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词条 太阳能建筑
释义

利用太阳能供暖和制冷的建筑。在建筑中应用太阳能供暖、制冷,可节省大量电力、煤炭等能源,而且不污染环境,在年日照时间长、空气洁净度高、阳光充足而缺乏其他能源的地区,采用太阳能供暖、制冷,尤为有利。目前太阳能建筑还存在投资大,回收年限长等问题。

基本要素

1.集热系统

即通过各种手段收集太阳的辐射热能。

主要方式:通过建筑构件本身、附加独立式集热器(如太阳能热水器、太阳能空气集热器等)。

2.蓄热系统

即将集热系统收集的热能储存起来的装置系统。

主要方式有:

通过建筑构件本身(简单经济);

水筒蓄热系统,利用水的比热大和可充分对流换热原理;

卵石仓蓄热系统,利用热空气通过卵石缝隙将热能传递给卵石达到蓄热效果;

相变材料蓄热系统,利用物质固液状态转化中需要大量相变热的原理;

利用地下土壤蓄热系统(防空洞)。

3.分配系统

主要方式:自然散热、板式散热器、地板盘管、风机对流、风机循环、风机空气介质输送分配。

4.辅助热源

根据蓄热系统不同,辅助热源不同

利用建筑构件本身蓄热时,几乎可用任何方式辅助供热。

水体蓄热,采用锅炉、电、天然气;

卵石仓蓄热和相变材料蓄热时,采用空气加热器;

5.控制系统

基本为自动控制,利用恒温器和仪表盘,保持系统运转效率。

基本类型

在建筑中利用太阳能供暖和制冷的方式,基本上可分为主动式和被动式两种系统。但是这两种太阳能系统,都必须采用辅助热源,以便在一年中最不利的情况下保证提供所需的全部热能。

定义

采用高效太阳能集热器以及机械动力系统来完成采暖降温过程,系统运转中需要消耗一定电能,这样的系统称为主动式太阳能系统。采用此系统设计的建筑称为主动式太阳能建筑。

经过设计,使建筑构件本身能够利用太阳能采暖供暖,通过自然通风完成降温制冷的过程,系统运转过程中不需消耗电能,这样的系统称为被动式太阳能系统。采用这种系统设计的建筑成为被动式太阳能建筑。

主动式太阳能系统

原理:

靠常能(泵、鼓风机)运行的系统,由集热器、蓄热器、收集回路、分配回路组成,通过平板集热器,以水为介质收集太阳热。吸热升温的水,贮存於地下水柜内,柜外围以石块,通过石块将空气加热後送至室内,用以供暖。如将蓄热器埋於地层深处,把夏季过剩的热能贮存起来,可供其他季节使用。主动式太阳能系统按传热介质又可分为空气循环系统、水循环系统和水、气混合系统。

主动式太阳能系统主要有:

液体平板型集热系统、空气平板型集热系统、真空管型集热系统、聚集型集热系统和热泵式集热系统。

被动式太阳能系统

原理:

用建筑物的一部分实体作为集热器和贮热器,利用传热介质对流分配热能的系统。被动式太阳能系统利用建筑材料的吸热性、蓄热性和传热介质的对流收集热能,贮存热能,分配热能。被动式太阳能系统在冬季吸收热能作为供暖的热源,在夏季把建筑物内的热量散发出去,作为调节室内温度的冷源。被动式太阳能系统的能量利用比较充分,效率较高,经济实惠,且简而易行,发展前途比较广阔。在中国新疆、内蒙、天津、甘肃等地区已有多处采用。

目前被动式系统有以下五种﹕

直接收益式

在房屋的朝阳面设置大面积双层玻璃窗,利用室内的地面和墙体,作为蓄热体吸收太阳能。蓄热体可用混凝土、砖、石等材料,表面最好用深色。白天蓄热,夜间利用所蓄热能供暖。

水墙式

将朝阳墙面做成装水的墙体,墙外设玻璃幕墙,两者之间留出空气隔层。在冬季的白天,阳光把水墙加热後向室内散热﹔夜晚关闭活动的隔热保温板,使已蓄热的水墙能保证室内热量不致散失。夏季还可利用水墙作为隔热墙之用,防止辐射热入室。

蓄热墙式

将朝阳墙面做成厚重实墙,外涂黑色,外层设玻璃幕墙,两者之间留出空气隔层。实墙上留出适当的采光面积,上、下留洞口。白天室内的冷空气通过下部洞口,进入空气隔层受热上升,经由上部洞口进入室内,如此形成对流循环,室内温度即可不断提高。夜间将洞口关闭,并下帘幕,使室内热量不致散失。夏季开启厚墙和玻璃幕墙上的小窗,可通风降温。

太阳温室式

在房屋外部建一玻璃温室,与室内有洞口相通。白天太阳将温室加热後,实墙已蓄热,热量即散入室内。实墙也可设计成隔热用的水墙。温室也可以作为一个附加的、阳光充足的空间,作为生活起居之用,可以种菜、栽花或作室内绿化,但在夏季要有遮阳措施。

屋顶水池式

在屋顶上用透明材料做成水袋或水池,上盖活动式隔热保温板。在冬季的白天,将保温板拉开,太阳将水加热,夜间关闭保温板。水有较大的热容,可持续向室内散热。夏季的白天大部分阳光被保温板所反射,其馀被水吸收,水袋或水池起隔热作用﹔夜间打开保温板,使之散热、降温。

中国太阳能建筑的发展环境

中国太阳能建筑发展环境日趋良好。在中国,1998年5月29日签署加入《京都议定书》,2006年12月1日批准施行《可再生能源法》,2007年8月31日发布《中国可再生能源中长期发展规划》,2008年4月1日正式实施《节约能源法》,2008年10月1日开始实施《建筑节能条例》。“节能减排”、“节能省地”成为建筑行业点击率最高的词语之一。这一切都在向人们昭示:中国的房屋建设及其能源问题已成为中国社会的全局问题,太阳能建筑在中国的发展逐渐受到社会各界的广泛关注。

目前,江苏、山东、河北、海南、云南等省,北京、上海、深圳、大连等市已经在新建12层以下居住建筑以及办公建筑、学校、医院、宾馆等公共建筑中开始强制推行太阳能热水系统,因此,应用太阳能热水系统完全可以成为国家层面的建筑节能强制要求,从而让50%或65%的建筑节能目标包含更多的内涵。

在中国太阳能与建筑一体化技术已基本成熟的条件下,太阳能与建筑一体化是中国太阳能利用行业发展的必然趋势。中国政府对CO2减排国际义务的承诺和科学发展观的落实,以及不断加强的建筑节能全民意识和日益成熟的房地产市场环境,促进了建筑节能完整利益链与市场化运行机制的形成,为建筑利用太阳能提供了良好机遇。可以肯定,未来的建筑市场将是节能减排的市场,太阳能建筑将迎来快速发展的春天。

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更新时间:2025/3/15 11:20:59