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浅析中国太阳能建筑应用现状及发展

文章来源:光伏在线 作者:加右 点击:次 时间:2015/11/19 8:59:59

  建筑节能是当今全世界建筑界共同面对的重要技术领域,也是缓解全球能源短缺和改善环境质量的有效发展途径。我国能源消费全球排名一直居高不下,庞大的能源需求导致了我国能源供需的矛盾,能源安全问题日益突出。因此,发展可再生能源对于我国保证能源供应和环境的改善都具有十分重要的战略意义。

  1、建筑节能

  建筑节能的重要理念就是在现有的建筑技术条件下,尽可能的利用自然能量来达到环境的健康和热舒适需要,也就是要做到合理地最大限度利用自然能源和高效率地最小限度利用人工能源。我国是全球最大发展中国家,能源消耗量位居全球第二,而其中建筑能耗约为全国总能耗的12%,建筑能耗主要是指采暖、空调、热水供应、照明、家用电器、炊事、电梯等方面的能耗。随着我国的经济腾飞和气候变暖,再加之我国的地理位置与气候特点以及人民生活水平的不断提高,这一比例还在持续升高。在我国,建筑节能已占据节能领域的“半壁江山”。根据近半个世纪以来能源界的探索和实践,当前普遍认为建筑节能是各种节能形式中最直观、最有效且发展潜力巨大的节能形式,它对于缓解当前紧张的能源问题,平衡经济发展与能源保护之间的关系有重大现实意义。

  1.1、太阳能建筑应用

  长期以来,世界能源主要以石油、煤炭等矿物燃料为主。矿物燃料属于不可再生资源,近年来其储量不断减少,而且当矿物燃料再使用的过程当中,会产生大量的二氧化碳,这也是造成全球变暖一个重要原因之一。再建筑能耗中,暖通空调系统和热水系统所占的比例接近60%。太阳能作为无污染且用之不竭的可再生资源,有着普遍、无害、巨大、长久的特点,再建筑节能应用中得到了广泛关注和研究,并已经得到了快速的发展。太阳能在建筑中的应用包括整体式、平板式、分体式(阳台壁挂)太阳能热水器、太阳能中央热水器、阳台栏板太阳能热水器、太阳能集热系统、太阳能采暖系统、光热光电一体化等太阳能产品。

  1.2、太阳能利用与建筑节能

  太阳能建筑一体化是全球建筑发展的主流趋势,它并不是太阳能与建筑的简单相加,而是真正让太阳能成为建筑的一部分。现代建筑设计提倡绿色节能理念,就是以推动建筑节能、节地、节水、节材、环保型建材企业的市场化运用为建设设计标准,以就低能耗、低排放为目标进行建设设计,重点是提高可再生资源的利用率。采用节能型的建筑技术、设备、材料等,提高保温隔热性能和采暖供热、空调制冷效率都是当今节能型建筑的主要研究和解决对象。因此,大力支持和发展利用可再生资源显得尤为重要。

  2、太阳能建筑应用技术及现状

  2.1、被动式太阳房

  被动式住房是指将自然通风、自然采光、太阳能辐射,和室内非供暖热源得热等各种被动式节能手段,与建筑围护结构高效节能技术相结合,建造而成的低能耗房屋建筑。这种建筑在显着提高室内环境舒适性的同时,可大幅度减少建筑使用能耗,最大限度地降低对主动式机械采暖和制冷系统的依赖。相比传统建筑,被动式住房节能可达85%以上。被动式住房优越的节能和“零排放”性能,与我国政府大力提倡的“节能减排”政策高度契合。近几年来在国家宏观政策的指引下,在住建部科技与产业化发展中心的促进下,在各级政府和行业领导的支持鼓励下,许多地区的厂区办公楼建设中都开始采用“被动式房屋”技术进行设计和建设。

  2.1.1、被动式太阳房的分类及技术要点

  被动式太阳房的种类很多,其主要分为两大类,即直接受益和间接受益。直接受益和间接受益类型的被动式太阳房又可分为以下四种:

  ①直接受益式:这是让太阳光通过透光材料直接进入室内的采暖形式,是太阳能采暖中和普通房差别最小的一种。冬天阳光透过南向玻璃窗照射到房屋的地面墙壁和家具上,使之吸收太阳光热后升温。所吸收的一部分太阳光热直接储存在能够缓慢释放热量的蓄热体内,另外一部分则通过对流或辐射的形式在房屋空间内传递,使房屋内部空间始终处于恒温状态。这种太阳房的南窗面积很大,为了避免窗扇不严密而损失大量光热能源,首先窗扇必须有良好的密封性能。另外,建议装配一套保温窗帘,以降低热损。

  ②蓄热墙式:蓄热墙式太阳能建筑设计理念:太阳光从南面的大面积玻璃窗照进屋内,在南向安装垂直集热蓄热墙来收集太阳光热,然后将其通过传导、辐射或对流的形式传输至屋内。室内使用能吸收太阳光热的深色桌椅。目前市面上常见的集热蓄热墙主要有水墙式的、实体式的、花格式的、相变材料的以及快速集热的。

  ③附加阳光间式:阳光间附建在建筑南侧,它采用透光材料作为墙体围护结构。阳光间和房屋之间的公共墙上设门、窗等孔洞结构。阳光间得到阳光照射被加热,其内部温度始终比室外温度高。因此,白天可以通过阳光间向房间内供给热能,夜晚也可以作为缓冲区,防止房间内损失大量热能。

  ④贮热屋顶式:主要利用屋顶构造进行集热蓄热。其中有一种是利用装满水的密封塑料袋作为储热体,装在顶棚上,可以用保温盖板覆盖在塑料袋上面,防止热量损失。冬季白天晴天时,敞开保温板,使储热水袋吸收并储存太阳光热,然后通过对流、辐射的方式传至屋内。夜间则关闭保温板,避免屋内的热量向外散失。夏季室内温度偏高,白天必须关闭保温盖板,防止室外高温的空气和阳光向房内传导,可以用凉水袋吸收下面房间的热量来降温;夜晚则要敞开保温盖板,使水袋冷却。保温盖板还可根据房间温度、水袋内水温和太阳辐照度,进行自动调节启闭。此种方式适用于冬季不属寒冷,但夏季较为炎热的地区。

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