筑節(jié)能目標(biāo)包含更多的內(nèi)涵。
在中國太陽能與建筑一體化技術(shù)已基本成熟的條件下,太陽能與建筑一體化是中國太陽能利用行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。中國政府對CO2減排國際義務(wù)的承諾和科學(xué)發(fā)展觀的落實(shí),以及不斷加強(qiáng)的建筑節(jié)能全民意識和日益成熟的房地產(chǎn)市場環(huán)境,促進(jìn)了建筑節(jié)能完整利益鏈與市場化運(yùn)行機(jī)制的形成,為建筑利用太陽能提供了良好機(jī)遇?梢钥隙ǎ磥淼慕ㄖ袌鰧⑹枪(jié)能減排的市場,太陽能建筑將迎來快速發(fā)展的春天。