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摘 要：在社会生产力大发展和科学技术突飞猛进的现代化社会中，能源的有效利用以及能源的快速消耗给人类与自然带来了巨大的压力，建筑行业和能源行业要想稳定发展，则必须突破瓶颈，调整发展模式。建筑行业的能耗主要集中在：工程施工、供热制冷、电力照明等各方各面。对建筑物本身来说，一方面要充分考虑节能环保理念，另外需积极采用新型再生技术，实现可持续发展战略和能源的二次利用。笔者就太阳能在高层建筑电气设计中的应用进行了总结和分析，供广大实践工作者理论参考。
关键词：太阳能技术；建筑节能设计；应用
中图分类号：TU976+.1 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）15-0286-02
1 引 言
太阳能是一种绿色清洁、广泛分布、成本低廉的可再生能源。太阳能采集技术起源较早，经过长期的实践和优化，太阳能利用技术得到了迅速发展。太阳能利用主要分为太阳能热利用和太阳能光利用两种，其中太阳能热利用又包括太阳能热水、供热制冷、海水淡化、热动力发电等方面。而太阳能光利用主要是通过太阳能来发电或者制氢。由于石油等不可再生能源的日益紧张，在世界各国的大力推动下，太阳能资源丰富，易取，在世界能源供应体系中的重要性日益凸显，已经成为了可再生能源主力。
2 利用太阳能的必要性与可行性
2.1 能源节约和环境保护需要
就能源节约的角度而言，从工业革命开始，社会经济快速发展，能源消耗量不断增长，能源形势问题日益严峻。太阳向地球每年的辐射量是地球自身能量消耗的1200余倍。所以太阳能资源的合理利用和开发是解决全世界能源危机的关键所在。
就地球环境保护的角度而言，现阶段全球资源消耗越来越快，伴随而来的是自然环境日益恶化。据相关统计资料显示，我国每年的CO2排放量超过8亿t；的排放量超过1927万t，位居世界首位，而且这些气体的生成速度远大于自身的净化能力。因此，积极开发新式的清洁能源对于有效缓解现阶段的环境问题具有至关重要的意义。
2.2 太阳能技术应用的可行性
太阳能技术主要是利用太阳能转换装置将太阳辐射能量转换为热能或电能的技术。因此实际应用太阳能技术具有一定的地理条件制约，按照目前我国各地太阳能技术应用现状，可以大体上划分为5类地区：全年日照时长可以达到3200～3300h的地区；全年日照时长可以达到3000～3200h的地区；全年日照时长可以达到2200～3000h的地区；全年日照时长可以达到1400～2200h的地区；全年日照时长可以达到1000～1400h的地区。前三类地区中，年日照平均时长达2000h，是我国太阳能资源最为丰富的地区，面积占我国总面积的2/3。
3 太阳能技术的发展
3.1 太阳能利用技术
3.1.1 平板型集热器
平板型集热器中主要包括隔热层、集热板、盖板以及外壳等。集热板的功能为吸收阳光，将其转化为热能，利用流管传导至集热介质中。
集热介质也是一种非常常用的热交换器。它的关键构件是平板吸热构件。平板吸热构件要求能够具有阳光高吸收率、低热辐射率；科学合理的结构设计，以最高的效率将太阳热能传导给集热介质；同时要求集热介质具有长期的耐候性以及耐热性能。除此之外，还要求加工工藝流程比较简单、材料价格要低廉等。集热器通过有效吸收太阳辐射能量，一部分热量被传热介质集中起来，变成有用能量，而其余部分可以利用集热器材料向周边散释自然辐射。
3.1.2 聚光型集热器
聚光型太阳能集热器也通过聚集反射太阳光将太阳光集中于吸热层中，从而提升太阳能的吸收率。聚光型太阳能集热器中最为重要的部件就是聚光镜，其关键作用就是将太阳光聚集于近乎一点，让吸热层得以充分吸收。聚光型集热器的热损失主要为三种形式，即热对流、热辐射以及热传导。至于非选择性吸热层，处于高温环境下，辐射是造成太阳能热损失的主要途径。
3.2 太阳能热动力发电
3.2.1 塔式太阳能热动力发电
塔式太阳能热动力发电系统主要由集热子系统、聚光子系统、蓄热子系统、发电子系统等构成，塔式系统又名集中式系统。该系统需先在场地上安装大型太阳能反射镜，即定日镜，每台都装设有跟踪机构，从而可以准确地将太阳光集中于高塔顶端的接收器上。定日镜一般布设在塔的北部；低纬度地区可以在塔的周围分别设置定日镜。很多定日镜组合成庞大的定日镜场，其形成的聚光面积十分大，可将其看作为一个巨大的成像聚光集热器，所以塔式太阳能集热装置的聚光倍率较高，超过1000倍，接收器正常工作时的平均温度能够达到1000℃以上。
3.2.2 槽式太阳能热动力发电
槽式太阳能热发电系统全名为槽式抛物面反射镜太阳能热发电系统，该系统的工作原理为多个槽式聚光集热器经过串联并联处理，可以有效吸收太阳能，同时将其转化为热能，用于工质加热，形成大量高温蒸汽，进而驱动汽轮发电机组快速发电。
4 被动式能源建筑的形式
根据太阳能的利用方式可将中高层能源建筑分为直接受益型、集热蓄热墙型等，详细如下：
4.1 直接受益型
直接受益型是直接通过阳光进入房间，利用透光性材料和透光面积较大的南方窗户玻璃。通过存储热能至围护结构表面的墙、地上，在夜晚对流辐射与室内空间的热传导也逐渐释放。建筑要求：正阳南部建筑应安装大面积直接暴露的玻璃窗，围护结构需要具有较大的热阻，室内应当有良好的储物性能材料，才能高效地聚集能量。
4.2 集热蓄热墙型
集热蓄热墙型的工作原理是利用设置在建筑南向垂直方向的集热墙，通过传导、辐射和对流吸收太阳光达到传热的效果。中高层建筑要求：建筑物的墙壁被玻璃覆盖，墙上有通风孔。一方面，太阳能通过对流热吸收壁热，吸收热能进入室内。另一方面，传热壁通过对流将热量传递到玻璃和壁之间的中间层，然后从室内空气和空气传递热量。 5 太阳能在中高层建筑电气设计中的应用及存在问题
5.1 太阳能在建筑电气中的应用现状
当前太阳能技术在中高层建筑电气中的应用主要体现在以下几个方面：
5.1.1 太阳能照明
太阳能可以提供有限的能量，但是不足以成为建筑物的主要能源。因此太阳能与照明设备的结合是最为常见的。太阳能照明的虽然不能用于中高层建筑长期自然照明，但是可以应用于中高层建筑应急照明。太阳能在建筑电气节能领域中的应用也较为成熟。
5.1.2 太阳能空调
太阳能空调器主要分为两种类型：①先用光电转换，再把太阳能转换成电能，然后用传统的动力驱动方式制冷器；②光热转换制冷的后期发展。
5.1.3 太阳能加热
太阳能加热是太阳能利用中起源最早的技术类型，当前加热技术应用广泛，技术成熟，市场上的太阳能热水器类型多样，更新换代速度快，后期也衍生出太阳能地板产品。太阳能加热成为了商业利用价值高且应用广泛的技术之一。
5.2 现有太阳能技术在建筑电气应用过程中的问题
太阳能在建筑电气中的应用仍然存在诸多缺陷亟待解决和优化，除太阳能系统自身的问题，还需要对以下问题进行考量。
5.2.1 缺乏稳定性
太阳系能量的输出受外界環境影响较大。例如，如果遇到连续下雨的天气，将很难对太阳能进行有效收集利用。
5.2.2 利用效率偏低
当前太阳能电池板多固定于特定的角度上，但是因为太阳一直处于移动状态，因此转换装置的利用率低。
5.2.3 应用范围狭小
太阳能技术在建筑用电方面的应用存在较大局限，除日常的照明和空调在其他领域中的应用较少，技术也不成熟。
6 结束语
综上，太阳能建筑是建筑行业技术研究和绿色环保研究的重点，本文对被动式太阳能技术在高层建筑设计中的应用进行了详细阐述，太阳能建筑理念与可持续发展理念相符。在设计过程中，要积极以技术理论为指导，满足建筑设计的低能耗，满足人们的节能性能。对舒适性的要求。
参考文献
[1]俞彬彬.基于太阳能在园林电气工程中的应用[J].工程技术：文摘版，2016（6）：00128.
[2]丛岁岁.太阳能建筑一体化在住宅设计中的应用[J].中国房地产业，2017（22）：23～24.
[3]肖 玲.太阳能热水系统在建筑设计行业中的应用[J].低温建筑技术，2016，38（5）：153～154.
[4]王 力，韩 亮.太阳能在建筑制冷、采暖中的应用[J].建设科技，2017（10）：32～33.
收稿日期：2018-4-24
作者简介：马云锐（1974-），男，工程师，本科，主要从事学校的供电管理工作。
关键词：太阳能技术；建筑节能设计；应用
中图分类号：TU976+.1 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）15-0286-02
1 引 言
太阳能是一种绿色清洁、广泛分布、成本低廉的可再生能源。太阳能采集技术起源较早，经过长期的实践和优化，太阳能利用技术得到了迅速发展。太阳能利用主要分为太阳能热利用和太阳能光利用两种，其中太阳能热利用又包括太阳能热水、供热制冷、海水淡化、热动力发电等方面。而太阳能光利用主要是通过太阳能来发电或者制氢。由于石油等不可再生能源的日益紧张，在世界各国的大力推动下，太阳能资源丰富，易取，在世界能源供应体系中的重要性日益凸显，已经成为了可再生能源主力。
2 利用太阳能的必要性与可行性
2.1 能源节约和环境保护需要
就能源节约的角度而言，从工业革命开始，社会经济快速发展，能源消耗量不断增长，能源形势问题日益严峻。太阳向地球每年的辐射量是地球自身能量消耗的1200余倍。所以太阳能资源的合理利用和开发是解决全世界能源危机的关键所在。
就地球环境保护的角度而言，现阶段全球资源消耗越来越快，伴随而来的是自然环境日益恶化。据相关统计资料显示，我国每年的CO2排放量超过8亿t；的排放量超过1927万t，位居世界首位，而且这些气体的生成速度远大于自身的净化能力。因此，积极开发新式的清洁能源对于有效缓解现阶段的环境问题具有至关重要的意义。
2.2 太阳能技术应用的可行性
太阳能技术主要是利用太阳能转换装置将太阳辐射能量转换为热能或电能的技术。因此实际应用太阳能技术具有一定的地理条件制约，按照目前我国各地太阳能技术应用现状，可以大体上划分为5类地区：全年日照时长可以达到3200～3300h的地区；全年日照时长可以达到3000～3200h的地区；全年日照时长可以达到2200～3000h的地区；全年日照时长可以达到1400～2200h的地区；全年日照时长可以达到1000～1400h的地区。前三类地区中，年日照平均时长达2000h，是我国太阳能资源最为丰富的地区，面积占我国总面积的2/3。
3 太阳能技术的发展
3.1 太阳能利用技术
3.1.1 平板型集热器
平板型集热器中主要包括隔热层、集热板、盖板以及外壳等。集热板的功能为吸收阳光，将其转化为热能，利用流管传导至集热介质中。
集热介质也是一种非常常用的热交换器。它的关键构件是平板吸热构件。平板吸热构件要求能够具有阳光高吸收率、低热辐射率；科学合理的结构设计，以最高的效率将太阳热能传导给集热介质；同时要求集热介质具有长期的耐候性以及耐热性能。除此之外，还要求加工工藝流程比较简单、材料价格要低廉等。集热器通过有效吸收太阳辐射能量，一部分热量被传热介质集中起来，变成有用能量，而其余部分可以利用集热器材料向周边散释自然辐射。
3.1.2 聚光型集热器
聚光型太阳能集热器也通过聚集反射太阳光将太阳光集中于吸热层中，从而提升太阳能的吸收率。聚光型太阳能集热器中最为重要的部件就是聚光镜，其关键作用就是将太阳光聚集于近乎一点，让吸热层得以充分吸收。聚光型集热器的热损失主要为三种形式，即热对流、热辐射以及热传导。至于非选择性吸热层，处于高温环境下，辐射是造成太阳能热损失的主要途径。
3.2 太阳能热动力发电
3.2.1 塔式太阳能热动力发电
塔式太阳能热动力发电系统主要由集热子系统、聚光子系统、蓄热子系统、发电子系统等构成，塔式系统又名集中式系统。该系统需先在场地上安装大型太阳能反射镜，即定日镜，每台都装设有跟踪机构，从而可以准确地将太阳光集中于高塔顶端的接收器上。定日镜一般布设在塔的北部；低纬度地区可以在塔的周围分别设置定日镜。很多定日镜组合成庞大的定日镜场，其形成的聚光面积十分大，可将其看作为一个巨大的成像聚光集热器，所以塔式太阳能集热装置的聚光倍率较高，超过1000倍，接收器正常工作时的平均温度能够达到1000℃以上。
3.2.2 槽式太阳能热动力发电
槽式太阳能热发电系统全名为槽式抛物面反射镜太阳能热发电系统，该系统的工作原理为多个槽式聚光集热器经过串联并联处理，可以有效吸收太阳能，同时将其转化为热能，用于工质加热，形成大量高温蒸汽，进而驱动汽轮发电机组快速发电。
4 被动式能源建筑的形式
根据太阳能的利用方式可将中高层能源建筑分为直接受益型、集热蓄热墙型等，详细如下：
4.1 直接受益型
直接受益型是直接通过阳光进入房间，利用透光性材料和透光面积较大的南方窗户玻璃。通过存储热能至围护结构表面的墙、地上，在夜晚对流辐射与室内空间的热传导也逐渐释放。建筑要求：正阳南部建筑应安装大面积直接暴露的玻璃窗，围护结构需要具有较大的热阻，室内应当有良好的储物性能材料，才能高效地聚集能量。
4.2 集热蓄热墙型
集热蓄热墙型的工作原理是利用设置在建筑南向垂直方向的集热墙，通过传导、辐射和对流吸收太阳光达到传热的效果。中高层建筑要求：建筑物的墙壁被玻璃覆盖，墙上有通风孔。一方面，太阳能通过对流热吸收壁热，吸收热能进入室内。另一方面，传热壁通过对流将热量传递到玻璃和壁之间的中间层，然后从室内空气和空气传递热量。 5 太阳能在中高层建筑电气设计中的应用及存在问题
5.1 太阳能在建筑电气中的应用现状
当前太阳能技术在中高层建筑电气中的应用主要体现在以下几个方面：
5.1.1 太阳能照明
太阳能可以提供有限的能量，但是不足以成为建筑物的主要能源。因此太阳能与照明设备的结合是最为常见的。太阳能照明的虽然不能用于中高层建筑长期自然照明，但是可以应用于中高层建筑应急照明。太阳能在建筑电气节能领域中的应用也较为成熟。
5.1.2 太阳能空调
太阳能空调器主要分为两种类型：①先用光电转换，再把太阳能转换成电能，然后用传统的动力驱动方式制冷器；②光热转换制冷的后期发展。
5.1.3 太阳能加热
太阳能加热是太阳能利用中起源最早的技术类型，当前加热技术应用广泛，技术成熟，市场上的太阳能热水器类型多样，更新换代速度快，后期也衍生出太阳能地板产品。太阳能加热成为了商业利用价值高且应用广泛的技术之一。
5.2 现有太阳能技术在建筑电气应用过程中的问题
太阳能在建筑电气中的应用仍然存在诸多缺陷亟待解决和优化，除太阳能系统自身的问题，还需要对以下问题进行考量。
5.2.1 缺乏稳定性
太阳系能量的输出受外界環境影响较大。例如，如果遇到连续下雨的天气，将很难对太阳能进行有效收集利用。
5.2.2 利用效率偏低
当前太阳能电池板多固定于特定的角度上，但是因为太阳一直处于移动状态，因此转换装置的利用率低。
5.2.3 应用范围狭小
太阳能技术在建筑用电方面的应用存在较大局限，除日常的照明和空调在其他领域中的应用较少，技术也不成熟。
6 结束语
综上，太阳能建筑是建筑行业技术研究和绿色环保研究的重点，本文对被动式太阳能技术在高层建筑设计中的应用进行了详细阐述，太阳能建筑理念与可持续发展理念相符。在设计过程中，要积极以技术理论为指导，满足建筑设计的低能耗，满足人们的节能性能。对舒适性的要求。
参考文献
[1]俞彬彬.基于太阳能在园林电气工程中的应用[J].工程技术：文摘版，2016（6）：00128.
[2]丛岁岁.太阳能建筑一体化在住宅设计中的应用[J].中国房地产业，2017（22）：23～24.
[3]肖 玲.太阳能热水系统在建筑设计行业中的应用[J].低温建筑技术，2016，38（5）：153～154.
[4]王 力，韩 亮.太阳能在建筑制冷、采暖中的应用[J].建设科技，2017（10）：32～33.
收稿日期：2018-4-24
作者简介：马云锐（1974-），男，工程师，本科，主要从事学校的供电管理工作。