太阳能与建筑的结合

icon 2010-09-13 14:12:39
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  近年来,随着全球气候变暖,煤、石油、天然气等常规能源价格的不断上涨,世界各国都在寻求解决能源紧缺,缓解气候变化异常的可持续发展战略之路。 

太阳能与建筑的结合
图为菲斯曼最新产品展示

  太阳能作为一种绿色、环保而且能量巨大的一次能源,是真正节约常规能源消耗,减少二氧化碳等有害气体排放的可再生能源,被广泛应用于人们的日常生产、生活当中。太阳能的利用主要分为光电利用和光热利用两大部分,而太阳能的热利用是目前开发技术最成熟,生产成本最低廉,应用领域最广泛的一种太阳能应用方式。如今中国的太阳能光热利用,无论是年产量,还是保有量都已经排在世界首位,并且还在以每年20%--30%的增长速度不断发展。 

  太阳能的热利用必须与建筑设计应用相结合,既要考虑太阳能系统与建筑的供热、制冷、给排水等系统相互结合,又要考虑太阳能集热器与建筑结构的相互结合。由此,我们可以看到,太阳能与建筑的结合是由内而外的结合,是从系统到结构的全面结合。

  一、太阳能热利用与建筑供热、制冷、给排水等系统的结合 

  目前在我国太阳能热利用应用最多的领域,就是工业建筑、民用建筑的生活热水系统。而生活热水的系统又分为集中式的和分户式的,以及由此衍生出的各种生活热水系统。在此类系统中,太阳能作为主要制热设备,替代了或部分替代了利用常规能源供热的设备,如燃气热水器和电热水器,提供建筑给排水系统所需的生活热水。 

  太阳能热水系统,以可再生的太阳能为首要能源,优先利用这种来自太阳的免费能源,再结合部分辅助加热设备,满足用户全年使用生活热水的需求。此种系统的结合形式多种多样,有太阳能与电辅助结合的,有太阳能与燃气锅炉结合的,还有太阳能与地源热泵等其他节能环保型设备相结合的。在应用了太阳能热水系统的建筑中,一方面减少了常规能源的大量使用,节约了资源的消耗;另一方面减少了有害气体的排放,同时也保护了环境不受污染。其实,在实施完成太阳能热水系统后,用户是最终的受益者。因为尽管用户在投资太阳能设备安装的时候,一次性投资可能比较大。但是,通过太阳能与辅助能源相结合系统的使用,用户会很明显的感受到这种系统的运行成本非常低,能耗费用远远低于利用常规能源供热的设备。这样大约通过几年的使用,用户就可以测算,通过节约常规能耗的费用,与常规供热设备相比,就已经可以收回太阳能系统的初投资了,而以后的使用基本上相当于免费使用。

  类似的太阳能应用系统还有很多。如建筑的供热系统、制冷系统等等,应用太阳能的产生的热量,通过某些媒介加以储存利用,并结合常规的供热设备如锅炉,制冷设备如制冷机组等等,可以实现太阳能与多种常规设备相互结合。通过太阳能在诸多建筑中的应用,这样的系统可以满足人们的工业、民用的热利用需求,同时节约能耗,减少污染,保护环境,节约费用,真正的实现了建筑的节能减排和环境的可持续发展。

  二、太阳能热利用与建筑结构形式结合 

  太阳能集热器是太阳能热利用系统的重要组件,作为供热系统的功能部件被设计并安装到各种工程项目中,而且要求其安装形式必须考虑与建筑的结构形式相互结合。 

  目前太阳能与建筑结构的结合形式有很多,首先是太阳能集热器与建筑屋顶相结合。无论是单层建筑还是多层建筑,建筑屋顶一般分为平顶结构和坡顶结构两大类。太阳能集热器会通过支架与不同屋面结构相连接固定,做独立式或是集中式的铺设,满足不同供热系统的需求。此种安装方式最为普遍,从简单的自由式安装方式,到匠心独具的太阳能屋顶设计安装方式,都充分说明了太阳能与建筑屋顶相结合的方式是目前太阳能与建筑结构相结合应用最广泛的安装形式。 

  不过除了屋顶的安装形式以外,太阳能还可以与建筑立面的其他结构相互结合。例如壁挂式安装。近年来,随着我国城市化发展的不断加快,很多高层建筑的拔地而起。这就造成了只有顶层用户可以安装太阳能,或者是整栋高层建筑无法安装太阳能的情况。为了解决高层建筑安装太阳能的问题,一种与建筑立面相结合的,系统集成了集热器和水箱的,阳台壁挂式的太阳能热水器诞生了。这种产品的太阳能集热器安装在南阳台的墙外,水箱壁挂在阳台内的墙壁,集热器与水箱之间用连接管相连,整个系统无需水泵,完全自然循环。这款阳台壁挂式产品结构紧凑,能耗极低,可以与各种高层建筑相结合,只要光照充足,此系统可以解决每家每户全年的生活热水需求。 

  除了这种分户集热分户供热阳台壁挂式产品,太阳能和建筑立面的结合形式还有很多,比如集中分户式设计的整体壁挂系统,或与各种幕墙结构相结合的壁挂系统,都是太阳能和建筑一体化发展的完美结合。在这些结构设计中,太阳能集热器不只是系统中吸收热量的功能部件,我们更多的把它设计成为建筑物的一个结构部件,作为建筑的美学元素加以深化设计,为建筑物增加功能性的同时又增添了建筑美学要素。这种结合形式是现代太阳能产品与建筑结构相结合的必然发展趋势。

  综上所述,太阳能需要与建筑相结合,既要实现系统设计的相互结合,又要实现建筑结构的相互结合。这种结合是由内而外的结合,是从系统到外观的结合,是从前期设计到后期安装的结合,是全方位的结合。这种全方位的结合,需要太阳能厂家设计人员与建筑开发的设计人员以及实施安装的工程人员紧密配合,相互协作,整合各自现有资源,做到统一规划,统一设计,统一实施。只有这样,才能真正实现太阳能与建筑的完美结合。 

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