三、城市规划中应用太阳能的方式及原理

太阳能既是一次能源又是可再生能源，虽然目前在整个能源供应中占的比例很小，但是人类利用太阳能却已有3000多年的历史。它资源丰富，可以免费使用，又无需运输，对环境无任何污染，所以在倡导可持续发展的今天，意义十分重大。而要研究太阳能在城市规划中该如何应用，就得要先了解太阳能的几种利用方式。目前在建筑节能中利用太阳能的方式根据能源转换方式可以分为以下三大系统：

（一）、太阳能的光导系统

1、光导照明系统

    光导照明系统就是利用构造、材料等有目的的把自然光输入到室内的技术。主要分为采光板采光、导光管采光和光导纤维采光。在建筑物中使用太阳能导光技术把天然光引入室内不仅可以充分利用太阳光进行照明，节电节能，而且有益于改善室内环境和人体健康，特别是地下商场、人防工事和矿井等地下建筑（如图1。1）。因此其具有显著的经济效益和社会效益，目前该技术在国外发展迅速，被广泛应用于家庭、工业、商业、科研、医学以及景观设计中。

图1。1  光导照明实例图

2、工作原理

通过采光装置聚集室外的自然光线，并将其导入系统内部，然后经过光导装置强化并高效传输后，由漫反射器将自然光均匀导入室内（如图2。1），达到节约能源、经济、光效好、提高工作效率的效果[2]。

图2。1  （a）聚光器  （b）光学纤维  （c）照明器

3、光导照明的优点

（1）末端照明器重量轻，容易安装。可以放置在装饰构件内部或将光线导向不同的方向，形成特殊的装饰照明效果，增加了建筑照明设计的艺术性和自由度。

（2）光与电分离，确保照明的安全性，由于发光端没有电源，可广泛使用而不受周围环境影响，比如在潮湿的环境下可以有效避免漏电等安全问题的出现。

（3）光线的柔性传播。因实际应用的多样性，需要改变光的传播方向。光纤可在一定范围弯曲，保证一定的传输效率。

（4）无热作用和噪声影响。因为太阳能光导系统使用自然光，并不消耗电能，整个系统不怎么发热，所以也不会产生交流噪声干扰，即节能又安全。

4、缺点及解决措施

（1）集光器要保证不被其他建筑物遮挡，尽量保持长时间的接触太阳光。通常要安装在地下建筑的顶部，安装的位置与形式上要保证与建筑顶部巧妙结合，和谐统一，达到建筑一体化设计，并且安装方向以向南为宜。

（2）受天气影响较大，天气的变化直接影响太阳光利用的连续性。对此，可用一种自储发光光纤，不仅能起到传光的作用，也能起到蓄光的作用。当太阳光不连续的时候，可以释放储存的太阳光，达到连续照明的作用。不过这种方法的亮度有限，目前的应用范围还很小，比如装饰照明等。

（3）光纤损耗对采光的影响。太阳光在光纤中靠全反射进行传播。传播距离越大损耗也会越大，所以传光效率是和光纤的长度成反比的。所以实际的应用中正在研发光学损耗更加小的材料来制作光纤。同时，尽量控制光纤的长度，使弯曲半径控制在一定范围内。文献综述

（二）、太阳能的光热系统

太阳能的光热转换是太阳能热利用的基本方式。太阳能热利用的基本原理就是将太阳辐射能转换成热能再拿来利用。太阳能产生的热能可以用来采制冷、干燥、淡化海水、温室、以及工农业生产等。太阳能热利用按照转换温度高低可分低温热利用、中温热利用和高温热利用[3]，目前对太阳能热利用主要集中于低温热利用，技术成熟的、广泛应用的太阳能热利用方式有太阳能热水器、太阳灶等，尚处于研究阶段的太阳能热利用方式有太阳能热发电、太阳能空调制冷、太阳能制氢、太阳能海水淡化和太阳能烟囱发电等，这些方式的核心是太阳能集热装置。