太陽能范文
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我國地域?qū)拸V，房屋建筑規(guī)模巨大，約有一半建筑位于北方“三北”地區(qū)，由于氣候原因，每年約有4—6個月的采暖期，該地區(qū)規(guī)定設(shè)置集中采暖系統(tǒng)，以往習慣稱之為集中采暖地區(qū)。中部地區(qū)（冬冷夏熱地區(qū)），即長江流域地區(qū)，雖然冬季平均氣溫高于0℃，但相對濕度較高，冬季濕冷，而夏季又酷熱。該地區(qū)屬于中國經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，包括長江上游在內(nèi)，涉及18個省、自治區(qū)、直轄市，總面積180萬k平方米，人口近4億。年工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值占全國40％，人均產(chǎn)值及人均收入均高于全國平均水平。以往由于經(jīng)濟上的原因，該地區(qū)一般城鎮(zhèn)住宅圍護結(jié)構(gòu)無保溫措施，也不設(shè)置采暖設(shè)施，因此冬夏季室內(nèi)熱環(huán)境條件相當差。南方屬于亞熱帶氣候，夏季氣候炎熱，降溫則是主要解決的問題。
與發(fā)達國家相比，集中采暖地區(qū)城鎮(zhèn)住宅圍護結(jié)構(gòu)保溫、氣密性較差，供熱系統(tǒng)效率較低，單位面積的采暖能耗要高得多。我國已成為世界上建房最多的國家，近年來每年全國建成城鎮(zhèn)住宅2億平方米以上，隨著人民生活的不斷改善，人們對于建筑熱環(huán)境的舒適性要求愈趨迫切，中部地區(qū)冬季采暖勢在必行，各地“空調(diào)熱”也日漸高漲。所以，如何盡量利用太陽能、合理建筑設(shè)計，對北方集中采暖地區(qū)可以減少采暖、空調(diào)能耗；而對于中部及南部地區(qū)，改善室內(nèi)熱環(huán)境條件，達到低水平的室內(nèi)舒適參數(shù)，已成為一個重要的課題。
我國從80年代起，對城鎮(zhèn)多層住宅應(yīng)用被動太陽能進行采暖及降溫技術(shù)已有研究，先后在石家莊、灘紡及杭州等處建成了試點建筑，較好的改善了室內(nèi)熱環(huán)境條件。當時的技術(shù)路線是由熱工外算開始，進而建造示范建筑以驗證效果。國外從70年代初期起，投入了相當?shù)牧α窟M行計算機軟件的開發(fā)工作，應(yīng)用動態(tài)模擬計算，進行建筑熱工參數(shù)計算分析，進而可以預(yù)測室內(nèi)環(huán)境參數(shù)，獲得應(yīng)用被動太陽能的最佳建筑設(shè)計方案，同時也建設(shè)示范建筑以驗證軟件的可信性。這類從合理建筑及熱工設(shè)計著手，在增加有限的建設(shè)投資下，盡量利用被動太陽能來達到低水平的室內(nèi)冬夏熱環(huán)境條件的住宅，這里稱為“節(jié)能住宅”。
一、各種參數(shù)對空溫的影響
為了進行參數(shù)研究，首先確定了一個基礎(chǔ)方案，即對條狀住宅建筑模型，取其南向主立面外窗的窗墻比為30.3％，單層窗，外墻與屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)均為0.83w／（℃??*平方米），換氣次數(shù)為1.1次h，不考慮內(nèi)部蓄熱量。在進行參數(shù)分析時，固定其他參數(shù)，僅變化一個參數(shù)來分析對室溫的影響。
內(nèi)部蓄熱量
蓄熱量會影響室溫，特別是對最高室溫有影響。冬季，內(nèi)部蓄熱量會使月最高溫度降低，而使月最低溫度升高，至于月平均溫度，則略有升高。顯然，內(nèi)部蓄熱量可以改善冬季室內(nèi)熱環(huán)境條件。對夏季來說，蓄熱量同樣也降低了月最高溫度及升高了月最低溫度，而月平均溫度則無多大影響。當建筑模型中一個住戶內(nèi)蓄熱量相當于100平方米、200mm厚混凝土墻時，可使八月份住宅最高溫度下降3c左右，可使一月份住宅最低溫度升高2.8℃，這將對室內(nèi)熱環(huán)境有較大的改善。
換氣次數(shù)
可以預(yù)見，增加換氣次數(shù)會使冬季室內(nèi)熱環(huán)境變差，但能改善夏季室內(nèi)熱環(huán)境。對夏季來說，換氣次數(shù)由1.1次h增加到10次h，可使八月份月最高溫度降低4.4℃、月平均溫度下降4.8℃，月最低溫度下降7.8C.顯然，冬季換氣次數(shù)越低越好，如果園護結(jié)構(gòu)、門窗密閉性好，換氣次數(shù)可以降低到1.5次／h，此時與1.1次h相比，室溫可提高2—3C.
增強夜間通風
降低夏季室溫的一個措施是增強夜間通風，計算了三種方案，一是全天以1.1次／h換氣，第二種方案全天以10次／hh換氣，第三種方案則采取白天（早6一晚2l時）1.1次h換氣，夜間（晚21一晨6時）加強通風至10次h.計算結(jié)果表明，對于內(nèi)部蓄熱量較大時，第三方案與第一方案相比，月最高溫度下降3.7C，月平均溫度下降5.2℃，而月最低溫度下降達7.7℃?？梢娫鰪娨归g通風對改善夏季室內(nèi)熱環(huán)境是十分奏效的。
南窗面積
窗戶開啟面積既與熱損失量有關(guān)，也與通過窗戶玻璃進入室內(nèi)的太陽得熱量有關(guān)。太陽輻射得熱量與窗戶朝向有密切的關(guān)系，相比之下熱損失與朝向的關(guān)系就不那么密切了。這里分析南向窗戶面積對室溫的影響。計算三種不同的窗墻比，它們分別是9.3％、30.3％及60.5％。冬季工況計算表明，窗墻比由19.3％增大至60.5％后，一月份最高溫度升高3.6℃，平均溫度升高2.7℃，而最低溫度提高2.5℃的夏季來說，月最高溫度、月平均溫度及月最低溫度分別要提高1.6℃、0.9℃及0.4℃。
由此可見，南向窗墻比大且具有較大內(nèi)部蓄熱量時，可以改善冬季室內(nèi)熱環(huán)境條件；至于夏季，南向窗戶面積增大會提高一點室溫，使室內(nèi)熱環(huán)境條件略為變差—點。
主立面朝向
主立面朝向不僅對冬季有影響，而且對夏季也有影響。主立面朝東及朝西時室溫相同，與主立面朝南及朝北相比，室內(nèi)熱環(huán)境條件都要來得差。對于冬季來說，主立面朝南為最佳。
水平遮陽板伸出長度
夏季除了采用加大通風量來降低室溫外，另一條途徑是在窗戶上方設(shè)置遮陽板，以減少太陽入射量。計算了不同伸出長度（水平方向）一月及八月份室溫情況。由計算可以得出，水平遮陽板對夏季有明顯改善室內(nèi)熱環(huán)境的作用，但遺憾的是，同時也使冬季室內(nèi)熱環(huán)境變差。夏季時，水平遮陽板的伸出長度由0，0.4，0.9及1.5m變化時月平均溫度可分別降低1.0，2.0及2.2℃，但冬季卻也相應(yīng)降低了月平均溫度0.2，0.7及2.2℃。
窗戶的層數(shù)
增加窗戶層數(shù)將減少熱損失，但也在一定程度上減少了太陽得熱量。采用單層宙及雙層宙作計算比較，發(fā)現(xiàn)雙層窗對冬季室溫略有改善（一月份平均室溫增加0.9℃），但同樣使夏季室溫略有變差（八月份平均室溫升高0.7℃）。
摘要：本文介紹了我國目前太陽能建筑的現(xiàn)實狀況，分析了其中的節(jié)能潛力，并介紹了太陽能建筑節(jié)能的相關(guān)內(nèi)容和實現(xiàn)技術(shù)，探討太陽能建筑節(jié)能的可持續(xù)發(fā)展道路。
隨著改革開放和經(jīng)濟發(fā)展，我國太陽能建筑的面積日趨增大，建筑節(jié)能是近年來世界建筑發(fā)展的一個基本趨向，也是當代建筑科學技術(shù)的一個新的生長點。抓住機遇，不失時機地推進建筑節(jié)能，有利于國民經(jīng)濟持續(xù)、快速、健康發(fā)展，保護生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)國家發(fā)展的第二步和第三步戰(zhàn)略目標，并引導(dǎo)我國建筑業(yè)與建筑技術(shù)隨同世界大潮流迅速前進，太陽能建筑的節(jié)能具有很好的前景，大有可為。
