丁忠伟
太阳雨集团有限公司
摘要：随着城市的快速发展，城市中遗留的大量旧工业建筑面临改造和更新，而绿色节能改造是顺应可持续发展的重要体现。目前国内旧工业建筑的改造水平整体较低，大部分改造都是从空间形式入手，关注到绿色节能改造的较少。太阳能作为最具前景的可再生能源之一，如果能在旧工业建筑改造的过程中有效的利用太阳能，将对未来城市发展产生重要的社会意义。本文主要分析浅析太阳能技术在旧工业建筑改造中的应用。
关键词：旧工业建筑，改造利用，太阳能技术
引言
相较于其他类型的建筑，旧工业建筑因其独特的建筑、结构和采光形式，可以更好的利用主动和被动式太阳能技术，在有效的降低建筑能耗的同时，还可以结合这些技术创造出丰富的绿色建筑语汇。然而在实际应用时，也应该结合当地的气候、地理条件和既有工业建筑的实际情况，因地制宜，不宜为用而用，将太阳能利用技术与旧工业建筑改造有机融合起来。
1、被动式太阳能在旧工业建筑改造中的利用
被动式太阳能技术是我国科技部列入最早的关于太阳能建筑热利用技术的国家科技攻关项目。因而该技术受到广泛采用，相关的研究课题、学习手册、技术规范也相对完善。被动式太阳能技术主要应用于建筑采暖，主要包括直接受益式、集热墙式和附加日光间三种方式，在旧工业建筑改造中集热墙式和附加阳光间式应用较为广泛。旧工业建筑改造中，很多设计会保留原始立面，然后在外面加设一层玻璃罩，这种处理虽然会对建筑的原有风貌造成一定的影响，但既保护了原有外墙和原有肌理，又创造出一种新中有旧的设计感。如在巴塞罗那SUVA办公楼改造中，设计者在建筑原有表皮的外侧增加了一层玻璃表皮。每层的玻璃表皮由三条材料不同的带状玻璃窗构成，上层的花纹玻璃窗可以反射紫外线，中间层是普通的透明玻璃窗，下层是半透明玻璃窗可以起到隔热效果。上下层玻璃窗通过电脑控制开关，中间层的玻璃窗可人工操控。冬季可以通过关闭玻璃窗形成特朗伯墙，为建筑室内保暖蓄热，夏季通过大面积开启玻璃窗来进行通风散热。
2、主动式太阳能在旧工业建筑改造中的利用
目前使用较为广泛的主动式太阳能技术包括太阳能热水技术和太阳能光伏发电技术。太阳能热水技术是我国发展较为成熟、应用较为广泛的太阳能技术，目前主要应用在住宅建筑中。随着产品研发的日渐成熟，太阳能热水技术已经从居住建筑扩展到其他建筑类型中，并且在旧工业建筑改造中得到了推广与使用。王兰芳在对沈阳电表厂进行改造时，在工业建筑屋顶放置太阳能集热器，为厂区提供热水，充分利用太阳能资源。太阳能光伏技术的发展可以追溯到19世纪，但直到20世纪50年代，恰宾和皮尔松在贝尔实验室成功做出了光电转换效率为6%的实用单晶硅太阳电池，太阳能光伏技术才开始走向实用阶段。随着光伏技术的不断进步，光伏发电已被列为21世纪重要替代能源。由于旧工业建筑在建筑和结构上的特殊性，在太阳能光伏技术利用上主要是将光伏材料与建筑的屋面与立面结合。如在上海当代艺术博物馆的改造中，保留了原南市发电厂主工业建筑屋面斜面的形式，并将光伏板与屋面板相结合，这样使得建筑外围护结构与太阳能光伏系统形成复合整体，既能提高光电转化率又能增强改造建筑的整体性。
3、太阳能地板采暖系统的配置以及关键问题
3.1太阳能地板采暖系统的组成
太阳能地面供暖系统主要是太阳能转化为热能的一个原理。换热器是通过换热器收集太阳辐射热量并将其存储在水泥蓄电池中的重要载体，可为地面供暖系统提供热量。为了提高集热器的效率，可以使用负荷电路系统，一个由集热器和热交换器组成，另一个回路为供热回路。
3.2集热器倾斜角的问题
从利用率来看，夏季太阳能热水系统利用率较低，热负荷主要集中在冬季温度较低时。
遮挡分辨率是收集器的一个非常重要的方面，将收集器安装在建筑物的标高上是一个很好的解决方案。对于单个收集器，垂直安装相对于最佳安装角度有一定的偏移，但可以通过应用整个收集器阵列来解决此问题。此外，立面设施有助于避免屋顶空间不足，确保收集器的安装面积符合使用需求，并降低工业建筑的成本。
3.3实现主动式和被动式太阳能建筑
绿色建筑中，太阳能建筑采暖主要分为主动式、被动式这两种。前者是利用专门的集热设备获取、储存、利用太阳能，将热媒以热量的形式通过供暖设备供应到建筑内的每一户上，实现资源的合理分配。然而，由于太阳能还无法实现持续性采集与转换，还需要使用辅助系统来保证太阳能采暖的连续性与稳定性，正是因为主动式太阳能建筑采暖其设计建设过于复杂，技术要求较高，才会出现投入成本大且维护费用高等情况。在此背景下，可以提倡被动式太阳能建筑，在不使用其他辅助能源的情况下，建造过程中合理布置好建筑方位以及建筑构件，改变自身构造从而避免追加常规能源来调节室内气温，其集热方式以及运行维护费用、造价等都能满足人们的心理预期，节能效果也最为显著。因此，为促进绿色建筑发展，太阳能在建筑中的应用，应以被动式太阳能建筑为主，主动式太阳能建筑采暖为辅，有效使用高效隔热材料、储能材料等，合理储存照射进建筑内部的太阳能，提高太阳能技术推广的可行性。
4、太阳能应用于建筑的开发利用潜力
建筑耗能占据我国每年总能耗的1/3以上，解决建筑耗能与污染问题，是我国应对能源与环境危机的关键。太阳能是一种新兴、可再生、绿色能源，主要是利用太阳每年投射到地球上的能量来缓解能源紧张局势。据调查显示，地球每年被太阳投射的能量，相当于140万亿吨标准煤所产生的热量，是全球每年各种能源利用总和的20000倍以上。但这些并不是开发和利用太阳能的主要原因，太阳能作为一种绿色能源，能得到大众的普遍支持与国家战略发展的重视，是因为太阳能资源遍及全球，也是风能、化学能以及水的势能来源，我国陆地每年所得到的太阳辐射能大约为50×1018kJ，才具有较强的开发、利用潜力。我国至少有60%以上的地区可以较好地利用太阳能，如拉萨等地区，已经实现了太阳地热能的普遍使用。能源与环境危机下，我国才会提出建筑节能减排的要求，将太阳能技术作为建筑领域积极推行的新能源技术，以缓解、解决建筑能耗及污染问题。例如，普遍使用太阳能光热系统、发电系统等，将太阳能资源与建筑结合起来，用以提升建筑的热工性能，打造舒适安全、环保绿色的室内环境，减少建筑耗能排放物对环境的污染，提高建筑在使用周期内的节能效果。至于建筑领域，为了寻求转型升级之路，也格外注重太阳能等绿色资源的引入及利用。《中华人民共和国可再生能源法》政策出台后，倡导业主安装和使用太阳能热水系统、太阳能供热采暖和制冷系统、太阳能光伏发电系统等太阳能系统，也就为太阳能在建筑中的应用提供了政策的支持，有利于进一步挖掘太阳能在建筑领域的开发、利用潜能。鉴于此，太阳能作为绿色能源应用到建筑中，可在人们追求舒适、优越居住生活环境与保护自然环境和谐持续发展的矛盾中，取得平衡。绿色建筑正是绿色资源应用到建筑中，应运而生的产物。绿色建筑不同于一般的建筑，讲究使用绿色能源满足建筑能耗，为建筑供暖、制冷等提供支持，以减轻人们生存发展需求对环境的负担。特别是运用绿色、清洁、环保能源等取缔大量消耗且面临枯竭威胁的不可再生能源，以满足社会可持续发展对能源消耗的需求。
结束语
太阳能是一种清洁的可再生新能源，资源总量巨大、分布广泛，是最具竞争力、发展前景最为广阔的永久性能源。根据2018年中国绿色能源行业现状与发展前景分析，光伏行业市场容量将呈现出逐年增长态势。由此可见，太阳能光伏技术将会成为旧工业建筑改造中的主要趋势。
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