【摘 要】太阳能是一种可再生的清洁能源，对太阳能的应用可以大量节约不可再生能源，并且可以减少污染物的排放有助于保护生态环境。为了进一步推进太阳能在建筑领域的广泛应用，本文对太阳能在建筑工程行业中的利用方式进行了介绍，并对应用状况进行了分析。
【关键词】太阳能；供暖；制冷；热水器
1、前言
太阳能是一种可持续利用的清洁能源。当前人类面临着资源短缺环境污染的挑战和压力，为实现人类社会的可持续发展，太阳能越来越得到了各个国家的重视.全球每年得到的太阳能相当于五百万吨煤当量，所以对太阳能的开发和利用是有着极大的潜力。在人类总耗能中，建筑耗能可以占到三分之一以上，在建筑用能中，供暖和热水对于热能的温度要求最低，太阳能低温收集所获得的收集效率最高。从九十年代开始，太阳能与建筑技术相结合的发展已经成为了重要趋势，太阳能建筑技术已经从传统的供暖发展到光电、热水、制冷等技术，实现太阳能与建筑的一体化，成为技术含量高、资源消耗低、环境负荷小的新型建筑技术。
2、太阳能在建筑工程的利用
太阳能的利用方式主要包括以下几种：光能到热能的转换；光能到电能的转换；光能到化学的转换。在日常的生产应用中，前两种转换方式最为成熟，最后光能到化学的转换方式仍然在初步的研究开发阶段，未来不可限量，突破口就在太阳能制氢技术的完善与优化。太阳能技术在建筑设计中具有重要的应用意义。
2.1优化能源结构
虽然我国在当前的能源总量可以排世界前列，但是人均资源占有量却远低于世界平均水平。随着我国的建筑工程的迅速发展，我国的资源消耗与需求也在逐渐增加，尤其是一些不可再生的化石燃料能源，不仅会面临枯竭而且还会对环境造成污染。因此太阳能作为绿色的可再生能源，与建筑工业进行结合是必然的趋势。在建筑行业中推广太阳能的使用，可以优化我国的能源结构。
2.2平衡能源分布
我国虽然资源种类繁多、资源数量丰富，但是我国的能源分布是不均衡的，为了应对能源供应不足的问题，减少资源运输消耗的经济成本，保障偏于资源稀少地区人们的基本生活，对太阳能的利用则成为首要的选择。
3、太阳能技术在建筑中的应用分析
3.1太阳能供暖
太阳能为建筑物供暖的方式可以分为以下两种：
(1)主动式太阳能采暖系统
该系统首先使用常规的水能或者风能将热水或空气从太阳能集热器输送到储热房间，系统复杂且成本高，为实现后续良好的供暖需要作为整个建筑的一部分进行设计，因此，只适用于新建筑。
(2)被动式太阳能采暖系统
被动式系统比主动式的系统要简单，可以根据建筑物本身的构造，通过向阳面的窗墙为房屋吸收和贮存热量，构造简单且成本低，采暖效果十分显著。目前我国依靠建筑结构的热工特性兴建了很多太阳房，但是无法进行调节控制。国外的太阳房采用了新型房屋材料和密封隔热性能均良好的玻璃材料，不仅采光节能，还能便于调节，外表也美观，具有参考借鉴价值。
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3.2太阳能热水器
在生活方面对热水方面所耗的能量是非常大的.太阳能热水器便显现出其独特的优势，可以储存热水，方便随时使用，安装方式和位置都有多重选择，节约了建筑使用空间，太阳能热水器目前在市场上的应用主要有两种:平板太阳能热水器和真空管太阳能热水器。
(1)平板太阳能热水器
这种热水器由平板散热器与水箱组成，采取的是自然循环的方式。平板太阳能热水器由吸热板、盖板、保温层、外壳等几部分组成。平板太阳能热水器是为小高层住宅设计开发的。水箱和平板太阳能集热器均可以放置在阳台，窗户，屋顶，墙壁上，弥补了传统的太阳能热水器无法与建筑环境相匹配的缺陷。集热器与水箱可以分开放置，不受位置限制，达到了与高层建筑及环境一体化的完美结合。
(2)真空管太阳能热水器.
真空管太阳能热水器是由多支玻璃真空集热管直接插入水箱构成，接口处使用硅橡胶支撑密封圈，采用自然对流换热的方式提供热水。真空管作为太阳能热水器的核心，它的内外层之间是真空。为最大限度的吸收太阳辐射能，在内玻璃管的表面上涂有光谱选择性吸收涂层。阳光照射到涂层以后，太阳能转化成热能，水吸收热能以后温度升高，从涂层外吸热，水温升高以后密度减小，水箱中热水始终在冷水的上方。太阳能热水器中热水的升温情况主要取决于光照。当打开厨房或洗浴间的任何一个水龙头时，热水器内的热水便依靠自然落差流出，落差越大，水压越高。真空集热管有全玻璃型和热管型两类。真空集热管可以在冬季发挥更好的供热水性能，并且具有热效率高、占地面积小、抗严寒天气、适应性强等优势，整体要优于平板太阳能热水器。
3.3太阳能发电
为了减少火力发电造成的资源损耗与环境污染，利用太阳能发电可以有效解决这些问题。太阳发电有两种形式，一种是先通过太阳能集热器将光能转化为热能，再通过汽轮机转化为电能；另一种形式利用光电效应基于太阳能电池将太阳能直接转化为电能，当前光伏发电与建筑一体化技术(BIPV)是应用太阳能发电的新概念，是将太阳能光伏发电方阵安装在建筑的维护结构外表面提供电力。太阳能一方面提供电力，另一方面充当建筑物外墙的材料。其发电的原理是利用光光生伏打效应将光能转化为电能。太阳能光伏发电有着可靠性强、污染小、维护简单等优势，目前已经被广泛的运用到部分城市的建筑当中。BIPV系统由光伏阵列、冷却空气通道、系统控制器以及支架等设备组成。主要设备光伏阵列是由太阳电池板和方阵支架组成，电池板由每个太阳能电池通过串并联的形式组合而成，这个是系统的最有价值的部分。当受到阳光照射时，产生光电效应，将光能转换成电能，当阵列中的电压符合系统要求的输入电压时，逆变器将直流电转换成交流电，交流电除去输送到配电柜进行供电，其余的电能则输入电网。
当前，光伏在建筑中的应用正朝着并网发电的趋势进行，光伏组件被安装到建筑物的外部组织结构上，再把引出端口通过控制器与逆变器连接到公共电网，光伏方阵和电网可以以并联的方式对用户提供电能，这种方式是无需蓄电池的，可以极大的减少支出的成本，并且太阳能材料也是环保的，不会对环境造成太大污染。但是由于太阳能与建材一体化的方式，对安装的技术和要求也会高于一般的建筑，因此其发展仍然任重道远，需要技术的提升、人员操作的加强以及相应政策的配套出台。
4、结语
本文主要介绍了太阳能在建筑方面的一些应用，其主要的优势就是节省了常规使用的不可再生能源并保护了环境。经过长期的实践效果证明，太阳能转换技术可以与建筑进行良好的匹配，可以预见太阳能在建筑中的应用有广阔的应用前景和提升空间。
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[4]林勇.太阳能光伏并网发电系统[J].上海电力，2005(1):49-53.
论文作者:吴明明,王月冲
论文发表刊物:《低碳地产》2016年9月第17期
论文发表时间:2016/11/11
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