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太阳能利用与建筑节能技术相结合 责任编辑:徐雪萍    文章来源: 中国节能住宅网    浏览量:    发布日期: 2011-08-18 12:25
 近年来,我国应用太阳能采暖发展迅速,节能效果明显。在建筑物的能耗结构中,其中75%的能源用于建筑采暖和热水供应。将太阳能利用与建筑节能技术相结合,可以降低能源消耗,减少环境污染,是建筑节能的一个重要途径。近年来,我国应用太阳能采暖发展迅速,节能效果明显。在建筑物的能耗结构中,其中75%的能源用于建筑采暖和热水供应。将太阳能利用与建筑节能技术相结合,可以降低能源消耗,减少环境污染,是建筑节能的一个重要途径。

必威官网 www.chnyishang.com 一、建筑能耗

建筑能耗一般包括暖通空调、照明、炊事、热水供应、家用电器等的能耗。据统计,我国的建筑能耗约占社会总能耗的27%,其中建筑暖通空调所占的能耗为建筑总能耗的50%~70%。目前,我国建筑的95%以上仍属于高能耗建筑,单位面积的采暖能耗已超过发达国家的3倍。随着经济的不断发展,人民生活水平的不断提高,必将会对住宅的舒适度提出更高的要求,暖通空调能耗也会呈现增长的趋势。按目前建筑能耗的水平发展,至2020年,我国标准煤的消耗量将达到10.89×10t/a,超过2000年的3倍,所以建筑节能是可持续发展的重要战略。。

二、太阳能利用

光热转换是太阳能利用的基本方式,可广泛应用于建筑采暖、热水供应和温室等。目前主要的应用方式有太阳房和太阳能地板辐射采暖。

太阳房

太阳房是指结合建筑结构利用太阳辐射能进行采暖的建筑,可分为主动式和被动式2种。主动式太阳房需要在建筑物中设置太阳能集热器、供热管道、散热设备、储热设备及辅助热源等。利用这套系统可以接收、转换和传输太阳能,满足建筑物的采暖要求。被动式太阳房则不需另外设置系统设备,它通过建筑物的朝向和周围环境的合理布置、内部空间和外部形体的巧妙处理及建筑材料和建筑构造的恰当选择,使建筑物在冬季能充分收集、储存和分配太阳辐射能,达到采暖的目的。

被动式太阳房的分类

目前所建造的太阳房多数是被动式太阳房,主要分以下4类。

①直接受益式。通过建筑物朝向的合理布置,让阳光直接加热采暖房间,把房间作为一个具有太阳能蓄热和分配的综合体。在阳光充足的白天,透过宽大的南窗玻璃面,阳光直接照射到能够储存能量的内墙和地板上,使房间吸收到充足的热量。夜晚储存在墙和地板中的热量又被释放出来,使室温维持在稳定的温度范围内。这种结构是被动式太阳房中最简单的一种形式。

②集热墙式。其结构是在建筑物的外墙上增加一层玻璃外罩,形成集热墙。集热墙在吸收太阳辐射热以后,可通过热传导的方式将热量输送到墙体内表面,同时玻璃罩与外墙之间被加热的空气也可通过窗口排向室内,增加采暖房间的热量。集热墙式太阳房最早是由法国人特朗勃提出的,也称为特朗勃(Trombe)墙。目前,一种新型的太阳能集热墙已经被应用。这种集热墙是在传统的集热墙面上增加一层隔热板,使南墙与集热墙分离,在集热墙周边再增加一层保温板,用于减少热损失。由于集热墙体积相对较小,温度上升很快,与室内形成了较大的温差,提高了对流传热速度,使室内的得热量大大增加。经使用测试],其集热效果比传统的集热墙提高了1.96倍。当室内外温差为20—25℃时,采暖效果显著。

③附加温室式。这种形式是在集热墙的基础上发展而来的。它是在建筑物南墙外面搭一间玻璃室,增加隔墙与玻璃罩之间的空间,使太阳光透过玻璃加热温室中的空气,再通过对流换热的方式传递到采暖房间内部。附加温室可以直接用作生活空间,也可以用作花房等。

④蓄热屋顶式。它是在建筑物屋顶的金属顶棚台板上放置装满水的塑料袋作为储热体,其上面设置可以推拉启闭的保温盖板,通过盖板的敞开与关闭起到采暖和降温的作用。这套系统可在冬夏季使用。上述几种形式的太阳房中,以直接受益式和集热墙式最为多见。

太阳房的应用

太阳房在我国东北和西北地区应用较早,1976年在甘肃民勤建成第1栋试验性被动太阳房。1984年联合国开发署在甘肃榆中县投资人民币2000×10元建立了号称亚洲第一的太阳能基地,并成为亚太地区太阳能研究和培训中心。中心内建设了许多适合中国国情的被动式太阳房,每年都有一些国家和地区的政府官员和技术人员在此接受培训,效果很好。1997年7月,内蒙古自治区建造了第1栋太阳能教学楼。教学楼为砖混结构,采用双层玻璃空腹钢窗,窗下设置快速集热墙,外墙内加保温板,屋顶加厚保温层以及采用蓄热地面,充分利用了太阳辐射能。投入使用后经实地测试,晴天在无辅助热源的条件下,平均温度达到14.8℃,基本满足了教学要求。此外,在天津和北京等地也建成了一批太阳房典型工程。目前全国建造的太阳房建筑面积已达到1050×10m。

太阳能地板辐射采暖

太阳能地板辐射采暖系统是以太阳辐射热作为热源,采用太阳能集热器来吸收太阳辐射热,以地板辐射为采暖方式所构成的系统??悸堑教裟艽嬖诘募涠闲院筒晃榷ㄐ?,一般配以辅助电加热系统。太阳能地板辐射采暖系统所需供回水温度最高可以是60/50℃,最低可以是40/30℃。它适用于没有集中供热系统的住宅别墅、四合院平房及学校等中小型公共建筑。在非采暖季节,太阳能热水系统还可以提供生活热水供应。与燃油、燃煤或电采暖方式相比,太阳能地板辐射采暖方式具有一定的优势。经实际工程测试J,对于在白天只采用太阳能地板辐射采暖的系统,停止其他辅助加热,室内温度在10h内大约只降低1℃左右,基本能满足正常的室温要求,且舒适性较好。辅助电加热系统多用于夜晚,有可能使用优惠的低谷电价,从而大大降低采暖系统的运行费用,提高系统的经济性,达到节能的目的。因此,只要建筑物具备足够放置太阳能集热器的屋顶面积,在技术上可行,与其他采暖方式相比,太阳能地板辐射采暖方式的节能效果是非常明显的。

国外节能建筑对太阳能的利用

近年来,国外对太阳能在节能建筑中的应用进行了大量的研究与开发,取得了显著的效果。

①美国在1997年6月宣布了“百万太阳能屋顶计划”,计划到2010年,在100×10座建筑物上安装太阳能发电系统。

②希腊学者着重研究了太阳能蓄热技术用于供暖和热水供应的住宅能源利用情况。通过与传统住宅建筑对比后发现,采用太阳能蓄热技术的住宅中总能耗的30%来自于太阳能,而且CO排放量减少了42.7%。采用新技术所增加的造价10a左右就可以收回。

③英国则通过采用构造措施提高墙体及门窗的保温性能,利用太阳能及改进供热系统等措施推广太阳能在节能建筑中的应用。他们推广的被动式太阳房,以建筑吸热保温材料为媒介,利用冷热空气的自然对流,达到对太阳能的利用。

④日本通产省在新太阳能计划(1993年一2010年)中提出了2600×10户太阳能住宅的推广计划,预计到2010年将生产4.3GW太阳能电池,新建房屋要求用太阳能供电。

⑤德国学者在费赖堡设计的第1座太阳能住宅结合了太阳能发电、热泵等各种太阳能的综合利用技术,该住宅使用两年多来,能源供应基本上可以自给。1997年日本学者对世界范围的66栋低能耗住宅的性能进行了统计分析研究。为了降低环境负荷和节约能源,这些低能耗住宅中采取了各种形式的技术措施。其中包括优良的绝热保温、高气密性、余热回收、主动及被动式太阳能利用、土壤能的利用、风能的利用等。它们的节能率一般都在40%以上,其中有些住宅节能率可高达90%以上,节能效果明显。

三、结语

太阳辐射能作为一种自然能源,以其储量丰富且无污染性显示了其独特的优势。我国大部分地区位于北纬45。以南,具有丰富的太阳能资源。在人口膨胀、资源紧张等问题困扰人类的今天,开发利用太阳能,提倡建造绿色建筑,充分体现了可持续发展和人类回归自然的理念。

太阳房的应用

太阳房在我国东北和西北地区应用较早,1976年在甘肃民勤建成第1栋试验性被动太阳房。1984年联合国开发署在甘肃榆中县投资人民币2000×10元建立了号称亚洲第一的太阳能基地,并成为亚太地区太阳能研究和培训中心。中心内建设了许多适合中国国情的被动式太阳房,每年都有一些国家和地区的政府官员和技术人员在此接受培训,效果很好。1997年7月,内蒙古自治区建造了第1栋太阳能教学楼。教学楼为砖混结构,采用双层玻璃空腹钢窗,窗下设置快速集热墙,外墙内加保温板,屋顶加厚保温层以及采用蓄热地面,充分利用了太阳辐射能。投入使用后经实地测试,晴天在无辅助热源的条件下,平均温度达到14.8℃,基本满足了教学要求。此外,在天津和北京等地也建成了一批太阳房典型工程。目前全国建造的太阳房建筑面积已达到1050×10m。

太阳能地板辐射采暖

太阳能地板辐射采暖系统是以太阳辐射热作为热源,采用太阳能集热器来吸收太阳辐射热,以地板辐射为采暖方式所构成的系统??悸堑教裟艽嬖诘募涠闲院筒晃榷ㄐ?,一般配以辅助电加热系统。太阳能地板辐射采暖系统所需供回水温度最高可以是60/50℃,最低可以是40/30℃。它适用于没有集中供热系统的住宅别墅、四合院平房及学校等中小型公共建筑。在非采暖季节,太阳能热水系统还可以提供生活热水供应。与燃油、燃煤或电采暖方式相比,太阳能地板辐射采暖方式具有一定的优势。经实际工程测试J,对于在白天只采用太阳能地板辐射采暖的系统,停止其他辅助加热,室内温度在10h内大约只降低1℃左右,基本能满足正常的室温要求,且舒适性较好。辅助电加热系统多用于夜晚,有可能使用优惠的低谷电价,从而大大降低采暖系统的运行费用,提高系统的经济性,达到节能的目的。因此,只要建筑物具备足够放置太阳能集热器的屋顶面积,在技术上可行,与其他采暖方式相比,太阳能地板辐射采暖方式的节能效果是非常明显的。

国外节能建筑对太阳能的利用

近年来,国外对太阳能在节能建筑中的应用进行了大量的研究与开发,取得了显著的效果。

①美国在1997年6月宣布了“百万太阳能屋顶计划”,计划到2010年,在100×10座建筑物上安装太阳能发电系统。

②希腊学者着重研究了太阳能蓄热技术用于供暖和热水供应的住宅能源利用情况。通过与传统住宅建筑对比后发现,采用太阳能蓄热技术的住宅中总能耗的30%来自于太阳能,而且CO排放量减少了42.7%。采用新技术所增加的造价10a左右就可以收回。

③英国则通过采用构造措施提高墙体及门窗的保温性能,利用太阳能及改进供热系统等措施推广太阳能在节能建筑中的应用。他们推广的被动式太阳房,以建筑吸热保温材料为媒介,利用冷热空气的自然对流,达到对太阳能的利用。

④日本通产省在新太阳能计划(1993年一2010年)中提出了2600×10户太阳能住宅的推广计划,预计到2010年将生产4.3GW太阳能电池,新建房屋要求用太阳能供电。

⑤德国学者在费赖堡设计的第1座太阳能住宅结合了太阳能发电、热泵等各种太阳能的综合利用技术,该住宅使用两年多来,能源供应基本上可以自给。1997年日本学者对世界范围的66栋低能耗住宅的性能进行了统计分析研究。为了降低环境负荷和节约能源,这些低能耗住宅中采取了各种形式的技术措施。其中包括优良的绝热保温、高气密性、余热回收、主动及被动式太阳能利用、土壤能的利用、风能的利用等。它们的节能率一般都在40%以上,其中有些住宅节能率可高达90%以上,节能效果明显。

三、结语

太阳辐射能作为一种自然能源,以其储量丰富且无污染性显示了其独特的优势。我国大部分地区位于北纬45。以南,具有丰富的太阳能资源。在人口膨胀、资源紧张等问题困扰人类的今天,开发利用太阳能,提倡建造绿色建筑,充分体现了可持续发展和人类回归自然的理念。