第08章 可再生能源系统建筑应用设计.pdf

第8 章 可再生能源系统建筑应用设计 8.1 太阳能利用 8.1.1 太阳能在建筑节能中的应用形式 太阳能在建筑节能中的应用形式主要分为太阳能光热应用和太阳能光电应用。对应形式 涵盖内容和特点分述如下。 1）太阳能光热应用主要形式 （1）被动式太阳能建筑 （2 ）太阳能热水系统 （3 ）太阳能采暖系统 （4 ）太阳能空气集热采暖系统 （5 ）太阳能空调系统 2 ）太阳能光电应用主要形式 （1）按系统形式分 ① 独立光伏发电系统 ② 并网光伏发电系统 （2 ）按建筑结合形式分 ① 附着于建筑物上的光伏系统（简称BAPV） ② 集成到建筑物上的光伏发电系统（简称BIPV） 8.1.2 被动式太阳能建筑 1）定义 不使用机械动力，仅通过对太阳能的有效利用，使建筑物具备一定的冬季采暖和夏季降 温功能。 2 ）主要形式 （1）直接受益式被动太阳能建筑 （图1―原理图，图2―建筑实物） 图1 图2 （2 ）集热蓄热墙式被动太阳能建筑 （图3 ―原理图，图4 ―建筑实物） 271 图3 图4 （3 ）附加阳光间式被动太阳能建筑（图5 ―原理图，图6 ―建筑实物） 图5 图6 （4 ）组合式被动太阳能建筑（图7―建筑实物） 3 ）应用要点 冬季采暖应用应在综合考虑气候条件、建筑用途和建筑围护结构保温性能等综合因素后 确定合理形式。夏季被动降温应考虑遮阳和建筑通风有效措施。 设计阶段应进行综合评估，以使被动太阳能建筑即满足使用功能又建造美观、维护方便。 272 图7―直接受益和蓄热墙结合形式 8.1.3 主动式太阳能建筑 1）定义 太阳能结合常规能源有效利用，满足建筑物的生活热水、采暖、空调和生活用电需求。 2 ）主要形式 （1）太阳能热水系统 太阳能热水系统是太阳能光热利用最成熟的方式之一，因其技术成熟且经济效益显著 （一般投资回收年限3~5 年），已实现大规模商业化应用。 ① 系统简介 太阳能热水设备由集热器、蓄热水箱、循环管道、支架、控制系统及相关附件组成，必 要时还要增加辅助热源。太阳能热水系统按运行方式有三种：自然循环式系统、直流式系统 （图8 ）和循环换热式系统。 图8 直流式太阳能热水系统原理图 ② 集热器类型 集热器主要形式分为平板集热器和真空管集热器。其中，真空管型又分为全玻璃真空管 273 型、金属—玻璃真空管型集热器和热管式真空管型三种。 平板集热器按吸热板芯材料划分有钢板铁管、全铜、全铝、铜铝复合、不锈钢、塑料及 其它非金属集热器等； 按结构划分有管板式、扁盒式、管翅式、热管翅片式、蛇形管式集 热器，还有带平面反射镜集热器和逆平板集热器等；按盖板划分有单层或多层玻璃、玻璃钢 或高分子透明材料、透明隔热材料集热器等。目前，国内外使用比较普遍的是全铜集热器（图 9 ）和铜铝复合集热器。 图9 真空管集热器为吸热体被封闭在高真空玻璃真空管内的产品。为了增加太阳光的采集 量，有的在真空集热管的背部还加装了反光板。真空集热管大体可分为全玻璃真空集热管， 玻璃-U 型管真空集热管，金属热管真空集热管，直通式真空集热管和贮热式真空集热管。 全玻璃真空管结构如图10 所示。 图10 1- 内玻璃管2-太阳选择性吸收涂层3-真空夹层4-罩玻璃管5-支承件6-吸气膜 ③ 太阳能热水系统建筑一体化 通过太阳能热水器与建筑一体化的设计，可