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【摘 要】 本文首先介绍了太阳能采暖系统分类，然后分析了住宅建筑中太阳能的主要应用技术。
【关键词】 住宅建筑;太阳能采暖系统;应用技术
我国小城镇目前的供热系统以分散式为主，能源利用率低，环境污染严重，其原因在于小城镇的发展刚刚起步，热力供应设施受到当地经济的制约而相对落后，能源消费结构不合理。小城镇可持续发展面临着经济、环境和能源三重压力。因而大力发展和综合利用可再生能源，对改善小城镇居民生活用能结构和能源消费水平，推进小城镇现代化水平具有重要的意义。
我国能源开发利用对环境造成的污染非常严重。从能源消费结构来看，我国是世界上最大的煤炭消费国，煤炭消费约占总能耗的67%，这是我国环境污染严重，生态恶化的重要原因。
近年来，随着国家对环境保护、节约能源、改善居住条件等问题的日益重视，通过在建筑设计和采暖设计中采用有效的技术措施，采暖能耗得到大幅度下降。与此同时各种新型的高效集热器不断涌现，使得利用集热器收集到的太阳辐射热，辅以加热设备以及蓄热装置用于建筑物采暖成为可能。目前我国主动式太阳能直接采暖的研究热点是和地板辐射采暖技术相结合的太阳能低温地板辐射采暖系统。
太阳能热泵采暖系统是利用集热器进行太阳能低温集热，然后通过热泵，将热量传递到采暖热媒中去。当冬季太阳能辐射小，集热温度低，直接用于采暖不可能的情况下，使用热泵则可以获得较高温度的采暖热媒。
冬季采暖时，将集热器收集到的热量贮存在蓄热水箱中，当水箱出水温度≥45℃时，采用直接太阳能采暖方式，即蓄热水箱中的水不经过热泵而直接进入地板辐射采暖盘管进行循环;当水箱出水温度<45℃时，太阳能蓄热已无法满足地板采暖所需的热量，则采用太阳能热泵采暖方式。太阳能热泵系统主要特点是花费少量的电能以得到几倍于电能的热量，同时可以有效地利用低温热源，减少集热器面积。这是太阳能采暖的一种有效手段。目前我国主动太阳能热泵采暖的研究热点是与地源热泵相结合的技术。由于热泵式太阳能采暖系统复杂，投资费用高，考虑到小城镇居民的经济承受能力，本文主要针对直接式太阳能采暖系统进行技术经济研究。
1 太阳能采暖系统分类
1.1被动式太阳能采暖
被动式太阳能采暖是太阳能采暖中最简单的一种形式，通过建筑的朝向和周围环境的合理布置，以及建筑材料和结构构造的恰当选择，使建筑物在冬季尽可能多地吸收和贮存热量，以达到采暖的目的。这样集热面积、蓄热体积均由建筑设计决定，调节控制的可能性较小，但它构造简单，造价便宜。
（1）直接受益式
太阳光直射室内，利用室内墙面、地面等建筑构件本身进行蓄热。在白天，室温较高，贮热材料就持续地将热量保存起来。在晚上，当室温下将时，墙体、地板和家具等就将贮存的热量慢慢放出。这是被动式采暖中最简单的一种形式。
（2）集热墙式
太阳光照射集热墙，集热墙本身又是蓄热体，通过自然对流、辐射等方式向室内散热。当阳光通过玻璃投射到蓄热墙上，墙吸收一部分热量，温度升高。在大多数情况下，墙与玻璃之间的空气温升要比墙表面的温升高，受热空气通过墙上部的通风口进入室内，放出热量进行采暖，冷空气则通过墙基下面的风口进入夹层又被加热，如此形成自然对流。晚上关闭风口，蓄热墙将白天贮存的热量传至室内。通常称这种集热墙为Trombe墙。
另外还有鼓形集热墙（水墙）和花格式集热墙等构造形式。
（3）集热屋顶式
利用屋顶集热和蓄热。屋顶上放满装满水的黑塑料水袋。冬季白天太阳直射水袋，水热后将热量传到屋面，通过金属的天花板向室内辐射。夜间将保温盖板沿导轨滑动盖在屋面上，以减少热损失。
（4）附加温室式
在房子的一侧附加一个温室，被加热的空气可以直接进入室内或者热量通过房间和温室之间的蓄热墙传入温室。
（5）其它
美国麻省理工学院（MIT）的新型被动式太阳房，该太阳房靠屋顶蓄热及散热，屋顶由聚合混凝土制的空心砖组成，空心砖内放入相变材料Na2SO410H2O。白天太阳能加热了顶棚空心砖，硫酸钠液化吸收了溶解热而将溶解热贮存起来。夜间周围温度下降，硫酸钠凝固放出热量。这样顶棚温度维持在23℃左右，则室内温度稳定。
1.2主动式太阳能采暖
主动式太阳能采暖系统是使用常规能源，利用水泵或风机等动力设备，将热水或热空气从太阳能集热器输送到储热器或采暖房间内，系统中的各部分均可控制而达到需要的室温。它的系统复杂，初投资高。
主动式太阳能采暖按使用热媒种类不同，可分为空气式及热水式;按照太阳能利用方式不同，又可分为直接式和间接式。
1.2.1空气式及热水式采暖系统
以空气为集热介质的太阳能采暖系统，风机1驱动空气在集热器和蓄热器之间循环。将集热器吸收的太阳能热量通过空气传送到蓄热器存放起来，或者直接送往建筑物。建筑物内的冷空气通过风机2输送到蓄热器中与蓄热介质进行热交换，然后暖空气送往建筑物中。若空气温度太低，需使用辅助加热装置。此外，也可以让冷空气不通过蓄热器，而直接通往集热器加热后送入建筑物。使用时根据具体情况，适当控制各阀门的位置就能有效地进行采暖。
空气式系统的优点是无需防冻措施，腐蚀问题不严重，系统没有过热汽化的危险。其缺点是所用管道投资大，风机电力消耗大，蓄热体积大以及不易和吸收式制冷机配合使用。
热水式系统的优点是集热器与蓄热器体积小以及运行可靠。缺点是水系统存在腐蚀的问题，管理不当还可能冰冻，造成设备损坏。
1.2.2直接式及热泵式采暖系统
所谓直接式就是将太阳能集热器加热的热水或空气直接用来供暖。所谓间接式就是集热器加热的热水并不直接去供暖而通过热泵将该热水的温度再次提高后再供暖，也称作为热泵式。 2 住宅建筑中太阳能的主要应用技术
太阳能技术在住宅建筑中的推广应用主要为：
2.1住宅太阳能生活热水
应用太阳热水器较为普遍的地区主要分布在山东、江苏、北京、天津、云南、河北、浙江、广东、安徽等省市，其中经济发达的沿海区域，如山东、江苏、浙江、广东等省销售量占到37%，太阳能资源丰富区域，如云南省销售量占到12%;生产销售集中区域，如北京、天津、河北等省市销售量占到15%，其它城市销售量占到36%。随着我国节能环保政策和可持续发展战略深入实施，陕西、甘肃、宁夏、青海、新疆、山西、河南、湖北、湖南、江西等省市及东北部分地区，也在有条件的区域积极推广。云南省绝大多数地区的平均年总太阳辐射量在4500～6000MJ/m2范围内，云南省每年安装太阳热水器约50万m2，累计使用量达250万m2。福建省年平均气温介于17～21.6℃，年日照数介于1700～2200h，大部分县市年太阳总辐射量介于4000～5200MJ/m2。广东省除湛江、韶关、汕头等少数地区的少数县尚无太阳热水器之外，90%的县以上行政区域均有多家太阳热水器推广厂商，广东的大城市城乡结合部和中心城市是太阳热水器推广的黄金地段，太阳热水器的应用范围主要是中小城市、城乡结合部和小城镇，在大中城市也有应用，但数量较少且较分散，在生活水平较高的农村市场也开始采用。
中国的太阳热水器种类主要有真空管型热水器（含热管真空管型），平板型热水器和闷晒型热水器三大类，主要设备为集热器和水箱，另外需上下水管、回水管、溢流排气三通管等附件。
将集热器与储水箱合为一体的闷晒式热水器，结构简单、价格便宜，适合农村使用，市场占有率约为5%。平板式太阳集热器适合应用在大型建筑太阳能供热水工程中，目前市场占有率达80%。
2.2住宅太阳能采暖与空调
被动式太阳房是中国广大落后农牧区正在推广应用的另一项太阳能实用技术，是世界上推广被动住宅采暖技术最为广泛的国家。
被动太阳房主要有直接受益式、集热墙式和附加阳光间式三种类型。目前应用最广泛的是直接受益式和附加阳光间式两种。集热墙式实际是在建筑南墙建造一个平板型空气集热器，受热空气循环到室内，达到提高室温的效果。这种方式结构复杂，成本高，外形也不太美观。
2.3太阳热水器与建筑一体化
太阳热水器与建筑结构协调配合，其目的是使热水器和建筑融为一体。无论从外观、颜色、布局、尺寸上都要与建筑相一致，使热水器的安装能增强建筑的美观而不是相反。根据建筑物的不同风格和结构形式，可采用两种结合的方式，一是暴露型，即从建筑外形可以看到太阳热水器;另一种是隐蔽型，即从外观上看不出热水器的存在。
2.4太阳光伏发电技术
中国的太阳能光伏产业规模小，技术水平低，在建筑住宅中的应用尚处在示范阶段。欧美国家不仅在太阳光伏发电制造技术上处于领先地位，在应用上也大大领先中国。
参考文献：
[1]裴福，李卫军编.浅论太阳能建筑.山西建筑，2002，28（6）
[2]谭艳平.太阳能热水器与建筑一体化设计的研究[D].杭州：浙江大学，2005
[3]付林，江亿，张寅平.采暖供热系统的应用浅析.热能动力工程，2000（5）
【关键词】 住宅建筑;太阳能采暖系统;应用技术
我国小城镇目前的供热系统以分散式为主，能源利用率低，环境污染严重，其原因在于小城镇的发展刚刚起步，热力供应设施受到当地经济的制约而相对落后，能源消费结构不合理。小城镇可持续发展面临着经济、环境和能源三重压力。因而大力发展和综合利用可再生能源，对改善小城镇居民生活用能结构和能源消费水平，推进小城镇现代化水平具有重要的意义。
我国能源开发利用对环境造成的污染非常严重。从能源消费结构来看，我国是世界上最大的煤炭消费国，煤炭消费约占总能耗的67%，这是我国环境污染严重，生态恶化的重要原因。
近年来，随着国家对环境保护、节约能源、改善居住条件等问题的日益重视，通过在建筑设计和采暖设计中采用有效的技术措施，采暖能耗得到大幅度下降。与此同时各种新型的高效集热器不断涌现，使得利用集热器收集到的太阳辐射热，辅以加热设备以及蓄热装置用于建筑物采暖成为可能。目前我国主动式太阳能直接采暖的研究热点是和地板辐射采暖技术相结合的太阳能低温地板辐射采暖系统。
太阳能热泵采暖系统是利用集热器进行太阳能低温集热，然后通过热泵，将热量传递到采暖热媒中去。当冬季太阳能辐射小，集热温度低，直接用于采暖不可能的情况下，使用热泵则可以获得较高温度的采暖热媒。
冬季采暖时，将集热器收集到的热量贮存在蓄热水箱中，当水箱出水温度≥45℃时，采用直接太阳能采暖方式，即蓄热水箱中的水不经过热泵而直接进入地板辐射采暖盘管进行循环;当水箱出水温度<45℃时，太阳能蓄热已无法满足地板采暖所需的热量，则采用太阳能热泵采暖方式。太阳能热泵系统主要特点是花费少量的电能以得到几倍于电能的热量，同时可以有效地利用低温热源，减少集热器面积。这是太阳能采暖的一种有效手段。目前我国主动太阳能热泵采暖的研究热点是与地源热泵相结合的技术。由于热泵式太阳能采暖系统复杂，投资费用高，考虑到小城镇居民的经济承受能力，本文主要针对直接式太阳能采暖系统进行技术经济研究。
1 太阳能采暖系统分类
1.1被动式太阳能采暖
被动式太阳能采暖是太阳能采暖中最简单的一种形式，通过建筑的朝向和周围环境的合理布置，以及建筑材料和结构构造的恰当选择，使建筑物在冬季尽可能多地吸收和贮存热量，以达到采暖的目的。这样集热面积、蓄热体积均由建筑设计决定，调节控制的可能性较小，但它构造简单，造价便宜。
（1）直接受益式
太阳光直射室内，利用室内墙面、地面等建筑构件本身进行蓄热。在白天，室温较高，贮热材料就持续地将热量保存起来。在晚上，当室温下将时，墙体、地板和家具等就将贮存的热量慢慢放出。这是被动式采暖中最简单的一种形式。
（2）集热墙式
太阳光照射集热墙，集热墙本身又是蓄热体，通过自然对流、辐射等方式向室内散热。当阳光通过玻璃投射到蓄热墙上，墙吸收一部分热量，温度升高。在大多数情况下，墙与玻璃之间的空气温升要比墙表面的温升高，受热空气通过墙上部的通风口进入室内，放出热量进行采暖，冷空气则通过墙基下面的风口进入夹层又被加热，如此形成自然对流。晚上关闭风口，蓄热墙将白天贮存的热量传至室内。通常称这种集热墙为Trombe墙。
另外还有鼓形集热墙（水墙）和花格式集热墙等构造形式。
（3）集热屋顶式
利用屋顶集热和蓄热。屋顶上放满装满水的黑塑料水袋。冬季白天太阳直射水袋，水热后将热量传到屋面，通过金属的天花板向室内辐射。夜间将保温盖板沿导轨滑动盖在屋面上，以减少热损失。
（4）附加温室式
在房子的一侧附加一个温室，被加热的空气可以直接进入室内或者热量通过房间和温室之间的蓄热墙传入温室。
（5）其它
美国麻省理工学院（MIT）的新型被动式太阳房，该太阳房靠屋顶蓄热及散热，屋顶由聚合混凝土制的空心砖组成，空心砖内放入相变材料Na2SO410H2O。白天太阳能加热了顶棚空心砖，硫酸钠液化吸收了溶解热而将溶解热贮存起来。夜间周围温度下降，硫酸钠凝固放出热量。这样顶棚温度维持在23℃左右，则室内温度稳定。
1.2主动式太阳能采暖
主动式太阳能采暖系统是使用常规能源，利用水泵或风机等动力设备，将热水或热空气从太阳能集热器输送到储热器或采暖房间内，系统中的各部分均可控制而达到需要的室温。它的系统复杂，初投资高。
主动式太阳能采暖按使用热媒种类不同，可分为空气式及热水式;按照太阳能利用方式不同，又可分为直接式和间接式。
1.2.1空气式及热水式采暖系统
以空气为集热介质的太阳能采暖系统，风机1驱动空气在集热器和蓄热器之间循环。将集热器吸收的太阳能热量通过空气传送到蓄热器存放起来，或者直接送往建筑物。建筑物内的冷空气通过风机2输送到蓄热器中与蓄热介质进行热交换，然后暖空气送往建筑物中。若空气温度太低，需使用辅助加热装置。此外，也可以让冷空气不通过蓄热器，而直接通往集热器加热后送入建筑物。使用时根据具体情况，适当控制各阀门的位置就能有效地进行采暖。
空气式系统的优点是无需防冻措施，腐蚀问题不严重，系统没有过热汽化的危险。其缺点是所用管道投资大，风机电力消耗大，蓄热体积大以及不易和吸收式制冷机配合使用。
热水式系统的优点是集热器与蓄热器体积小以及运行可靠。缺点是水系统存在腐蚀的问题，管理不当还可能冰冻，造成设备损坏。
1.2.2直接式及热泵式采暖系统
所谓直接式就是将太阳能集热器加热的热水或空气直接用来供暖。所谓间接式就是集热器加热的热水并不直接去供暖而通过热泵将该热水的温度再次提高后再供暖，也称作为热泵式。 2 住宅建筑中太阳能的主要应用技术
太阳能技术在住宅建筑中的推广应用主要为：
2.1住宅太阳能生活热水
应用太阳热水器较为普遍的地区主要分布在山东、江苏、北京、天津、云南、河北、浙江、广东、安徽等省市，其中经济发达的沿海区域，如山东、江苏、浙江、广东等省销售量占到37%，太阳能资源丰富区域，如云南省销售量占到12%;生产销售集中区域，如北京、天津、河北等省市销售量占到15%，其它城市销售量占到36%。随着我国节能环保政策和可持续发展战略深入实施，陕西、甘肃、宁夏、青海、新疆、山西、河南、湖北、湖南、江西等省市及东北部分地区，也在有条件的区域积极推广。云南省绝大多数地区的平均年总太阳辐射量在4500～6000MJ/m2范围内，云南省每年安装太阳热水器约50万m2，累计使用量达250万m2。福建省年平均气温介于17～21.6℃，年日照数介于1700～2200h，大部分县市年太阳总辐射量介于4000～5200MJ/m2。广东省除湛江、韶关、汕头等少数地区的少数县尚无太阳热水器之外，90%的县以上行政区域均有多家太阳热水器推广厂商，广东的大城市城乡结合部和中心城市是太阳热水器推广的黄金地段，太阳热水器的应用范围主要是中小城市、城乡结合部和小城镇，在大中城市也有应用，但数量较少且较分散，在生活水平较高的农村市场也开始采用。
中国的太阳热水器种类主要有真空管型热水器（含热管真空管型），平板型热水器和闷晒型热水器三大类，主要设备为集热器和水箱，另外需上下水管、回水管、溢流排气三通管等附件。
将集热器与储水箱合为一体的闷晒式热水器，结构简单、价格便宜，适合农村使用，市场占有率约为5%。平板式太阳集热器适合应用在大型建筑太阳能供热水工程中，目前市场占有率达80%。
2.2住宅太阳能采暖与空调
被动式太阳房是中国广大落后农牧区正在推广应用的另一项太阳能实用技术，是世界上推广被动住宅采暖技术最为广泛的国家。
被动太阳房主要有直接受益式、集热墙式和附加阳光间式三种类型。目前应用最广泛的是直接受益式和附加阳光间式两种。集热墙式实际是在建筑南墙建造一个平板型空气集热器，受热空气循环到室内，达到提高室温的效果。这种方式结构复杂，成本高，外形也不太美观。
2.3太阳热水器与建筑一体化
太阳热水器与建筑结构协调配合，其目的是使热水器和建筑融为一体。无论从外观、颜色、布局、尺寸上都要与建筑相一致，使热水器的安装能增强建筑的美观而不是相反。根据建筑物的不同风格和结构形式，可采用两种结合的方式，一是暴露型，即从建筑外形可以看到太阳热水器;另一种是隐蔽型，即从外观上看不出热水器的存在。
2.4太阳光伏发电技术
中国的太阳能光伏产业规模小，技术水平低，在建筑住宅中的应用尚处在示范阶段。欧美国家不仅在太阳光伏发电制造技术上处于领先地位，在应用上也大大领先中国。
参考文献：
[1]裴福，李卫军编.浅论太阳能建筑.山西建筑，2002，28（6）
[2]谭艳平.太阳能热水器与建筑一体化设计的研究[D].杭州：浙江大学，2005
[3]付林，江亿，张寅平.采暖供热系统的应用浅析.热能动力工程，2000（5）