太阳能在绿色建筑中的应用浅析

文/贾林千 山东建筑大学 山东济南 250001韩冰 恒大集团山东公司 山东济南 250100

太阳能在绿色建筑中的应用浅析

文/贾林千 山东建筑大学 山东济南 250001韩冰 恒大集团山东公司 山东济南 250100

随着科技的发展和人们环保意识的增强,可再生能源中太阳能作为最易获得的能源之一受到越来越多地关注和应用。在现代绿色建筑中，太阳能的光电、光热、照明等功能正逐渐被大量应用。本文从太阳能的发电系统、热水系统 、导光照明系统三个方面，对对太阳能系统在绿色建筑中的应用技术进行了研究。

绿色建筑；太阳能；发电系统；热水系统；导光照明系统

近年来,随着全球人口的爆炸性增长，社会城市化正快速推进，随之带来人们对能源问题的重视。科学资料显示，建筑的建设需要消耗总能源的50%。那么，如何减少资源浪费、利用可再生资源、减少建筑对环境的影响，如何建造出“宜居、可持续、和谐共生”的建筑，基于此，“绿色建筑”的指导概念应运而生。

绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。在新发布的《绿色建筑评价标准》GB/T 50378-2014中“节能与能源利用”章节中明确了建筑如使用可再生能源，说明可再生资源利用在绿色建筑中所占的权重。而太阳能作为在绿色建筑中能够广泛应用的可再生能源，其利用技术、可利用程度对绿色建筑至关重要。下面，就针对太阳能的光电、光热、照明功能，探讨其在绿色建筑中的应用技术。

1、太阳能发电系统在绿色建筑中的应用

太阳能发电系统是由光伏组件、控制器、逆变器（DC-AC）、蓄电池（可不包含）组成，是利用光伏组件（单晶硅、多晶硅、非晶硅、多元化合物太阳能电池）吸收太阳光后转化为直流电源，根据需要利用逆变器转化交流电源或者选择使用蓄电池对直流电进行储存。

目前将光伏系统用于建筑中的模式一般分为两种：建筑光伏（BMPV）及建筑光伏一体化（BIPV），在绿色建筑中两者均可在建设不同部位及建筑功能上得到完美应用。

1.1BMPV系统在绿色建筑中的应用

在非建材领域光伏系统主要有：光伏雨棚、光伏遮阳板、光伏栏板、光伏墙/屋面支架结构等。如果按照光伏成品划分又包括：光伏路灯、光伏庭院灯、光伏移动电源、光伏灭蚊灯、光伏手电等等。

就独立居民住宅或公建而言，通常在建筑阳面设置带“光伏雨棚”的停车场，发出的电量可用于车棚的照明或者电动动车充电电源使用；小区内部功能区则使用“光伏路灯、光伏灭蚊灯”用来满足照明及灭虫作用；小区或公建阳面窗户则利用“光伏遮阳板”，起到遮阳及发电功能；“光伏墙/屋面支架结构系统”可将光伏发出的电能利用在楼梯照明、电梯、公共区域照明等，大大减少业主及用户电费开支。所以，BMPV在绿色建筑中起到不可或缺的作用。

1.2BIPV系统在绿色建筑中的应用

目前建材型光伏系统主要包括：光伏砖、光伏瓦、光伏幕墙、光伏窗、光伏采光顶等。在公建建筑中，将光伏与建筑总体设计施工，主要利用“光伏幕墙、光伏采光顶”发出电能用于照明及部分动力电源；光伏窗则应用于居民建筑比较适宜，可以起到遮阳及发电作用。BIPV系统主要的优势在于能够与建筑形成一体化，不仅可以产生电能，还可起到建筑构件功能。BIPV系统不仅可以保证建筑物自身用电需求，还可根据装机电量将多余电量并网，舒缓高峰用电压力，具有极大的社会及经济效益。

2、太阳能热水系统在绿色建筑中的应用

太阳能是一种清洁无污染的可再生能源。太阳能热水系统是利用太阳辐射能为热源，将太阳能转为热能，以达到加热水体的一整套装置，包括太阳能集热装置、储热装置、循环管路装置、循环动力等。

太阳能热水系统按铺设配型分为：单机太热能热水器、集中式太阳能热水系统、半集中式太阳能热水系统三大类。此三类太阳能热水系统在绿色建筑中均得到了广泛的应用。

2.1单机太阳能热水器在绿色建筑中的应用

单机太阳能热水器（又叫家用太阳能）应用最早，七十年代中期第一代热水器是用铁皮、铁管进行焊接，简单利用太阳能将水“晒热”。第二代太阳能热水器则应用铜铝复合芯条技术。第三代就是发展到现在所见到的“黑管――玻璃真空管”，能够大大提高太阳能辐照，减少辐照时间，迅速将水制热。

在多层建筑中，大多是选用 “屋顶式”单机太阳能；高层居民建筑则选用“壁挂式”单机太阳能。单机太阳能热水器最大的好处是独立供用水，管理方便。但，其最大的缺点是：无可靠的回水系统，造成供水浪费；多余热水无法共享，造成热能浪费；系统管路多，与建筑结合不协调。单纯从能源利用角度看，单机太阳能热水器能够弥补“绿色建筑”政策涉及不到的广大农村地区节能问题。

2.2集中式太阳能热水系统在绿色建筑中的应用

集中式太阳能热水系统的最大优点是集成化程度高，分摊造价低，管理统一，水热利用程度高，与建筑统一设计施工，结合程度高。在居民建筑中得到最大程度的利用，解决了供暖、生活热水问题，为广大居民减少了建筑使用费用。目前，也是众多居民住宅开发项目“绿色建筑评价标准一星”应用最多的项目。

3、导光照明系统在绿色建筑中的应用

导光照明系统主要由采光罩、导光管和漫射器组成，其主要是利用室外的太阳光，通过导光管，将自然光引入需照明的空间。其是真正的节能、环保、绿色的新型照明方式。在绿色建筑中被广泛应用在场馆、办公场所照明、地下空间、大跨度厂房等白天需照明的环境。由于导光照明系统照明来源取自大自然，所以是“纯绿色”照明系统。但是，系统中的主要部件均需进口，与传统照明系统相比造价不菲，如果能够国产化，相信定会产生颇丰的经济收益。

结论：

太阳能是可再生能源中最不受地域限制的能源之一，其能够与建筑完美的融合成为一个有机整体，是“绿色楼盘”最受追捧概念，也是居民最能直观理解的绿色概念。从建筑业发展、可再生能源利用、楼盘销售卖点、降低建筑使用成本等方面均能够充分证明，太阳能系统的多元化发展终将“最接地气”地与“绿色建筑”融合，并得到最广泛的应用。

[1]孟莉.太阳能在绿色建筑中的应用[J].建筑工程技术与设计,2015(8).

[2]刘婉莉.基于太阳能在绿色建筑中的应用研究[J].房地产导刊,2015(13).

[3]方红.浅谈太阳能技术在绿色建筑设计中的应用[J].中国建材科技,2014(S1).

[4]刘博，邓旭.太阳能在绿色建筑中的应用[J].建筑技术开发,2014(3).