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。但是這兩種太陽能系統,都必須采用輔助熱源的。
利用太陽能供暖和制冷的建筑。在建筑中應用太陽能供暖、制冷,可節省大量電力、煤炭等能源,而且不污染環境,在年日照時間長、空氣潔凈度高、陽光充足而缺乏其他能源的地區,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。但是這兩種太陽能系統,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 靠常能(泵、鼓風機)運行的系統,由集熱器、蓄熱器、收集回路、分配回路組成,通過平板集熱器,以水為介質收集太陽熱。吸熱升溫的水,貯存於地下水柜內,柜外圍以石塊,通過石塊將空氣加熱後送至室內,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,可供其他季節使用。主動式太陽能系統按傳熱介質又可分為空氣循環系統、水循環系統和水、氣混合系統。
被動式太陽能系統 用建筑物的一部分實體作為集熱器和貯熱器,利用傳熱介質對流分配熱能的系統。被動式太陽能系統利用建筑材料的吸熱性、蓄熱性和傳熱介質的對流收集熱能,貯存熱能,分配熱能。被動式太陽能系統在冬季吸收熱能作為供暖的熱源,在夏季把建筑物內的熱量散發出去,作為調節室內溫度的冷源。被動式太陽能系統的能量利用比較充分,效率較高,經濟實惠,且簡而易行,發展前途比較廣闊。在中國新疆、內蒙、天津、甘肅等地區已有多處采用。目前被動式系統有以下五種﹕
直接收益式:在房屋的朝陽面設置大面積雙層玻璃窗,利用室內的地面和墻體,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散熱﹔夜晚關閉活動的隔熱保溫板,使已蓄熱的水墻能保證室內熱量不致散失。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墻,外涂黑色,外層設玻璃幕墻,兩者之間留出空氣隔層。實墻上留出適當的采光面積,上、下留洞口。白天室內的冷空氣通過下部洞口,進入空氣隔層受熱上升,經由上部洞口進入室內,如此形成對流循環,室內溫度即可不斷提高。夜間將洞口關閉,并下簾幕,使室內熱量不致散失。夏季開啟厚墻和玻璃幕墻上的小窗,可通風降溫。
太陽溫室式:在房屋外部建一玻璃溫室,與室內有洞口相通。白天太陽將溫室加熱後,實墻已蓄熱,熱量即散入室內。實墻也可設計成隔熱用的水墻。溫室也可以作為一個附加的、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,夜間關閉保溫板。水有較大的熱容,可持續向室內散熱。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展環境
中國太陽能建筑發展環境日趨良好。在中國,1998年5月29日簽署加入《京都議定書》,2006年12月1日批準施行《可再生能源法》,2007年8月31日發布《中國可再生能源中長期發展規劃》,2008年4月1日正式實施《節約能源法》,2008年10月1日開始實施《建筑節能條例》。“節能減排”、“節能省地”成為建筑行業點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展逐漸受到社會各界的廣泛關注。
目前,江蘇、山東、河北、海南、云南等省,北京、上海、深圳、大連等市已經在新建12層以下居住建筑以及辦公建筑、學校、醫院、賓館等公共建筑中開始強制推行太陽能熱水系統,因此,應用太陽能熱水系統完全可以成為國家層面的建筑節能強制要求,從而讓50%或65%的建筑節能目標包含更多的內涵。
在中國太陽能與建筑一體化技術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發展的必然趨勢。中國政府對CO2減排國際義務的承諾和科學發展觀的落實,以及不斷加強的建筑節能全民意識和日益成熟的房地產市場環境,促進了建筑節能完整利益鏈與市場化運行機制的形成,為建筑利用太陽能提供了良好機遇。可以肯定,未來的建筑市場將是節能減排的市場,太陽能建筑將迎來快速發展的春天。