太阳能建筑节能省地型住宅建设的重要途径

太阳能建筑节能省地型住宅建设的重要途径李委（西南科技大学网络教育学院工程管理专业2009秋）[摘要]太阳能建筑的定义及其在我国住宅建设中的意义，探讨了住宅建设中影响太阳能建筑发展的相关因素，指出大阳能建筑将成为节能省地型住宅建设的重要途径。[关键词]太阳能建筑,节能,省地型住宅,重要途径,Land-efficientsolarbuildinghousinganimportantwayLiWei(SouthwesternUniversitySchoolofEngineeringManagementNetworkautumn2009)[Abstract]DefinitionofsolararchitectureanditssignificanceinChina'shousingconstruction,constructionofaresidentialbuildingdevelopmentimpactofsolar-relatedfactors,thatthesuncanbebuildingwillbetheland-efficienthousinganimportantway.[Keywords]Solararchitecture,energy,land-house,animportantway目录1、太阳能建筑的定义……………………………………………………………………………………12、太阳能建筑的理念……………………………………………………………………………………23、太阳能建筑一体化技术现状…………………………………………………………34、太阳能建筑一体化的发展方向………………………………………………………45、太阳能建筑在节能省地型住宅建设中的重要作用……………………………………………………56、发展太阳能建筑、推进节能省地型住宅建设节能省地的核心依然是节能、节地、节水、节材和环境保护，充分体现资源的节约和可持续发展。…………………………………………………………………7参考文献………………………………………………………………………………………………………9谢致……………………………………………………………………………………………………………101随着我国国民经济和人民生活水平的持续快速发展，能源问题与环境问题一样，已经成为影响中国经济和谐发展的关键因素。我国加入《京都议定书》条约，中央政府对于节能省地住宅的高度重视，以及中国第一部《可再生能源法》的提前出台，等等信息表明我国住宅建设及其相关的能源问题已经成为全局问题。太阳能建筑将在调整住宅能耗结构、保障建筑能源安全，降低温室气体排放、保护大气环境，解决农村和偏远地区用能、提高国民生活质量，以及推进和实施我国住宅产业化政策等诸多方面产生积极的影响。1、太阳能建筑的定义传统意义上的太阳能建筑指经设计能直接利用太阳能进行采暖或空调的建筑。比较成熟的是通过太阳能的光热利用，在冬季对室内空气进行加热的太阳能采暖建筑，一般分为主动式和被动式两大类。随着太阳能利用科技水平的不断提高，太阳能建筑已经从太阳能采暖建筑发展到可以集成太阳能光电、太阳能热水、太阳能吸收式制冷、太阳能通风降温、可控自然采光等新技术的建筑，其技术含量更高，内涵更丰富，适用范围更广。生态建筑、绿色建筑、节能建筑、低能耗建筑、健康建筑以及我国的康居示范工程等等，都重视太阳能的利用。准确定义太阳能建筑很困难，但从国际和国内的研究和实践经验来看，太阳能建筑(SolarBuildings)至少应该包含以下几个层面的内涵：太阳能建筑的目标是尽可能的充分利用太阳能来满足建筑能耗和健康环境的需求，降低常规能源在建筑能耗中的比例；太阳能建筑的实施是今寿命周期的，应体现在建筑物策划、设计、建造、使用、维护以及改造等活动中；太阳能建筑的推广应因地制宜，针对区域气候特征、经济发达程度以及建筑使用特征等因素，采用适宜的建筑技术和太阳能技术；太阳能建筑的发展应基于综合的、多角度的比较，包括生态设计、建筑节能、投资平衡、复合其它可再生能源、选择配套的常规能源等；太阳能建筑的研究是不断发展的，不仅包括应用理论和计算方法，还应向能效评价、工程实测等多方面深入。显然，以太阳能提供的能源在建筑使用能耗中所占比例来定义太阳能建筑是符合社会和技术发展现状的。但目前的研究还不深入，正在开展的太阳能建筑量化指标与评价体系的研究工作显然非常必要。2我国在太阳能建筑领域进行了长期的、积极的研究与实践。各级政府、太阳能企业、科研院所、设计单位以及开发商等不同利益团体在不同层面、不同行业、不同范围内做了大量细致的工作。其中技术最成熟、应用范围最广泛、产业化发展最兴旺的是家用太阳热水器(系统)、被动式采暖(太阳房)和被动通风技术，并已在提供能源和替代化石燃料中发挥了积极的作用，太阳能产品(系统)的生产企业、工程与系统集成企业、研究开发单位为此做出了卓越的贡献，同时也表明跨行业、跨领域的应用研究尤为迫切。2、太阳能建筑的理念高效利用太阳能提供住宅建筑的复合能量系统，以满足住宅的使用功能需求以及安全、便利、舒适、健康的环境需求，是发展太阳能建筑的目标。因此，太阳能建筑不仅关注光热、光伏等现代科技与住宅建筑的和谐应用，而且更加关注生态设计理念的传播和传统被动太阳能建筑理念的提升。全方位的被动设计理念指不采用特殊的机械设备，而是利用辐射、对流和传导使热能自然流经建筑物，并通过建筑物本身的性能控制热能流向，从而得到采暖或制冷的效果。其显著的特征是，建筑物本身作为系统的组成部件，不但反映了当地的气候特点，而且在适应自然环境的同时充分利用了自然环境的潜能，目的是全面解决建筑设计固有的问题。包括：最大限度地利用自然采光，降低人工照明的能耗，改善住宅室内光环境，满足生理和心理上的健康需求。充分利用并控制住宅的日照环境，保证居室卫生、改善居室小气候、提高舒适度。例如，采用建筑遮阳设计，以减少炎热夏季的阳光直射(对深圳地区的建筑节能模拟测试显示，建筑遮阳可减少夏季空调能耗23—32％）；按照被动采暖设计，能够充分利用寒冷冬季的太阳直射和辐射能量；创造宜人的建筑光影环境，以暗合和尊重人体的生物节奏；等等。应用最多的活动外遮阳设施不但可以达到上述目标，而且还能够创造丰富的建筑肌理形象。提高绿化率，减少硬质地面。夏季住区环境温度升高一度，建筑制冷能耗增加10％因此，合理的规划不仅要保证住宅的合理朝向和间距，还要保证住区的绿化率和绿化均匀度，从而达到建筑遮阳、降低环境温度的目的。另外，落叶乔木的冬夏变化，住区水环境的合理设计，同样改变着建筑的外部热环境。因此，回归自然的山水园林景观容易受市场追捧。加强建筑的保温隔热，这是现代住宅建筑充分利用太阳能的前提条件，同时也有利于创造舒适健康的室内热环境。优化建筑布局，提高住区的风环境质量，达到夏季通风良好。而在冬季，住区局部最大风速不超过5m／s，建筑物前后压差不大于5Pa，减少冷风渗透。3充分利用自然通风排除室内污浊空气，改善室内环境，保证人与自然交往的心理需求。由于住宅建筑进深较浅，一般多利用风压获得自然通风。全方位的被动设计方法还包括，住宅屋顶形状和材料选择、屋顶和地下室的换气构造、墙体材料和性能的控制、屋顶冷却等等。利用太阳能光热、光伏技术除了提供稳定的生活热水供应、制冷与采暖以及电力供应外，还应为住宅提供“值班环境”用能。如采用全自动运行的太阳能通风采暖技术，可以保证无人居住时的室内基本环境质量。当然包括风力发电、地源热泵等可再生能源的应用从更大范畴而言，也可以归纳到太阳能的应用。例如，地表浅层收集了47％的太阳能量，从而成为巨大的太阳能集热器。3、太阳能建筑一体化技术现状目前，我们可以看到屋顶各种形式的太阳能热水器，它就象冰箱、彩电一样逐渐成为人们生活得基本消费品，然而，目前的太阳能热水器只考虑自身的结构和功能，没有考虑到建筑太阳能热水器几乎无一例外的破坏了建筑的形象。事实上太阳能集热器本身具有防水隔热的作用，这与建筑物屋顶的作用具有相似之处，即可以利用太阳能集热设施部分或全部代替屋顶覆盖层的作用，从而可节约投资，因此，若能吧建筑物与太阳能设施放到一起考虑，实现相互间的有机结合，便可节约投资，保持建筑物的整体美观性不受破坏，又可最大限度的利用设施与建筑的一体化问题，一般简称“太阳能建筑一体化”。一直以来，太阳能等可再生能源在建筑技术上的完美应用都是企业梦寐以求的追求，太阳能与建筑结合创造的低能耗高舒适度的健康居住环境，不仅让住户家庭生活得更自然更环保，而且能节能能减污，对实现社会可持续发展具有重大意义。在人类面临生存环境破坏日益严重和能源危机的今天，如何开发利用环保节能的住宅配套部品就成了一个焦点话题，太阳能---作为一种免费、清洁的能源，在住宅建筑中得利用，将关系到可持续发展的战略，可谓意义深远，经过数年得研究和开发，太阳能得利用已取得显著成果并转化为生产力。在我国，太阳能热水器在全行业中现已拥有企业超过千家，推广应用范围也在不断扩大，而太阳能与建筑的结合，也在住宅建设中越发呈现出其不可替代的地位，并成为住宅建设中的一个最新亮点。早在1999年召开的世界太阳能大会上就有专家认为，当代世界太阳能科技发展有两大基本趋势，一是光电与光热结合；二是太阳能与建筑的结合。太阳能源建筑系统是绿色能源和新建筑理念的两大革命的交汇点，专家们公认，太阳能是未来人类最适合，最4安全，最理想的替代能源。目前太阳能利用转化率约10%---12%，太阳能的开发利用潜力十分巨大。据报载，目前，世界各国都在实施自己的“阳光计划”，如去年德国政府就宣布推行“十万屋顶”计划。即在建筑顶部大规模地铺设太阳能发电装置，既节省力又利于环保，在欧洲的能源消费中，约有1/2用于建筑的建设和运行，而交通运输耗能只占能源消费的1/4，因此建筑物利用太阳能成为各发达国家政府极为倡导的事业，太阳能利用设施与建筑的结合自然是人们所关注的问题，主要是太阳能得光伏利用与建筑的结合上。太阳能建筑一体化有他独特的特点：一是把太阳能的利用纳入环境的总体设计，把建筑、技术和美学融为一体，太阳能设施成为建筑的一部分，相互间有机结合，取代了传统太阳能的结构所造成影响：二是利用太阳能设施完全取代或部分取代屋顶覆盖层，可减少成本，提高效益，三是可用于平屋顶和斜屋顶，一般对平屋顶而言用覆盖式，对斜屋顶用镶嵌式，四是该技术属于一项综合性技术，涉及太阳能利用，建筑，流体分布等多种技术领域。另外，在云南昆明还建成了一个平屋顶结构的太阳能建筑一体化温水游泳馆，该游泳馆屋顶面积约700平方米，屋顶结构为轻钢网架结构，屋顶覆盖层完全由特别的太阳能平板集热器代替。这是我国第一个在平屋顶上实现太阳能建筑一体化的实验性工程。联合国能源机构最近的调查报告显示，太阳能建筑一体化将成为21世纪的市场热点，成为21世纪建筑节能市场的亮点。4、太阳能建筑一体化的发展方向目前，建筑物空气温度调节消耗着大量的能量。在我国，它要占到建筑物总能耗的约70%。用空调机和燃煤来控制室温不仅消耗能量，带来的外界的环境污染，而且并不能给室内人员带来健康的环境。在太阳能用于采暖方面，除造价较高的被动式太阳房有以些示范建筑外，还没有大规模的采用。主动式太阳能供能由于成本更高，与我国的经济发展也是远不相适应。因此，建筑供能的主动与被动相结合的思想及太阳能与常规能源相结合单位思想，按照房间的功能，采用不同方案的配合及交叉，这样可以大大降低太阳能用于建筑功能的一次投资和运行成本，使得整个方案在商业化的意义下具有可操作性。太阳能供能设备的非定常性，对气象条件和辐照条件的依赖性等特点，要求我们必须对建筑用能负荷进行准确的预测，才能够在设备与建筑的匹配上做出设备投资和节能最佳的选择。建筑室内温度及气流的预测方法和预测软件CFD/NHT是太阳能与建筑的结5合的理论和应用基础，也是世界目前建筑空气调节的有一大方面，但是我国目前在该方面的水平和从事人数还远远落后于世界先进国家。在当代，太阳能建筑的发展必须有一定的策略与之相适应，一是成熟的被动太阳能技术与现代的太阳能光