蒋正辉
常州锐拓光电设备安装有限公司 江苏 常州 213000
摘要：随着我国经济的稳步提高，在各种能源消耗中，其建筑的建造与使用过程所占比重较大。由于传统能源的数量有限，因此一些可再生清洁能源逐步成为了不可再生能源的替代品，用于满足经济发展的需要。我国地处北半球，拥有丰富的太阳能资源，而对于能耗较高的建筑领域，如何将太阳能资源最大化利用成为了需要进一步研究的课题。鉴于此，文章对太阳能作为绿色能源在建筑中的具体应用进行了研究，以供参考。
关键词：太阳能；绿色能源；应用研究
1太阳能作为绿色能源应用于建筑的优势及意义
太阳能是一种可再生能源，其所具备的“取之不尽且无污染”特点，使得其在国际能源开发利用中占据领先位置，成为世界各国缓解能源与环境危机双重压力的关键。目前，太阳能的开发、利用等都是国际能源、经济发展的新热点。将太阳能应用到建筑之中，是因为建筑是人们生活必须的物质载体，建筑能耗也是国家与社会中消耗能源的三大户之一，占据了我国每年总能耗的30%~40%。实现建筑节能、实现节能减排，是我国突破能源与环境危机的重要途径，太阳能作为一种绿色能源应用到建筑之中，不仅对我国社会可持续发展具有积极作用，也能在保证人们生活品质的同时，降低不可再生能源的消耗，将清洁、绿色能源取代矿石燃料，进一步降低建筑能耗。现阶段，太阳能在建筑领域中的应用，主要集中在太阳能热利用、太阳能发电以及太阳能空调技术上。随着节能减排工程在建筑领域中的落实，太阳能作为新型绿色能源，备受居住者与参建方的关注，以太阳能实现建筑同步设计、同步施工，将太阳能利用系统完美融入建筑的方方面面，是实现建筑节能、功能性与美观性统一的关键。以下是太阳能在建筑中应用的优势及意义：（1）降低建筑对常规能源的消耗量。常规能源在建筑能耗中占据较大比例，太阳能以绿色能源的形式应用到建筑之中，在取缔其他能源的同时，实现了建筑节能，也将绿色能源与建筑有机融合，在不破坏建筑景观与城市景观的基础上，达到绿色、环保、提高能耗利用率的效果。（2）无需额外占地。太阳能在建筑中的应用，主要是利用建筑屋顶以及南立面，无需额外占地，节约土地资源的同时，也充分地利用了建筑现有的资源，有效解决了因为能源更换所引起的不良反应，保证了能源利用的经济效益和社会效益。（3）使用的经费较少。现阶段对绿色能源的开发并不顺利，技术难题还有待于进一步攻破，如氢能、核能还难以实现普遍使用，太阳能是绿色能源之中利用率较高、应用比较成熟的一种能源。太阳能产品的使用，主要通过就地安装，无需架设输电线路以及热水管道，节约经费的同时，也避免了大规模建筑改造。（4）公众易接受。虽然化石燃料的使用对环境影响较大，但是其使用的便捷性以及普及性，是其他能源所不及的。太阳能较核能、风能以及氢能而言，是绿色能源中，公众最容易接受的，因为其无噪音、无污染物排放，且太阳能技术比较成熟，对公众健康无影响。
2太阳能在建筑中的应用分析
2.1太阳能在建筑空调系统中的应用
随着人们生活质量的逐渐提升，空调系统已经成为现代建筑工程中不可或缺的一部分，但是空调应用的普及同时也加重了能源的损耗，对环境造成一定程度的污染。如果将太阳能合理地应用于建筑的空调系统中，则能够大大降低空调系统对于常规能源的使用，减少环境污染，满足可持续发展要求。通常情况下，应用太阳能的建筑空调系统主要有2种模式：（1）通过太阳能的光电转化实现空调系统的电力制冷；（2）通过太阳能的光热转化实现热能制冷。通过实践分析发现，第一种能源转换模式的应用成本偏高，因此在工程建设过程中通常会选用第2种方式。
一般来说，应用光热转换技术的建筑空调系统通常由热泵、除湿装置、太阳能集热器以及制冷机等几个重要部分组成。当前，太阳能空调制冷技术中部分技术难点有待突破，主要问题是由于建筑市场中应用的常规太阳能集热器与现有空调制冷技术匹配度不高，太阳能集热器的应用存在局限，其空调系统的整体造价相对较高，这也是造成太阳能建筑空调系统推广受限的主要原因。为此，相关技术人员还需对制冷技术不断优化，并尽量提升太阳能集热器装置的运行效率。此外，太阳能的应用会受到气候温度、昼夜更替以及季节等因素的影响，出现能源供应间断的问题。为了提升太阳能应用的稳定性，工程技术人员还要注重太阳能空调系统中蓄热材料的开发。
2.2太阳能在建筑热水系统中的应用
建筑工程中应用的太阳能热水系统主要包括太阳能集热板装置、循环水箱、恒温水箱、集热循环泵、防过热循环泵以及热水变频泵等部分。如果按照运行方式对该系统进行归类，大致可分为4种类型，分别为自然循环式热水系统、自然循环定温放水式热水系统、直流式热水系统及强制循环式热水系统。当前，我国大多数建筑中通常会应用自然循环式热水系统。一般来说，直接应用太阳能给热水系统提供能量在理论上是可以的，但是此种系统需要按照最冷的月份和日照环境最差的季节对系统进行加热设计，并需要考虑系统的热水储备问题，加设储水装置，系统的成本投入较高，且在应用过程中会经常产生过量的热水，造成资源浪费。为了避免这种情况，可在太阳能热水系统中设置辅助热源，当太阳的辐射能源总量不符合系统的加热要求时，可以使用辅助热源进行补充加热。当前常用方式包括电辅助加热和燃气辅助加热等。
2.3太阳能在建筑采暖系统中的应用
一般来说，太阳能采暖系统主要由集热器、蓄热器、控制器以及辅助热源等几个重要部分组合而成。现代建筑中的太阳能采暖系统通常可分为2种类型：（1）以空气为介质的采暖系统；（2）以水为介质的采暖系统。第1种采暖系统与后者相比，其集热器装置运行期间可避免出现腐蚀或者冻结等问题。但是该系统的风机运行过程中会产生较高的电力损耗，系统蓄热装置体积较大，容易产生比较严重的空气渗漏情况，进而影响系统的集热效果。第2种采暖系统的发展源于太阳能热水系统，其与空气式采暖系统相比，集热效率更高。该系统能够增加集热装置的实际采光面积，并且可与太阳能热水系统进行关联应用，形成节能环保的复合型系统当前，在建筑中应用较多的太阳能采暖系统还有热泵采暖系统，其主要划分为空气源热泵采暖及水源热泵采暖2种类型。其中，空气源热泵采暖系统主要有4种运行模式：（1）单纯热泵工况运行模式；（2）单纯的空气集热器运行模式；（3）空气通过集热器集热之后经过蒸发器，再经过冷凝器的运行模式；④空气经过加热后经过蒸发器然后排到环境当中，在建筑室内以及冷凝器设备之间进行循环的模式。水源热泵采暖系统有2种运行模式：（1）水源通过集热器加热后流入蓄热水箱，然后经过蒸发器装置，蓄热的同时进行热泵采暖；（2）在夜间或者阴雨天，应用蓄热水箱给系统供热。
结语
综上所述，太阳能作为取之不尽用之不竭的清洁能源，已经被我国认可并投入建筑节能中使用，在一定程度上减少了对传统不可再生资源的消耗，但太阳能的应用模式和应用范围仍存在较大的开发空间，我国相关科研人员正在不断完善对太阳能利用的研究，进而不断推进太阳能的应用，切实解决清洁能源利用问题，真正意义上实现节能环保和可持续发展。
参考文献：
［1］赵进新．浅谈太阳能在城市建筑中的发展现状及建议［J］．城市建筑，2020，17(12)：62-63．
［2］姜楠．居住型城市街区太阳能利用潜力研究［J］．武汉：华中科技大学，2018．