收稿日期:2005-04-121
作者简介:周春艳(1976～),女,吉林省长春市人,助教,在读硕士研究生.
文章编号:100921288(2005)0420035204
严寒地区农村住宅在应用被动式太阳能技术上的优势
周春艳1,2 周春涛3
(1:吉林建筑工程学院建筑系,长春 130021; 2:哈尔滨工业大学建筑学院,哈尔滨 150001;
3:吉林建筑工程学院设计院,长春 130021)
摘要:太阳能作为可再生能源的代表,具有分布广泛、储量丰富及清洁等特点,在我国农村地区推广、利用该技术有很大的优势.尤其在地处气候环境恶劣的严寒地区,农村住宅普遍存在能源消耗大、室内环境恶劣等问题,由此可见,对太阳能的利用势在必行.通过对该地区的现状调查,从选址、日照间距、朝向、气象特点、平面功能布局、材料,以及政策等方面挖掘该地区在利用太阳能资源方面的潜在优势,为被动式太阳能技术在住宅中的进一步应用提供了有利条件.
关键词:被动式太阳能技术;严寒地区;农村住宅;优势
中图分类号:TU 24114 文献标识码:A
1 必要性
在我国13亿人口中,其中有9亿生活在农村.然而,就我国农村目前的居住条件来看,普遍存在燃料等能源短缺,利用水平低,生活环境质量差等问题.尤其在我国严寒地区,冬季采暖期长达5个月,每年冬季需要消耗大量的燃料,才能达到基本的温度要求,不仅浪费能源,而且污染环境.
面对这一问题,我国农业部在“十五”期间实施的“生态家园富民计划”,就是从农民最基本的生产和生活单元内部,挖掘潜力,以可再生能源的科学利用为切入点,引导农民改变落后的生产生活方式,达到增加收入、保护生态环境,实现可持续发展的目标.在寒冷的北方地区,对于可再生能源的利用应首选太阳能.首先,太阳能分布广泛、储量丰富.有数据显示,能够到达地球陆地表面的太阳辐射能大约为17×104亿kW ,相当于目前全世界一年内消耗的各种能源所产生的总能量的315万多倍[1].其次,它不产生温室气体、无污染,是有利于保护环境的洁净能源.而且,从我国太阳能的分布情况来看,北方地区年日照时数大于2200h ,太阳能辐射总量高于5016MJ /m 2,属于太阳能资源较丰富的地区[2].因此,把太阳能技术应用于严寒地区农村住宅建设中,是提高农民生活环境,节约能源,减少环境污染的有效途径.
2 优势
在建筑利用太阳能的技术上,通常被分为主动式和被动式两大类:设计使用机械装置收集、蓄存太阳热,并在需要时向房间提供热能的建筑,称为主动式太阳能技术;根据当地气象条件,在基本不增设附加机械设备的条件下,通过建筑布局、构造和材料等的处理,使建筑本身能够吸收、蓄存太阳热,从而达到采暖目的的建筑,称为被动式太阳能技术.从我国农村目前的现状来看,普遍存在着经济收入低,思想意识落后等问题,对于利用造价昂贵、技术复杂的主动式技术来说,还存在许多障碍,但是,对于只需利用当地环境条件和技术措施,而不需增加设备的被动式技术来说,位于严寒地区的农村住宅却有其特有的优势.
211 选址
村落是农民定居的场所,其位置的选择和建筑的布局要以有利于农业生产、方便生活为原则.田地是农业生产的主要劳动对象和生产资料,是农民赖以生存的基础,所以,村落大都围绕着农田而建,半径一般为 第22卷 第4期2005年12月吉 林 建 筑 工 程 学 院 学 报Journal of Jilin Architectural and Civil Engineering Institute Vol.22 No.4Dec 12005
015km ～2km.我国的村落,通常以自然村为基础,在土地平均分配的原则下,家中兄弟分别继承祖辈的遗业,使人口在一个地方一代一代的聚集起来,从几户的小村可以发展到几千户的大村.由此可以看出,村落在选址上和规模上都有很大的随机性.
但是,随机并不意味着随意.农民在住宅基址的选择上,有很明显的“环境选择”倾向,这是几千年来人类积累的经验.其中主要表现在:①靠近水源,这不仅便于生活取水,而且有利于农业生产的发展.②位于河流交汇处,交通便利.③位于河流阶地上,不仅有肥沃的耕作土壤,而且能避免受洪水侵袭.④如在山坡时,一般选择向阳坡.例如,半坡遗址所呈现的依山傍水、两水交汇环抱的格局被认为是典型的上吉风水格局.可见,人们对村落选址因素的考虑是很讲究的.
在我国严寒地区,
一年中有一半的时间都处于恶劣的气候环境当中,“向阳”成为选址所必须考虑的重要因素之一.由于在这一地区的地形主要以平原和山地为主,所以,村内宅基地依地势起伏错落布置或因山就势,散居在向阳坡地上,这样不仅有利于阻挡寒风的侵袭,而且有利于接受太阳辐射的能量.
212 日照间距
由于太阳高度角的限制,为了避免建筑之间相互遮挡,日照间距的限定成为获得太阳能的又一重要保证.与城市住宅相比,农村住宅在这方面有很大的优越性.
首先,由于生产条件的特殊性,乡村地区大都地广人稀,建筑密度小,层数也不多,一般以一二层为主.其次,农村的住宅形式大都呈院落式布置.它不仅是生活的中心,同时也是生产的重点之一,每家除了必须的居住空间外,还要有畜舍、菜园、仓库等生产空间.除此之外,农村住宅不同于一次性投资的城市商品房,它的建设具有长期性和经常性.随着村民成家立业,家庭经济状况发展和人口构成的变化,盖房是逐年逐次进行的.所以,在每家基地中都预留出既可扩展又可变通的空间余地,致使每户的宅院面积很大,这就充分满足了建筑之间的日照间距,为太阳能的利用提供了有利的保障.
213 朝向
为了合理而充分地利用太阳热资源,在采暖季节里,需要建筑尽可能多地接受到太阳辐射,而在夏季,为避免室内过热,又应尽量减少太阳光直射室内.要想达到这一目的,从太阳活动的规律来看,在北半球上,“南向”是最符合要求的朝向.曾经有实验测试过一座位于北纬35°的建筑物的冬天(1月21日)和夏天(7月21日)的一天中,各方位上全天照射太阳的辐射能的大小.如果设水平面为1,冬季照射在南立面的能量为1158,而在夏天,仅为水平面的12%[3].因此,充分利用南向窗、墙获得太阳能,是被动式太阳能技术所不可缺少的因素.
面南而居的选择与季节风向也有着密切的关系.我国严寒地区冬季盛行的是寒冷的西北风,而夏季盛行的是暖湿的东南风,这就决定了建筑的基本格局应当是坐北朝南,其西、北、东三面多有环山,以抵挡寒冷的冬季风,而南面略显开阔,以迎纳暖湿的夏季风.
214 大气透明度
大气透明度是表征大气对于太阳光线透过程度的一个参数.在晴朗无云的天气里,大气透明度高,到达地面的太阳辐射能就多些.如果天空中云雾或风沙灰尘很多时,大气透明度就很低,到达地面的太阳辐射能就少.可见,它与天空中云量的多少,以及大气中所含灰尘等杂质的多少有很大关系.从我国太阳能分布特点来看,北方大于南方,农村大于城市,原因就在于南方雨量大,阴天多,不利于太阳光线透射.而北方雨量小,晴天多,年降水量只有200mm ～800mm ,太阳光线的透射率高.从空气洁净程度来看,农村比城市受到的环境污染小,大气中所含的灰尘等杂质少,大气的透明度高.由此可见,这一地区的气象状况和空气质量有助于太阳能的利用.
215 平面功能布局
住宅的平面功能布局也是影响获得太阳能的一个重要因素,它直接关系到住宅室内热舒适程度的高低.从平面形式上看,农村住宅通常以矩形为主,并朝东西向伸展,这种形式不仅可以获得更多的太阳热量,还有利于减小体型系数,避免热量损失.从功能布局上看,无论是传统住宅平面还是现代住宅平面,主要使用空间(如居室、客厅等)都会布置在南向,这样,在白天充分接受日照,获得热能的同时,也能为夜间储存能量,而
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图1 传统农村住宅平面
且,为了能够有效利用做饭时产生的热量,一般都将主要居室
与厨房相邻布置.但对于厨房位置的选择,不同时期的住宅稍
有差异.在传统住宅中(如图1[4]所示),功能划分较为简单,一般只有居室和厨房两项主要功能空间(厕所单独设置).厨
房的位置通常居中布置,除了做饭的功能外,还兼有储藏室和
过厅的功能,所以面积比例较大.然而,由于厨房在使用时间
上具有阶段性,而且,对温度的要求也相对较低,所以,这种布
局不仅浪费了宝贵的南朝向,也由于面积较大而增加了采暖
的负担.与此同时,因厨房水气含量较高,亦会使储存的粮食
受到污染.近些年来,随着经济的发展,农民生活水平的提高,
农村住宅的居住功能也在不断细化,出现了起居室、客厅、储
图2 现代农村住宅平面藏室等独立功能的空间(如图2[4]所示).厨房的功能逐渐单
一化,面积也相对减小.厨房的位置也由南向转移到北向,在
为居室提供辅助热能的同时,还可以在冬季为主要房间遮挡
寒风,在空间上形成合理的热环境分布,大大提高了室内热舒
适性.
由于农村住宅建设具有经常性的特点,所以,建筑功能布
局的改造,与城市住宅相比,农村住宅也有很大的灵活性.例
如,图3[4]所示的是“可拆式阳光间”的使用.其构造做法很简
单,在住宅南向墙外面,先用木枋搭建简易的框架,在其上覆
盖塑料布,侧面留门.这样,冬季不仅可以减少冷风渗透,在室
内外形成一个温度的过渡空间,还可以利用太阳能产生的温
室效应,提高室内温度.据住户反映,冬季在消耗同等燃料的
图3 “可拆式阳光间”
条件下,有这种设施的比传统的室温提高2℃～3℃.在夏季
来临的时候,可以将塑料布去掉,既不影响夏季通风,还可以
利用架子种植蔬菜,可谓一举多得.
216 材料 建筑材料的选择对于太阳能的吸收和储存有很大关系.
材料蓄热系数大,储存热量的能力就强,反之,就弱.白天,墙
体和地面通过阳光直射,温度升高,同时储存热量.晚上,当室外和房间温度都下降时,墙和地储存的热,通过辐射、对流和
传导的方式释放出来,使室内温度维持在一定的水平.在农村
地区,建筑材料的选择都是采取就地取材的原则.砖石、土坯
是严寒地区最主要的墙体材料,在许多村落周围都有生产粘
土砖的砖窑,这些材料的蓄热系数大,具有较强的蓄热能力,
适合于太阳房的应用.
217 政策 对于世界性能源短缺的问题,各国政府都做出了积极地反应,针对太阳能等可再生能源的利用,出台了一些鼓励政策,我国亦如此.从我国目前的能源现状来看,可开发剩余采储量的资源保证程度仅为12917年,其中,原煤11415年;原油2011年;天然气仅为4913年[1].针对这一现象,在2005年2月28日我国召开的第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议上,通过了《中华人民共和国可再生能源法》,并将于2006年1月1日起施行.立法中对农村地区利用太阳能技术方面给予了相应地政策,例如,“第十八条 国家鼓励和支持农村地区的可再生能源开发利用.县级以上地方人民政府管理能源工作的部门会同有关部门,
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根据当地经济社会发展、生态保护和卫生综合治理需要等实际情况,制定农村地区可再生能源发展规划,因地制宜地推广应用沼气等生物资源转化、户用太阳能、小型风能、小型水能等技术.”“县级以上人民政府应当对农村地区的可再生能源利用项目提供财政支持.”等等.由此可见,在国家政策的鼓励下,农村地区的太阳能技术应用具有非常广阔的前景.
3 结语
目前,全世界都在倡导“可持续发展”策略,太阳能作为可再生能源的代表具有巨大的开发空间与潜力.据专家预测,到2030年,全世界的主要电力将来源于太阳能.为此,我们必须抓住时机,尽早发展,从被动式太阳能技术着手,逐步加入主动式技术.尤其对严寒地区的农村,因为它不仅常年处于恶劣的气候环境当中,而且经济条件、思想意识都相对落后,这就更需要挖掘其潜在优势,因地制宜,实施可行的太阳能利用技术策略.与此同时,还必须加大宣传力度,使这一新兴技术深入人心,使农民真切地体会到这一技术的优越性和必要性,以减少技术推广的阻力.
参 考 文 献
[1] 罗运俊,何梓年,王长贵1太阳能利用技术〔M〕1北京:化学工业出版社,20051
[2] 建筑设计资料集编委会1建筑设计资料集6(第二版)〔M〕1北京:中国建筑工业出版社,1994:61
[3] 刘国发,赵丽娟,黄岳海1乡村太阳房〔M〕1北京:中国农业出版社,20011
[4] 王秀萍1延边地区乡村住宅室内热环境设计的生态策略研究1哈尔滨:哈尔滨工业大学硕士论文,20051
The Superiority of Utilizing Passive Solar Energy T echnology
in Rural R esidence in Frore Area
ZHOU Chun2yan1,2,ZHOU Chun2tao3
(1:Depart ment of A rchitecture,Jilin A rchitectural and Civil Engineering Institute,Changchun 130021;
2:School of A rchitecture,Harbin Institute of Technology 150001;
3:Design Institute,Jilin A rchitectural and Civil Engineering Institute,Changchun 130021)
Abstract:As the representative of renewable energy,solar energy has many merits:distributing extensively,re2 serving abundantly,cleaning and so on.Its technical exploitation has bigger advantage in rural areas of our coun2 try,especially in the areas with inclement climate.There are widespread problems in rural residence such as large energy consumption and bad indoor environment quality,so the explotation of the solar energy is necessary.This paper discusses the potential of utilizing solar energy technology from several ways:site choosing,sunshine dis2 tance,facing,weather characteristics,plane function layout,material and policy,etc.and provides beneficial condi2 tions for making further use of passive solar energy technology in rural residence of severe natural environment. K eyw ords:passive solar energy technology;frore area;rural residence;superiority
浅谈被动式太阳能技术在建筑设计中的应用 【摘要】本文对两个案例（一个竞赛方案一个建成案例）进行研究，通过对其周围环境、遮阳、通风以及能量储存和应用等方面的分析，探讨了从设计本身出发的低成本太阳能技术在实践中应用的可能，旨在使其方法和理念得到更加广泛的应用和革新。 【关键词】低成本被动式太阳能技术微环境太阳能储存利用 1.引言 自上世纪九十年代开始中国的经济迅猛发展，也带来了中国建筑业的繁荣，发展的速度和取得的成绩都令世人瞩目。然而在发展的背后建筑能耗问题也日益凸显，于是随着技术水平的提高和人们意识的进步，利用可再生能源提高建筑能效的研究与实践已逐步展开。如何将太阳能利用技术与中国当前国情下的建筑建设完美结合，创造低碳和谐的人居环境，走可持续发展的建造方式，，已经成为当前建筑业的焦点，建筑节能已经成为社会的广泛共识。 我国拥有丰富的太阳能资源，年日照在2200h以上的地区占国土面积的2/3以上，属于太阳能资源丰富的国家之一。这也是允许我们大力发展建筑太阳能技术的大前提。近几年政府也在大力促进建筑太阳能技术的发展和应用。而鉴于我国的基本国情和当今建筑业的发展形势，被动式太阳能建筑技术是目前的最优选择。 2.概念阐述 所谓被动式太阳能技术就是充分利用建筑本身的自然潜能，对建筑周围环境、遮阳、通风，以及能量储存中体现太阳能的被动利用。建筑的布局和形态，建造材料、使用人群，以及建筑的绿化和环境就组成了一个建筑的生态系统，它同时也会受到系统外的诸如城市的经济、地理以及太阳光环境等因素的影响，从建造开始到拆除的全过程就是这个系统的生命周期。运用这样的观点来进行建筑设计，建筑就不再是孤立的体量，它有生长的过程，有决定建筑个性的外部环境，有系统内各要素的相互作用和同级系统间的影响。这一观念的转变，让建筑的设计过程变得生动起来，建筑方案的生成过程转化为寻求影响系统各个要素间动态平衡的过程。这种理念是太阳能应用在技术层面之上带给我们对于建筑设计的进一步思考。下面也将通过对两个案例的分析来具体探讨这些问题。 3.案例分析 3.1第一个案例是2011台达杯国际太阳能竞赛的第一名作品“垂直村落”，本案选址在江苏省南部的吴江市，全市境内河道纵横，是一个名副其实的“江南水乡”。方案在做相应的施工调整后将在明年建造出来。 方案首先是从两个问题开始的:1)建筑如何反应水乡肌理2)怎样将太阳能技术结合到建筑中去而不仅仅作为一种建筑的技术手段存在，而是成为设计本身的一个决定性因素。方案将太阳能热水器与遮阳部件结合，形成上下波浪式的立面，从而既获得了富有表现力的立面形式，也将太阳能技术的应用生动的结合了进去。在这样一个大的构思之下，方案有逐步在几个方面实现了太阳能技术与建筑的结合。
太阳能光伏技术的运用与进展1太阳能光伏发电技术的应用方式 1.1太阳能照明系统 “光环境”是指光与颜色建立的生理和心理环境，它对人的精神状态和心理感受具有积极影响。“绿色照明”是指“节约能源、保护环境、促进效率、改善质量、有益身心”的照明光环境，太阳能照明即属于绿色照明。太阳能照明系统由太阳能电池板、蓄电池、充放电控制器、逆变器和节能灯具、灯杆等组成。建筑领域的太阳能灯主要有路灯、草坪灯、庭园灯、楼道灯等。太阳能灯的控制器除了要具备一般光伏系统的防反充、防过充和过放、防短路和反接等功能以外，还要具有自动开关照明灯的功能。通常使用定时和光控两种方式对太阳能灯的工作时间进行控制。定时控制可采用模拟线路或单片机控制两种方法，根据实际需要，事先设定路灯每天晚上的工作时间，调整电子或者机械计时器的接通或断开时刻，到时路灯便可以自动开或关。另一种控制方式是光控，可以单独安装光敏器件，也可以利用太阳能电池本身作为光敏器件，即在周围环境暗到一定程度（照度低于某一设定值）时自动开灯，一直到天亮（照度高于某一设定值）时再自动关灯。 1.2太阳能、LED光源的结合
应用太阳能给传统的灯具光源供电并不十分经济。随着固体物理和半导体技术的发展，人类开发出了第四代光源——固体光源LED（第一代为白炽灯，第二代为荧光灯，第三代为气体放电灯）。太阳能发电与LED照明的结合立即成为一大亮点，迅速吸引了人们的目光。固体光源——LED具有功耗低、寿命长（1.0×105h）、光效高（目前为5080lm/W，今后可达100120lm/W）、反应速度快（可在高频下使用，可任意控制其功耗和亮度，而不影响其寿命）、直流低压工作安全可靠（24V、12V、4.8V，免逆变器）、环保（耐震、耐冲击、不易破、废弃物可回收、没有污染）、可平面封装、易开发成轻薄短小产品等优点；没有白炽灯泡高耗电、易碎以及日光灯废弃物含汞污染等缺点；兼备照明、装饰功效，是被业界看好在未来10年内，成为替代传统照明器具的一大潜力产品。 1.3太阳能水泵 太阳能水泵一般不需要蓄电池，而由太阳能电池板直接带动水泵工作。大型光伏水泵站通常备有逆变器，首先将太阳能电池板的直流电变为交流电，然后用交流电机带动水泵工作，这样可以与常规供电互补。虽然太阳能光伏水泵系统一次性投资较高，但它的运行费用低、维修少，使用寿命比较长，通常来说比小型柴油机抽水更合算。特别是对于太阳辐射强的干旱地区，发展光伏水泵具有良好的前景。
The Special Focus 规范编制背景 被动式太阳能建筑，是通过建筑设计手段和简单技术的合理运用，可以利用太阳能为房间提供相当部分的采暖能量，降低通风和照明的能耗，具有结构简单、造价低、施工方便等优点，已经在美国、德国等发达国家得到了较多推广应用，已发展到较高水平。我国是太阳能资源丰富的国家之一，太阳能作为一种可再生的清洁能源，近年来在建筑中的利用受到关注。我国自上世纪70年代开始，建设了一批被动式太阳能建筑，取得了良好效果。 近年来我国的被动式太阳能建筑得到了长足的发展，各地相继探索建设了一批新型的被动式太阳能建筑，开发了一系列新型被动式太阳能利用技术，但被动式太阳能技术和产品的标准、规范不健全，尤其是被动式太阳能建筑设计、施工规范的欠缺，已成为限制被动式太阳能建筑发展和推广的主要因素之一。亟需编制适合建筑行业遵循的设计、施工、验收规范，以指导建筑行业主动、正确的建设被动式太阳能建筑。 《被动式太阳能建筑技术规范》解读 □ 中国建筑设计研究院 国家住宅与居住环境工程技术研究中心 张磊 鞠晓磊 曾雁 规范编制概况 基于以上被动式太阳能建筑存在的问题。中国建筑设计研究院从2008年8月起，成立了由建筑、暖通、结构、等多专业高级技术人员联合组成的编制组，邀请相关领域的设计院、科研院校、企业中具有较高学术水平和工程经验的专家共同组成编制组，开始规范研究工作。编制组调研了国内主要的被动太阳能建筑科研院所，并对国内有代表性的工程进行了考察。其中；国内分别与山东建筑大学、天津大学、大连理工大学、甘肃自然能源研究所、深圳华森建筑与工程设计咨询顾问有限公司等院校和和研究机构进行了技术交流，考察了国内被动太阳能建筑工程。 规范在编制过程中遵循以下原则： 1.明确对象，掌握深度。研究与设计相关的专业设计标准规范。以被动太阳能建筑设计关键因素为主要对象，兼顾各专业的系统需要，与相关标准规范合理衔接。处理好《被动式太阳能建筑技术规范》和其他设计规范的关系。 2.针对我国国情，借鉴国外先进经验。体现政策要求，反映先进技术水平。综合分析国际上被动太阳能评价与设计方面的经验，充分考虑我国各地区在气候、资源、自然环境、经济社会发展水平等方面的差异，采用 表1被动式太阳能采暖气候分区 被动太阳能采暖气候分区 南向辐射温差比[W/(m 2?℃)] 南向垂直面太阳辐照度 I（W/m 2） 典型城市 最 佳气候区 A区(SHIa)ITR≥8I ≥160 拉萨，日喀则，稻城，小金，理塘，得荣，昌都，巴塘 B区(SHIb)ITR≥8160＞I ≥60昆明，大理，西昌，会理，木里林芝，马尔康，九龙，道孚，德格 适 宜气候区 A区(SHⅡa)8＜ITR≤6I ≥120西宁，银川，格尔木，哈密，民勤，敦煌，甘孜，松 潘，阿坝，若尔盖 B区(SHⅡb) 8＜ITR≤6 120＞I ≥60 康定，阳泉，昭觉，昭通 C区(SHⅡc) 6＜ITR≤4I ≥60 北京，天津，石家庄，太原，呼和浩特，长春，上海，济南，西安，兰州，青岛，郑州，长春，张家口，吐鲁番，安康，伊宁，民和，大同，锦州，保定，承德，唐山，大连，洛阳，日照，徐州，宝鸡，开封，玉树，齐 齐哈尔一般气候区(SHⅢ)4＜ITR≤3I ≥60乌鲁木齐，沈阳，吉林，武汉，长沙，南京，杭州，合肥，南昌，延安，商丘，邢台，淄博，泰安，海拉尔， 克拉玛依,鹤岗，天水，安阳，通化不宜气候区(SHⅣ) ITR≤3#成都，重庆，贵阳，绵阳，遂宁，南充，达县，泸州， 南阳，遵义，岳阳，信阳，吉首，常德 # I＜60
课程名称：现代科技导论主讲教师：黄致新院系：物理科学与技术学号：2010211044 姓名：张齐班级：一班 太阳能的技术发展与应用 摘要：目前常规能源的大量使用，造成了全球环境的污染，同时也使人类面临能源资源的短缺甚至枯竭的挑战，因此，太阳能作为一种洁净能源，受到了大家的广泛关注，本文主要介绍了太阳能在当今各方面的应用，以及中外各国对于能源利用的各种政策，同时也提出了太阳能在今后各个领域的发展空间及利用空间的建议。 关键词：太阳能能源利用电能转换可再生光伏 引言：能源是人类生存、发展以及各种社会活动不可缺少的物质基础，也是人类生活质量的重要保障，能源问题已成为21世纪人类发展迫切需要解决的重大问题，各种不可再生能源已面临枯竭，可再生能源的开发与利用成为了当前能源问题研究的重要方向，作为人类最理想、潜能最大的能源——太阳能，无疑受到了各国的广泛关注。 太阳能指的是太阳辐射的光能，它是太阳内部不断进行核聚变反应产生热能，通过其表面以辐射方式向宇宙空间发射出来的一种巨大且对环境污染的能源，尽管太阳射向地球的能量只占它辐射总能量的二十二万亿分之一，但每年地球表面所能接受到的太阳能至少为七乘以十的十七次方千瓦时，这相当于目前地球上总发电能量的8万倍。因此，太阳能是人类最理想、潜能最大的能源。太阳能的利用与开发，始终是当前能源问题研究中受到关注的重要研究方向。 太阳能既是一次能源，又是可再生能能源。它既可以免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。但太阳能也有两个主要缺点：一是能流密度低；而是其强度受各种因素（季节、地点、气候等）的影响，不能维持常量。这两大缺点大大限制了太阳能的有效利用。 人类对太阳能的利用有悠久的历史。太阳能利用主要包括太阳能热利用和太阳能光利用。太阳能热利用应用很广，如太阳能热水、供暖和制冷，太阳能干燥农副产品、药材和木材，太阳能淡化海水，太阳能热动力发电等。太阳能光利用主要是太阳能发电和太阳能制氢。由于常规能源的日渐短缺，在世界各国政府的大力支持下，作为可再生能源主力的太阳能将在全球能源供应中扮演越来越重要的角色。
被动式太阳能采暖技术是通过对建筑朝向和周围环境的合理布置、内部空间与外部形体的巧妙处理以及建筑材料和结构的恰当选择，无须使用机械动力，利用太阳能使建筑物具有一定的采暖功能的技术。截至2004 年底，中国北方农村地区被动式太阳房的建筑面积约为1800 万m2（罗云俊.中国《可再生能源法》出台的背景及影响, 第八届科博会中国能源战略高层论坛会刊,北京,2005），依据辽宁省大连农村被动式太阳房实测结果，即按每年可节省冬季采暖用煤50%、通常平均每户家庭冬季采暖用煤3吨左右进行推算的话，每年节约折合标准煤27万吨。据德国等欧洲国家的被动式太阳房的节能效果统计，相对于传统建筑，被动式太阳能建筑可节约冬季采暖能耗达90% 被动式太阳能采暖技术的3大要素为：集热、蓄热和保温。重质墙（混凝土、石块等）良好的蓄热性能，可以抑制夜间或阴雨天室温的波动。按太阳能利用的方式进行分类，其形式主要有以下几种：1）直接受益式；2）集热蓄热墙式；3）附加阳光间式；4）组合式等。 ①直接受益式 直接受益式太阳房是被动式采暖技术中最简单的一种形式，也是最接近普通房屋的形式，其示意图见图3-39。具有大面积玻璃窗的南向房间都可以看成是直接受益式太阳房。在冬季，太阳光通过大玻璃窗直接照射到室内的地面、墙壁和家具上，大部分太阳辐射能被其吸收并转换成热量，从而 使它们的温度升高；少部分太阳辐射能被反射到室内的其他 表面，再次进行太阳辐射能的吸收、反射过程。温度升高后 的地面、墙壁和家具，一部分热量以对流和辐射的方式加热 室内的空气，以达到采暖的目的；另一部分热量则储存在地 板和墙体内，到夜间再逐渐释放出来，使室内继续保持一定的温度。为了减小房
太阳能建筑的防热设计 摘要：太阳能建筑在夏季往往会产生建筑过热现象。为了减少这种现象对建筑环境的不 利影响，太阳能建筑采用了多种降温设计方法。本文主要就太阳能建筑的：减少建筑自身热量、抑制外部热量的进入、自然通风三个方面探讨太阳能建筑的防热设计。 关键词：自身热量、外部热量、自然通风、其他方式降温 正文： 对于太阳能建筑而言，在炎热的夏季，太阳能建筑的采暖设计往往会对建筑室内热环境造成不利影响。因此防止夏季过热有必要对太阳能建筑进行合理的通风降温设计，以营造四季舒适的室内热环境。通过精心的建筑设计、良好的施工、以及适宜的建筑材料的选择实现太阳能在夏季的降温，大幅减少空调制冷的能耗。 1.减少建筑内热源 夏季，室内的部分热源来自于：人体的散热、电气设备的散热、炊事散热、外部热源等。减少内部热量的产生是太阳能夏季降温的最简单经济方法之一。 1.1照明散热的控制 最常见的室内热源是照明工具。以白炽灯为例光效较低，仅5%~10%的电能转化为光能，其余电量转化为热。因此，使用高效的节能荧光灯，新型的LED光源都能有效降低室内照明产生的热量。 局部照明的合理利用也是一个降低室内散热的有效途径。在房间照明使用频率高的区域单独配备照明装置。使用者可以选择性的打开房间局部的光源，以减少不必要的光源产生的热量。此外，还要注意充分利用自然光源。 2减少外部热量的传入 控制建筑的外部热量和内部热量一样重要。在夏季，令人不舒适的的热量主要来自室外。太阳的照射与室外的热空气会增加室内的热量。 2.1减少维护结构的传热量 外围护结构传热量是冷负荷的主要组成部分，维护结构的传热包括太阳辐射热量、建筑周围空气与维护结构对流换热以及空气渗透的热量。 2.1.1方位选择和窗口的布置 太阳能建筑的朝向需科学选择，既保证冬日得到充分的热能又要防止夏季的过热。通
西北地区被动式太阳房的研究与设计 摘要：随着西部大开发的日益深入,我国西北地区迎来了前所未有的发展机遇,但生产、生活对能源的需求也大幅度增加,其中建筑能耗约占总能耗的1/4。由于全球性建筑可持续发展的趋势,以及节能环保建筑的发展,太阳能建筑日益受到重视。从1977年甘肃民勤县第一栋土坯太阳房开始,我国太阳能建筑至今已有20多年历史，但是，我国太阳房的建设和利用还远远不够。国内外很多理论研究和试验研究都表明,太阳房是一种可行的、很有发展潜力的绿色节能建筑形式。因此,在太阳能资源富足的西北地区推广既节约能源,又经济舒适的太阳房(住宅)很有必要。本文将介绍太阳辐射原理及太阳能资源分布，被动式太阳房原理及其基本热工参数计算，以及被动式太阳房应用实例。 关键词：太阳辐射原理被动式太阳房基本热工参数计算
西北地区被动式太阳房的研究与设计 1、太阳房原理的介绍 太阳房的基本原理就是利用“温室效应”。因为，太阳辐射是在很高的温度下进行的辐射，很容易透过洁净的空气、普通玻璃、透明塑料等介质，而被某一空间里的材料所吸收，使之温度升高，它们又向外界辐射热量，而这种辐射是长波红外辐射，较难透过上述介质，于是这些介质包围的空间形成了温室，出现所谓的“温室效应”。 在建筑中利用太阳能的方式主要有以下两个种：一是光照。从卫生角度考虑，太阳辐射中的短波成分（紫外线）具有良好的杀菌防腐效果。二是能源利用方面。从节能角度考虑，太阳能是一种清洁、环保、可再生的能源，将其引入建筑作为采暖能源或进行光电利用和光化学利用，有利于节约常规能源，保护自然生态环境。 太阳房是一种利用太阳辐射实现供暖、通风和制冷的建筑，对于营造健康舒适的居住环境非常有利。太阳房包括主动式太阳房和被动式太阳房两种形式。主动式太阳房一般由集热器、传热流体、蓄热器、控制系统及适当的辅助能源系统构成。它需要热交换器、水泵和风机等设备，造价较高。被动式太阳房是被动式太阳能技术的简单应用之一，其目的主要是采暖，一般有直接受益式和蓄热墙式两种形式。 2、被动式太阳房的可行性分析 2.1、西北地区的气候特征 西北地区地处内陆，为典型的大陆性气候，夏季炎热，冬季严寒，降水稀少，终年干旱，除东部个别地区和一些高山年降水量超过400毫米以外，其余地区降水量均低于400毫米，大部分地区不足200毫米，在新疆塔克拉玛干地区、青海的柴达木和和西藏藏北高原地降水量均低于50毫米。
太阳能光伏发电技术与应用探析 摘要：随着经济和科技的快速发展，全球的常规能源都出现了很大的使用危机，并且造成了生态环境的严重破坏。在此背景下，全球都在注重对可再生能源的开 发和研究，旨在创造出对生态环境无危害，能够满足社会经济可持续发展需要的 能源。太阳能光伏发电作为自然资源，具备以上提到的所有条件。太阳能在地球 表面的辐射能非常巨大，经研究数据显示，每天的辐射能都等同于 2.5亿桶石油，并且太阳能取之不尽用之不竭。因此，全球能源使用行业都对太阳能进行研究， 太阳能使用技术在世界上发展非常迅速，并且也创造了很大的成就，逐渐成为全 球一大新兴产业。 关键词：太阳能；光伏发电技术；应用 引言 随着我国科技水平的提高，我国太阳能资源很丰富，当前太阳能光伏发电技 术是新能源和半导体技术相结合而诞生的产业，大力发展太阳能光伏发电技术对 于我国能源结构的调整，以及推进新能源的生产，促进我国生态建设等方面都具 有很重要的作用。光伏发电技术已成为我国战略性的新兴产业和技术之一，在能 源产业市场需求及相关政策引导和驱动的作用下，太阳能光伏发电技术快速发展，成为国际竞争中的领先产业。基于此，本文针对当前太阳能光伏发电技术与应用 进行了阐述，以供借鉴。 1太阳能光伏发电技术的优点 1.1太阳能光伏发电的意义 太阳能资源是非常丰富的自然资源，对人们日常的生产生活有重要影响。为 了有效利用太阳能资源，近年来相关专家学者对太阳能光伏发电做了深入研究， 并分析得出中国太阳能光伏技术的意义：a）中国幅员辽阔，拥有丰富的太阳能 资源，而且中国西部地区地形多样，居民居住方式也比较分散，这十分有利于中 国对太阳能的收集与利用；b）太阳能光伏发电具有一定的安全可靠性，不会对 周围的空气与环境造成污染破坏，并且随着中国光伏技术迅速发展，已经逐步实 现了太阳能光伏发电系统零消耗、零污染和零排放，使太阳能光伏发电技术成为 资源最丰富的绿色发电技术；c）光伏发电技术不存在过多的限制因素，可以被利用在各种偏远地区，这不但有效解决了当地的用电问题，还能为国家减少建设输 电线路的成本支出。除此之外，太阳能光伏发电系统的稳定性极强，使用年限一 般都会超过25 年。 1.2太阳能资源具有无限性和广泛性 太阳能资源是一种可再生的清洁能源。不同于其它的传统能源，它不会随着 人类的使用而减少，甚至枯竭。伴随着每一天太阳的升起，就会转化为电能，且 能源是源源不断的，具有无限性和再生性。我国地域广阔，光照范围很广泛，且 世界各地都会受到太阳的照耀，虽然照射时间，强度不同，但是其分布很广泛， 不会因为地势，气候等原因造成太阳能无法获取的情况，大大提高了太阳能光伏 发电的有效性。 2太阳能光伏发电技术 2.1太阳能电池技术 在太阳能光伏发电技术中光伏电池是其中最重要的组成部分，是直接关系到 太阳能是否能够成功发电的核心零件。随着太阳能光伏发电技术的不断完善，其
被动式太阳房设计 摘要:随着我国经济的发展，人民生活质量的提高，人们对能源的使用量逐渐增加。但是，传统能源储备量是有限的。根据国家发改委的规划，到 2020 年，我国可再生能源在一次能源消费结构中的比重将由目前的 7%左右提高到 15%左右。因此，太阳能、风能等可再生能源，将为缓解能源短缺现象和减轻节能压力做出巨大贡献。 被动式太阳房是一种经济地、有效地利用太阳能的被动式采暖建筑，是太阳能热利用的一个重要领域。我国太阳能建筑应用研究开始于 20 世纪 70 年代末，当时被动式和主动式太阳房的应用研究工作同时起步，由于被动式太阳房建筑在利用太阳能方面的巨大优势，被动式太阳房被重点发展。本文从被动式太阳房基础知识，特点，设计特点等方面研究了被动式太阳房模型的构建。
第一章被动式太阳房基础知识 1被动式太阳房概述 1.1被动式太阳房： 被动式太阳房（简称太阳房）是通过建筑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以及建筑材料和结构的恰当选择，使其在冬季能集取、蓄存和分配太阳能的一种建筑。 它不仅能在不同程度上满足建筑物在冬季的采暖要求，而且也能在夏季遮蔽太阳辐射，散逸室内热量使之达到降温的目的。被动式太阳房系统一般不需要机械设备和动力，以区别于需要其它设备和动力的主动式太阳房。 1.2被动式太阳房的工作原理 温室效应是被动式太阳房的最基本工作原理。被动式太阳房是不用任何其他机械动力，依靠自然循环向室内供暖，多余的热量储存在墙壁、天花板和地基热体内夜间向室内放热，以保持一定温度。通过建筑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，以及建筑材料和结构、构造的恰当选择，在冬季集取、保持、贮存、分布太阳热能，从而解决建筑物的采暖问题。被动式太阳房的集热及贮热方式主要是利用建筑物的围护结构墙或窗，或是比较简单的平板装置作为集热器，能够由人随意控制，其构造可不用复杂机械设备及复杂的管道通风系统；造价较低，太阳房的工程造价仅比普通工程造价增加12%左右，容易被人们接受；维护管理方便，不需要专业技术人员维护管理。 1.3被动式太阳房的分类 被动式太阳房的类型，目前从利用太阳能的方式来区分大致有四种；[1]直接受益式 这是被动式太阳能采暖中最简单而又最常用的一种，也是采用较早采用的一种太阳房。它通过较大的南向玻璃窗获取阳光，将阳光直接照射到室内的地面、
太阳能光伏发电技术及应用 姓名:袁帅 学号：12014424 院系：材料科学与工程学院摘要：随着现代工业的发展,全球能源危机和大气污染问题日益突出,太阳能作 为理想的可再生能源受到了许多国家的重视。目前太阳能光伏发电技术正在迅速发展,应用的规模和范围也在不断地扩大,已成为当今世界新能源发电领域的一个研究热点。本文在介绍太阳能光伏发电基本原理的基础上,阐述了太阳能光伏发电的相关重要技术,论述了太阳能光伏发电技术的主要应用方式和应用领域,并分析了太阳能光伏发电技术的应用前景。 关键词：太阳能、光伏发电、聚光技术、最大功率跟踪 随着煤炭、石油等现有化石能源的频频告急和全球变暖等生态环境的恶化, 使得人类不得不尽快寻找新的清洁能源和可再生资源。其中包括太阳能、风能、生物质能、水能、地热能、海洋能等, 而太阳能以其储量巨大、安全、清洁等优势使其必将成为21世纪最有希望大规模应用的清洁能源之一。目前太阳能发电主要有两种形式:一是热发电、二是光伏发电。太阳能光伏发电可直接将太阳光能转换成电能。 太阳能光伏发电的原理 光伏发电是利用半导体材料光伏效应直接将太阳能转换为电能的一种发电 形式。早在1839年,法国科学家贝克勒尔就发现光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差。这种现象后来被称为“光生伏打效应”,简称“光伏效应”。 光伏发电的基本原理如图所示。半导体材料组成的PN结两侧因多数载流子(N区中的电子和P区中的空穴)向对方的扩散而形成宽度很窄的空间电荷区w,建立自建电场Ei。它对两边多数载流子是势垒,阻挡其继续向对方扩散,但它对两边的少数载流子(N区中的空穴和P区中的电子)却有牵引作用,能把它们迅速拉到对方区域。稳定平衡时,少数载流子极少,难以构成电流和输出电能。但是,当太阳光照射到PN结时,如图l(a)、(b)所示,以光子的形式与组成PN结的原子价电子碰撞,产生大量处于非平衡状态的电子-空穴对,其中的光生非平衡少数载流子在内建电场Ei的作用下,将P区中的非平衡电子驱向N区,N区中的非平衡空穴驱向P区,从而使得N区有过剩的电子,P区有过剩的空穴。这样在PN结附近就形成与内建电场方向相反的光生电场Eph。光生电场除一部分抵消内建电场外,还使P型层带正电,N型层带负电,在N区和P区之间的薄层产生光生电动势。当接通外部电路时,就会产生电流,输出电能。当把众多这样小的太阳能光伏电池单元通过串并联的方式组合在一起构成光伏阵列,就会在太阳能作用下输出足够大的电能。
新能源建筑精编 Document number：WTT-LKK-GBB-08921-EIGG-22986
新能源建筑 摘要: 统计表明，建筑物消耗了全世界约30%的能源，建筑业的飞速发展对能源利用提出了更高的要求。笔者就当前形式，具体分析阐述了建筑节能的内容及新能源的开发，这在建筑能源的利用方面具有十分重要的意义。 关键词：建筑节能新能源开发 目前，建筑技术已有了较快的发展，这对能源利用提出了更高的要求。统计表明，建筑物消耗了全世界约30%的能源，这会对世界资源的可持续发展带来了很大的影响。所以我们的出发点必须是为实现可持续发展的目标，控制并减少建筑物对外界环境的污染程度和对不可再生资源的消耗，为使用者营造舒适、健康、和谐的生活空间。 发达国家的建筑节能起初是为了降低建筑能耗，现在都称作“提高建筑中的能源利用率”，在保证提高建筑舒适性的条件下，合理使用能源，不断提高能源利用效率。所界定的范围指建筑使用能耗，包括采暖、空调、热水供应、照明、家用电器、电梯等方面的能耗。总体来说，是通过政策引导，以节能技术和产品为基础，实现建筑产品的生产过程、建筑的施工过程和建筑使用等三个方面的节能目标。为配合建设部《节能设计标准》的执行和推动建筑节能工作的发展，政府和有关部门结合实际情况，制订了一系列配套的设计标准、规范和技术规程，编制了相应
的标准图集等，使建筑节能工作在设计、施工、生产、应用等各个方面都有章可循、有法可依，逐步走上规范化、法制化轨道，保证了节能建筑的工程建设质量。 1.节能建筑的主要内容及节能理念 节能建筑主要指的是利用新型墙体材料及多项保温节能的举措，将自然资源作为能源供给加以充分利用，使用能耗较低的设施而构成的建筑，以下是其主要节能理念的内容：①建筑设计：按照要求建筑设计一定要配备节能设计专篇，且要经审图部门审查。因此，设计人员一定要具备较高的节能意识，发挥自身在建筑节能方面的决定性及基础性作用，确保了能够在根源上减少投资。②自然资源的综合利用：地热、太阳能和风能等自然资源可谓是取之不尽，用之不竭，其使用效果较好，而且无污染、便于取用，能够在很大程度上改善城市环境，当前很多城市已强制规定在建筑中对这些新的能源及技术必须予以充分利用，如地热利用循环系统、太阳能热水循环系统等，并由此获得了较好的效果。③改善围护结构：当前所有地方正逐步取消粘土砖的使用，多种容重低且轻质保温隔热的砌体材料得到了大力推崇；断桥隔热型材适用于金属门窗；外墙保温技术及外遮阳系统的运用；低辐射玻璃及填充惰性气体的中空玻璃的运用。以上举措使建筑节能效果有了显着的提升。④选用低能耗的设备：当前照明设施及空调
被动式太阳能建筑设计及其气候分区 本章首先总结了现今常采用几种被动式太阳能建筑形式及工作原理，依据影响被动 式太阳能建筑采暖的主要室外气候参数太阳辐照量及室外温度提出被动式太阳能建筑设 计气候分区原则和指标。并建立一组合式被动式太阳房计算模型，采用稳态传热原理进 行计算。利用典型气象年南向垂直面日太阳辐照量实测值与模型计算值进行比较，得出 各观测点的综合辐射百分比作为被动式太阳能建筑设计分区的最重要指标。 利用上述分析结果，对188个观测站进行统计计算分析，最后，定量的将各气候区 边界条件布置在气候分析图上，为建筑师在方案设计时提供被动式气候设计指导。量化 的分析结果不但可以使建浏币更准确的把握建造被动式太阳能建筑的方向，还可以使其 建造的更合理，更有效。同时，分析了三种常用集热部件的集热效率及集热效率曲线， 利用其分析结果，结合实测的垂直南向面总辐射强度及最冷月平均温度情况，得出各种 集热方式的最佳建造区域。 中国太阳能资源状况 影响被动式太阳能建筑设计气候分区的最重要的气候因素就是太阳辐射量，基于太 阳辐射与温度的关系，洲门可以认为温度升高的原因就是太阳辐射。我国疆域辽阔，气 候多样，其太阳能资源的分布也不均匀，因此，分析我国太阳能资源分布状况是本课题 研究的重要环节。 a、我国总辐射的分布 我国总辐射年总量大致在930一2330千瓦小时咪2·年之间。1630千瓦小时/米2·年 这条特征等值线自大兴安岭西麓向西南至云南和西藏处，将我国分为两大部分，其西北 在1630千瓦小时/米2·年以上，东南向皆在1630千瓦小时米2.年以下，也就是说，我 国总辐射年总量的分布趋势是西高东低。见图2.4。 西南部的青藏高原的总辐射量最大，全年可达2330千瓦小时/米2·年，而西北部新疆各盆地中总辐射年总量的值相对较小，塔里木盆地约为1740千瓦小时/米2·年，准葛 尔盆地约为巧00千瓦小时/米2·年左右。 东部地区以华北和内蒙古一带为最大，全年总辐射量可达1630一1740千瓦小时/ 米2·年，东南沿海地区与东斗抛区的总辐射量数澎目当，约为1280一1400千瓦小时/米2·年。剔氏值在川黔盆地，其总辐射量全年仅1050千瓦小帅米2·年。 我国各地区总辐射的季节变化具有明显的气候特征。总的趋势是冬季小，夏季大， 最大值和最小值也分别出现在夏季和冬季。由于受季风气候影响，冬季12月份的分布与秋季9月份的分布形式比较相似。 这些季节的太阳辐射分布受天文条件影响最大，在西部地区等值线基本与纬圈平行， 自南向北减少。东半部因受环流作用遭到破坏，呈二高二低型。河套地区与华南为辐射 高值区，东北与长江流域是相对低值区，四川盆地形成一个很深的闭合低中心。 b、我国直接辐射的分布 我国的太阳直接辐射分布，由于受季风气候和地形条件的重大影响，在很大程度上 偏离纬向分布。分布特征是①由于直接辐射是太阳总辐射中的一个主要分量，因此，无 论是年总量还是月总量，其分布趋势都基本上与相应时段总辐射分布相一致。②与总辐 射一样，冬季直接辐射的分布趋势明显与我国海拔高度的分布相似，即随着海拔高度的 增加，直接辐射值也逐渐增大。冬季1月份直接辐射月总量与海拔高度的相关系数可达 .0734。n月至3月冬季五个月的直接辐射总量与海拔高度的相关系数也可达.0690。在 冬季，海拔高度是影响直接辐射的主要因子。
被动式太阳房技术及应用前景(一) 【摘要】太阳能在建筑中的应用，主要包括采暖、降温、干燥以及提供生活和生产用热水。通常，把利用太阳能采暖或降温的建筑物称为太阳房。 1被动式太阳房集热构件 太阳能在建筑中的应用，主要包括采暖、降温、干燥以及提供生活和生产用热水。通常，把利用太阳能采暖或降温的建筑物称为太阳房。 按照目前国际上的惯用名称，太阳房分为主动式和被动式两大类。 被动式太阳房是通过建筑朝向和周围环境的合理布置，建筑内部空间和外部形体的巧妙处理，以及建筑材料和结构、构造的恰当选择，使房屋在冬季能集取、保持、储存、分布太阳热能，从而解决建筑物的采暖问题，同时在夏季也能遮蔽太阳辐射，散逸室内热量，从而使建筑物降温。 被动式太阳能系统最简单的原理，就是阳光穿过建筑物的南向玻璃进入室内，经密实材料如砖、土坯、混凝土和水等吸收太阳能而转化为热量。把建筑物的主要房间布置得紧靠南向集热面和储热体，从而使这些房间被直接加热，而不需要管道和强制分布热空气的机械设备。在被动式采暖系统中，有时也采用小的风扇加强空气循环，但仅仅是次要的辅助设施，不能因此而与主动式混为一谈。 被动式太阳房是一种让阳光射进房屋，并自然的加以应用的途径，它并不需要另外附加一套采暖设备，整个建筑物本身就是一个太阳能系统。因此，它的许多构件都具有双重功能。 被动式采暖太阳房建筑设计要想获得成功，必须满足下列四项基本原则： A）建筑物具有一个非常有效的绝热外壳； B）南向设有足够数量的集热表面； C）室内布置尽可能多的储热体； D）主要采暖房间紧靠集热表面和储热体布置，而将次要的、非采暖房间围在它们的北面和东西两侧。 2被动式太阳能采暖设计原则 被动式太阳能采暖的基本设计原则是一个多，一个少。也就是说，冬季要吸收尽可能多的阳光热量进入建筑物，而从建筑内部向外部环境散失的热量要尽可能少。所以，太阳能供暖建筑有两个特点： 1）南向立面有大面积的玻璃透光集热面； 2）房屋围护结构有极好的保温性能； 3被动太阳房采暖设计原则 从节能的角度考虑，太阳房的形体以接近正方体的矩形为宜，根据条件和功能要求，平面短边和长边之比取1：1.5至1：4之间。三开间的做成一层为宜，四开间以上的做成二层为宜。房屋净高不低于2.8米，进深在满足使用的条件下不宜太大，取不超过层高2.5倍时可获得比较满意的节能率。 门窗是建筑热损失较大的部位，所以，太阳房的出入口应设防冷风措施，比如设置门斗。但应注意门斗不要直通室温要求较高的主要房间，而应通向室温要求不高的辅助房间或过道。设在南向时，不要采用凸出建筑的外门斗，以免遮挡墙面上的阳光。太阳房非集热面朝向（东、西、北）的开窗，在满足采光要求的前提下，应限制窗面积，并加设保温窗帘、板。 4被动式太阳能采暖设计原则 太阳房的最好朝向是正南，条件不许可时，应将朝向限制在南偏东偏西150以内，偏角再大会影响集热。太阳房和栋房间应该留有足够的间距，以保证在冬季阳光不被遮挡，当然也不应该有其他阻挡阳光的障碍物。以北京的单层建筑为例：保证最不利冬至日（此时的太阳高度角最低）正午前后两小时内南墙面不被遮挡的间距是7米。
太阳能光伏发电技术及其应用 随着人类社会的发展，地球上的自然资源开始出现了大量消耗，导致能源匮乏。因此各国开始对可再生能源进行了研究利用，其中太阳能作为可再生资源中利用率最高的能源，其在世界各地都受到了广泛的使用。文章在简单介绍了太阳能光伏发电的原理和优点后，以此作为切入点，对太阳能光伏发电技术的种类进行了研究，并详细分析了其主要应用的领域。 标签：太阳能；光伏发电；应用 1 太阳能光伏发电的原理及优点概述 1.1 太阳能光伏发电原理分析 当前，太阳能光伏发电技术已成为最有潜力的可再生技术之一，其主要是通过将太阳能辐射光能储存到太阳能电池中，从而产生电能。该技术中利用了半导体光伏发电光能的原理，在太阳电池中聚集来自于太阳能辐射的光，将其转换为电能，具体过程为：太阳能电池中有电场的存在，而光能中“光生电子-空穴”的存在，因此使得电子和空穴相互分析，在电池的两侧产生电荷，进行出现电压。 1.2 太阳能光伏发电体的优势 1.2.1 高效、节能、清洁 太阳能光伏发电与其他的电力系统发电相比，其产生电能的过程更为简单，其主要是通过将太阳光能中的光子转变为电子，进行产生电能，太阳能光伏发电具有效率高、简单便捷的特点，同时在节能环保方面也有所突破。 1.2.2 储备丰富、分布范围广 太阳能的使用，不仅能够保护环境，同时还能杜绝资源浪费，同时由于太阳光分布范围較为广泛，因此对其进行开发和利用是十分便捷的。太阳能光伏发电系统在运行的过程中，主要由太阳电池组件、蓄能蓄电池、直交流逆变器等部分组成。对于太阳能光伏发电而言，太阳电池组件是最重要的部件，其承担着将光能转换为电能的重要作用。 2 太阳能光伏发电技术 2.1 太阳能电池技术 对于太阳能光伏发电系统而言，光伏电池在其中占据着最重要的地位，然而在应用光伏电池时光电转换的效率以及生产的成本是其最应当注重的问题。随着科技的进步，人们开始对第一代光伏电池进行了改变，在光伏电池这能够加入了
被动式太阳房范例 着重介绍了丹麦一栋实验性住宅类玻璃房设计概况和实测数据及主观评价，供玻璃房设计与应用时参考。 概述 有大面积玻璃外窗（或称玻璃幕墙）的被动式太阳房可减少采暖耗热量和照明耗电，在视觉上增大了室内面积，外观上立面简洁、漂亮，近年来在我国应用渐多，值得关注。 早在1830年西班牙建造了世界上第一栋被动式太阳房，其外墙面只有木框镶玻璃。到上世纪20年代，著名建筑师Le Corbusier（1887～1965）设计建造了第一批玻璃幕墙作非承重外围护结构的被动式太阳房。 被动式太阳房或玻璃房（下简称玻璃房）也有很多缺点，主要是：夏季室内会产生高温，强烈日光也使人无法忍受；住宅楼中位于透光外墙边的人体有“不被拦护”的不安全感和心理上被窥视隐私等不舒服感。近年来由于全球能源紧张和对节能的重视，研制出很多具有很高隔热保温性能的透明和半透明外围护结构和材料，全世界对建造玻璃房的热情又高涨起来。例如：芬兰特别看好这种楼房，在首都赫尔辛基建造了一批这种玻璃房。有代表性的是位于赫尔辛基大学区，即节能与生态保护示范区的（VIIKKI）信息中心大楼（KORONA，见题头照片）。楼内有赫尔辛基市图书馆分馆、赫尔辛基大学图书馆、大学的一些办公室和教室。该玻璃房有双层外墙，外层非承重，由透明玻璃制成。两层外墙之间布置了花圃，空调系统的空气由这一空间的各个不同区域采集，它取决于各个季节每天不同时间送风空气的参数要求。沿双层外墙周边有三个冬季花园，称为埃及竹园、罗马竹园和日本竹园，这些花园为信息中心大楼中全部人员和采访者开放，是观赏和休憩的好去处。 丹麦有一栋实验用的住宅类玻璃房，位于首都哥本哈根西部的Egebierggerd，业主是丹麦非盈利性建筑协会（Ballerup Ejendomsselskab），建于1996年，由建筑师Boye Lundgaard和Lene Trandberg采用了丹麦建筑科研院研究成果而设计的。该玻璃住宅小楼从1996年5月24日到6月23日在题为“未来之窗——节能围护结构”展览月上展出，然后由一个家庭居住、使用了一年，现在用作该地新住宅建筑群公共活动中心。该玻璃住宅楼设计建造目的是为了实验性评价高隔热保温性能的透光和半透光外围护结构，对能耗量、自然采光和房间微气候的影响，既有客观测试评价，又有住户主观感觉评价。 1玻璃房的外围护结构和暖通系统 1.1玻璃房的外围护结构 该玻璃住宅楼两层，总面积205m2。中央布置厨房、浴室和厕所。四周外围护结构全部用透明和半透明三层玻璃制成，玻璃层间充惰性气体氪，具有很好隔热保温性能。住宅楼承重墙、柱、屋面板和楼板全用钢筋混凝土整体浇筑。玻璃幕墙总面积216m2，透明、半透明玻璃各约一半，可充分利用太阳辐射热加热房间和天然采光，减少采暖用耗能和照明用电。因玻璃较重，门用双层玻璃制作。三玻透明窗的透热系数为0.50，双玻门为0.70，半透明窗0.40；透光系数分别为：三玻透明窗0.65，双玻门0.80，半透明窗0.55。多层玻璃的内层采用镀膜工艺，使阳光不耀眼。为避免夏季太阳辐射热过多进入房间，使用了轻质、密实布料制作的带滑轮能自动启闭的窗帘。窗框和窗扇边框都用强度高而耐用的柳安木制
被动式太阳房的设计与建设 摘要：被动式太阳房是太阳能建筑的一项内容，太阳能建筑又是太阳能热利用的一种形式，也是一种新型节能建筑，具有节约常规能源、改善居住环境、减轻环境污染等优点。 关键词：被动式太阳房模型设计建筑节能 一绪论 太阳能是一种巨大、清洁、便宜的能源，是人类生存的地球上可再生能源的源泉，人人都能分享，是极具开发价值的能源。太阳能有着巨大的辐射能量，地球每年接收的太阳辐射能量估算有60亿KW。研究和发展太阳能的利用是未来人类生存和发展之必要,尤其是对住宅采暖、供给热水有着广阔前景,把太阳能作为替代矿物燃料是可持续发展的首要战略目标。 近几年，我国经济发展迅速，广大农村也发生了很大的变化，被动式太阳房是十分适合我国西部广大农村乡镇和城市的一种建筑形式，也是重要的一种节能、环保手段，受到了广大群众的认可和欢迎，得到了广泛的推广。太阳房将朝着高、中、低三个层次发展，以适应各种不同层次的需求： （1）高档太阳房：以被动式和主动式太阳能采暖降温为主 综合利用太阳能其他节能技术（如光伏发电、太阳能空调、地热及热泵等技术）相结合的采暖降温形式，可应用于多层和高层建筑。 （2）中档太阳房：以被动式太阳能采暖为主 ①太阳能热水器和低温地板辐射采暖，做为辅助热源解决冬季采暖。
②利用地下水源、热泵作供热热源，解决冬季的采暖，可供经济较发达地区使用 （3）低档太阳房：以被动式太阳能采暖为主，加强采光及得热并提高外围护结构的保温性能，减少热损失。适用于广大经济欠发达地区推广利用。 二被动式太阳房的工作原理[1] 被动式太阳房（简称太阳房）温室效应是被动式太阳房的最基本工作原理。被动式太阳房是不用任何其他机械动力，依靠自然循环向室内供暖，多余的热量储存在墙壁、天花板和地基热体内,夜间向室内放热，以保持一定温度。 通过建筑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以及建筑材料和结构的恰当选择，使其在冬季能集取、蓄存和分配太阳能的一种建筑。它不仅能在不同程度上满足建筑物在冬季的采暖要求，而且也能在夏季遮蔽太阳辐射，散逸室内热量使之达到降温的目的。 在冬季集取、保持、贮存、分布太阳热能，从而解决建筑物的采暖问题。被动式太阳房的集热及贮热方式主要是利用建筑物的围护结构墙或窗，或是比较简单的平板装置作为集热器，能够由人随意控制，其构造可不用复杂机械设备及复杂的管道通风系统；造价较低，太阳房的工程造价仅比普通工程造价增加12%左右，容易被人们接受；维护管理方便，不需要专业技术人员维护管理。
被动式太阳能技术-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
浅谈被动式太阳能技术在建筑设计中的应用 【摘要】本文对两个案例（一个竞赛方案一个建成案例）进行研究，通过对其周围环境、遮阳、通风以及能量储存和应用等方面的分析，探讨了从设计本身出发的低成本太阳能技术在实践中应用的可能，旨在使其方法和理念得到更加广泛的应用和革新。 【关键词】低成本被动式太阳能技术微环境太阳能储存利用 1.引言 自上世纪九十年代开始中国的经济迅猛发展，也带来了中国建筑业的繁荣，发展的速度和取得的成绩都令世人瞩目。然而在发展的背后建筑能耗问题也日益凸显，于是随着技术水平的提高和人们意识的进步，利用可再生能源提高建筑能效的研究与实践已逐步展开。如何将太阳能利用技术与中国当前国情下的建筑建设完美结合，创造低碳和谐的人居环境，走可持续发展的建造方式，，已经成为当前建筑业的焦点，建筑节能已经成为社会的广泛共识。 我国拥有丰富的太阳能资源，年日照在2200h以上的地区占国土面积的2/3以上，属于太阳能资源丰富的国家之一。这也是允许我们大力发展建筑太阳能技术的大前提。近几年政府也在大力促进建筑太阳能技术的发展和应用。而鉴于我国的基本国情和当今建筑业的发展形势，被动式太阳能建筑技术是目前的最优选择。 2.概念阐述 所谓被动式太阳能技术就是充分利用建筑本身的自然潜能，对建筑周围环境、遮阳、通风，以及能量储存中体现太阳能的被动利用。建筑的布局和形态，建造材料、使用人群，以及建筑的绿化和环境就组成了一个建筑的生态系统，它同时也会受到系统外的诸如城市的经济、地理以及太阳光环境等因素的影响，从建造开始到拆除的全过程就是这个系统的生命周期。运用这样的观点来进行建筑设计，建筑就不再是孤立的体量，它有生长的过程，有决定建筑个性的外部环境，有系统内各要素的相互作用和同级系统间的影响。这一观念的转变，让建筑的设计过程变得生动起来，建筑方案的生成过程转化为寻求影响