透析太陽能技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用
時(shí)間:2022-12-29 04:05:00
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能源是人類社會求生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ),而以石油、煤炭等為基礎(chǔ)的常規(guī)能源體系曾經(jīng)極大程度的推動(dòng)并促進(jìn)了人類社會的發(fā)展,但這些常規(guī)的能源體系的過度開發(fā)直接導(dǎo)致了環(huán)境污染,為了可持續(xù)發(fā)展,我們應(yīng)該充分開發(fā)和利用潔凈能源。
一、可持續(xù)發(fā)展太陽能在未來能源結(jié)構(gòu)中的地位
國際能源機(jī)構(gòu)預(yù)測,經(jīng)濟(jì)的發(fā)展離不開資源,目前全世界最常用的還是化石類能源,但隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,煤炭和石油需求量越來越大,終有一天會枯竭。不同能源機(jī)構(gòu)對世界能源供應(yīng)情況的預(yù)測數(shù)據(jù)各有所不同,但基本結(jié)論都是相似的。即全世界的煤炭只能用220年,在未來短時(shí)期內(nèi)化石類能源在能源供給結(jié)構(gòu)站占據(jù)很大的比例,但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,可再生能源將逐漸替代化石類能源,并在2030之后開始逐漸進(jìn)入大規(guī)模應(yīng)用,隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展,可再生能源將在能源資源中占據(jù)越來越大的比例。與有限的化石燃料能源相比,太陽能堪稱最為理想的可再生能源之一。隨著太陽的輻射輸出,光子能量完全可以轉(zhuǎn)換成各種人類需要的能源。尤其是光能轉(zhuǎn)換為最常見也是最高級的電能,而電能則可以轉(zhuǎn)化為動(dòng)能、熱能等其它形式的能源。也就是我們只要充分利用自然界中最豐富的太陽能,完全可以滿足人類的生活和生產(chǎn)需求。
二、太陽能被充分利用的必然性
現(xiàn)代工業(yè)革命開創(chuàng)了現(xiàn)代文明,然而它都是建立在大規(guī)模開采和使用化石燃料的基礎(chǔ)上的?!笆褪枪I(yè)的血液,煤是工業(yè)的糧食”是這一現(xiàn)狀的最好詮釋?;剂献鳛椴豢稍偕茉矗暗拇笠?guī)模開采和使用,已使化石資源日益枯竭,它已逐漸不能滿足日益增長的經(jīng)濟(jì)需求,還誘發(fā)了不少國家之間、區(qū)域之間的政治經(jīng)濟(jì)糾紛,甚至引起沖突和局部戰(zhàn)爭。雖然我國礦物能源資源的儲量是比較豐富,然而人均能源資源只有世界人均能源資源的二分之一左右。從能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)來看,我國是世界上最大的煤炭消費(fèi)國,而根據(jù)大概的估計(jì),我國的煤炭資源只能開采80年,而石油資源只能開采20年。1997年我國正式成為了《京都議定書》簽約國,但其影響和約束,限排壓力很大。我國的火力發(fā)電,尤其是煤炭發(fā)電極大程度的受到了限制。隨后我國也正式加入WTO,我國的經(jīng)濟(jì)迎來了一個(gè)新的機(jī)遇,同時(shí)我國也正式步入了工業(yè)化中期,即重化工業(yè)階段,其能源需求量和消耗量也將快速的增長。從環(huán)境保護(hù)方面來講,化石能源的利用已造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染,溫室效應(yīng)、酸雨等環(huán)境問題接踵而來,尤其是溫室效應(yīng)是全人類所面臨的環(huán)境問題。為了可持續(xù)發(fā)展我們必須尋求新的可再生的綠色能源,太陽能作為自然界最豐富的潔凈能源,而我國全年輻射總量為917—2333kW?h/m2,是世界上太陽能資源豐富的國家之一,因此太陽能是我國可再生能源的首選。
三、太陽能的利用方式
目前太陽能的利用方式可分為光-熱轉(zhuǎn)換、光-電轉(zhuǎn)換、光-化學(xué)轉(zhuǎn)換。其中最成熟的就是光-熱轉(zhuǎn)化和光-電轉(zhuǎn)化。而光-化學(xué)轉(zhuǎn)換尚處于研究開發(fā)階段,這種技術(shù)包括半導(dǎo)體電極產(chǎn)生電而電解水產(chǎn)生氧,利用氫氧化鈣或重金屬氫化物熱分解儲能形式。太陽能制氫問題解決了,才有真正意義上的氫利用,這將是引起時(shí)代的變革。
四、太陽能在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
目前建筑業(yè)是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè),也是消耗能源較多的行業(yè)。尤其是現(xiàn)在住宅不僅僅是一個(gè)遮風(fēng)避雨的場所,人們所追求的是建立在自然環(huán)境持續(xù)和諧發(fā)展基礎(chǔ)上的優(yōu)越的生活環(huán)境,即建筑中充分利用綠色能源、盡可能的減少建筑的能源消耗,在保護(hù)環(huán)境的根本前提下盡可能的因地制宜,合理利用當(dāng)?shù)氐膬?yōu)勢條件發(fā)展合宜建筑。太陽能作為綠色潔凈能源的使用對建筑行業(yè)來說是一種全新的發(fā)展思路。目前太陽能在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用主要有太陽能發(fā)電、太陽能熱水器、太陽能空調(diào)及太陽能暖氣等,至于太陽能發(fā)電在建筑中的應(yīng)用因其技術(shù)限制,導(dǎo)致造價(jià)太高,不太適合廣泛的推廣。下面我們將著重論述太陽能熱水系統(tǒng)。太陽能熱水器是太陽能技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用的最廣泛的綠色能源。太陽能熱水系統(tǒng)主要是由太陽能集熱系統(tǒng)和熱水供應(yīng)系統(tǒng)構(gòu)成,包括了太陽集熱器、貯水箱、循環(huán)管道、支架、控制系統(tǒng)、熱交換器、水泵設(shè)備和福建。其中太陽能集熱系統(tǒng)又是太陽能熱水系統(tǒng)特有的組成部分,是太陽能是否能得到合理利用的關(guān)鍵。那么怎樣充分利用太陽能,充分發(fā)揮太陽能熱水系統(tǒng)的功效呢?
第一,首先我們在思維上要接受綠色建筑的概念,在建筑設(shè)計(jì)階段就要把潔凈能源的創(chuàng)意和思維與建筑的設(shè)計(jì)相結(jié)合。
第二,前面提到太陽能集熱系統(tǒng)是太陽能利用的關(guān)鍵,因此我們在建筑設(shè)計(jì)中要運(yùn)用太陽能熱水系統(tǒng)的話,我們首先要做的就是尊重權(quán)威的質(zhì)檢部門出局的檢測報(bào)告,在結(jié)合數(shù)據(jù)中的性能參數(shù),再根據(jù)建筑物所在地的太陽能資源與氣象條件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),確保太陽能集熱系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運(yùn)行。
第三,太陽能熱水系統(tǒng)已形成了成熟的理論系統(tǒng)和實(shí)際構(gòu)照,但很多傳統(tǒng)的建筑沒有給太陽能熱水器預(yù)留空間。這會阻礙太陽能熱水器的推廣和發(fā)展,因此在設(shè)計(jì)建筑時(shí)要充分考慮到太陽能熱水器預(yù)留空間。第四,為保證太陽能熱水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)合理,建筑設(shè)計(jì)單位和太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)單位都應(yīng)共同參與設(shè)計(jì)。同時(shí)太陽能熱水器的安裝應(yīng)該要滿足建筑功能和建筑防護(hù)要求,做到太陽能熱水器和建筑有機(jī)結(jié)合,與周圍環(huán)境想?yún)f(xié)調(diào)??偨Y(jié):建筑是國民經(jīng)濟(jì)的主要支柱,而能源也是國民經(jīng)濟(jì)的命脈。隨著常規(guī)能源的日益枯竭和因過度開發(fā)帶來的系列環(huán)境問題,我們應(yīng)該堅(jiān)持走可持續(xù)發(fā)展道路,加快技術(shù)研究,充分開發(fā)和利用太陽能。