太阳能建筑热利用及相关标准规范发展历程_郑瑞澄

第32卷第12期2016年12月建筑科学BUILDING SCIENCEVol.32，No.12Dec．2016［文章编号］1002-8528（2016）12-0013-09DOI ：10.13614/j．cnki．11-1962/tu．2016.12.03太阳能建筑热利用及相关标准规范发展历程郑瑞澄（中国建筑科学研究院建筑环境与节能研究院，北京100013）［摘要］近年来，随着经济的持续发展，能源紧张和环境污染的矛盾日益突出，加大建筑节能力度，加大包括太阳能等新型清洁能源的应用规模，对中国经济可持续发展所起的作用将越来越重要；所以，应尽快提高太阳能应用在建筑节能中的作用和地位。

中国建筑科学研究院是我国建筑领域最早开展太阳能建筑热利用科研、技术开发、标准编制和工程应用的单位；本文通过对多年以来中国建筑科学研究院在该领域取得的主要业绩、相关标准规范编制和技术手册出版发行情况、以及示范工程的介绍，阐述了该院在我国太阳能建筑热利用领域的技术优势和引领地位，以及今后各项技术的重点发展方向。

［关键词］太阳能建筑热利用；被动太阳能建筑；太阳能供热采暖；太阳能制冷空调［中图分类号］TU111.19+5；TK519［文献标识码］A Developing Progress of Solar Thermal for Building Application and Ｒelated Standards＆CodesZHENG Ｒuicheng （Institute of Built Environment and Energy ，China Academy of Building Ｒesearch ，Beijing 100013，China ）Abstract ：Along with the high speed of economic development in China ，the energy supply and air pollution situation has become increasingly serious in recent years．Consequently ，action on energy efficiency in buildings and clean energy applications such as solar energy will be increasingly important for national economic development．Therefore ，it is necessary to promote the function and position of solar applications for energy efficiency in buildings．China Academy of Building Ｒesearch （CABＲ）is the first agency to work on solar thermal applications for buildings including scientific research ，technology development ，standards compilation and engineering applications in China．This has given the CABＲa technological advantage and leading position in the field of solar thermal for building applications．The principal research achievements and standards compilation cases are introduced in this study along with key technology development trends．Keywords ：solar thermal for building application ，passive solar buildings ，solar heating combisystems ，solar cooling［收稿日期］2016-06-30［基金项目］国家重点研发计划项目课题“藏区和西北高原地区太阳能供暖应用技术研究”（2016YFC0700405）［作者简介］郑瑞澄（1945-），女，研究员［联系方式］zhengrc@vip．sina．com0引言由于太阳能在单位面积上的能量密度较低，所以作为低温热源（＜100ħ）、可满足建筑物用热需求的太阳能建筑热利用，就成为现阶段最具发展潜力的实用领域。

太阳能建筑热利用技术主要包括：被动太阳能建筑、太阳能供热采暖和太阳能制冷空调。

中国建筑科学研究院是我国最早开展太阳能应用技术研究、开发的单位之一；从20世纪70年代开始，先后负责完成了多项太阳能建筑应用领域“六五”、“七五”、“八五”、“十五”、“十一五”、“十二五”国家科技攻关和科技支撑计划项目，建设部科研开发计划项目；以及联合国开发计划署、联合国基金会、全球环境基金等国际合作项目。

内容涵盖太阳能建筑热利用的各个方面，技术水平居该领域国内领先地位，部分成果达到国际先进水平。

同时，负责编制完成了GB 50495—2009《太阳能供热采暖工程技术规范》等工程建设国家标准，配合标准、出版发行了相关工程应用技术手册，研制开发了计算机设计应用软件，并设计建成了多项应用太阳能建筑热利用技术的示范工程。

本文将通过对多年以来、中国建筑科学研究院在太阳能建筑热利用领域所取得的主要业绩、相关建筑科学第32卷标准规范编制和技术手册出版发行情况、以及示范工程的介绍，梳理我国太阳能建筑热利用技术的发展脉络，阐述今后各项技术的重点发展方向。

1被动太阳能建筑1.1历史回顾被动太阳能建筑是通过建筑朝向和周围环境的恰当布置，建筑内、外空间布局的巧妙处理以及围护结构和建筑材料的合理选择，使建筑物本身在冬季具有集取、贮存和分配太阳热能，在夏季又能遮蔽太阳辐射、散逸室内热量的功能。

20世纪70年代发生的第一次世界能源危机极大提升了各国对节能和可再生能源利用的关注，而20世纪80年代初开始的改革开放又带来了我国和国际接轨的机遇；因此，这一时期就成为我国建筑节能和可再生能源利用技术研发的起步阶段。

当时广大农村因土地承包制的实施、极大提高了农民兴建住房的能力，但北方农宅普遍供暖不足，甚至完全无供暖设施；如何在节能和减少环境污染的前提下、提供有效的乡镇建筑冬季取暖措施和改善房屋的舒适度，就成为亟待解决的问题。

而我国乡镇当时所处的经济水平，又使被动太阳能建筑技术最为适用；因此，成为被科技部最早列入国家科技攻关项目的太阳能建筑热利用技术。

中国建筑科学研究院负责完成了该领域的“六五”、“七五”、“八五”国家科技攻关课题：“被动式采暖太阳房调研总结”、“太阳能建筑设计与研究之五”、“被动式太阳房热工设计手册”、“被动式太阳房建筑构造”和“太阳能在建筑中的应用技术研究”等。

主要成果包括：1）《被动式太阳能采暖乡镇住宅通用设计试用图集》（1989年出版），编制了13套被动式太阳能采暖乡镇住宅通用设计施工图，每套图包括设计说明，建筑平、立、剖面图，门、窗大样图，阳光间、集热墙大样图，建筑结构、柱、过樑、配筋详图，围护结构传热系数，无辅助热源条件下的采暖季室温预测（太阳能受益房间、辅助房间）和节能效益分析（见图1）。

2）《被动式太阳房热工设计手册》（1993年出版），手册立足于我国的气象条件、建筑与材料、居住习惯与生活水平等国情，总结已有的理论与工程实践成果，引进国外先进技术，提出了一套科学、完整的设计方法，并运用我国自行研究编制的数学模图1被动太阳能乡镇住宅设计图集拟程序进行了大量的运算，从而获得便于设计使用的数据、图表。

3）示范工程建设，包括在山东潍坊建设的20栋被动太阳能采暖农村住宅示范工程，总建筑面积4000m2（见图2），在辽宁营口老边区大水塘小学建成的被动太阳能采暖教学楼示范工程等；以及编写完成的《被动式太阳能建筑施工操作要求和验收标准》。

图2山东潍坊被动太阳能农民住宅2002 2004年由中国建筑科学研究院负责完成的世界银行、英国国际发展部、全球环境基金国际合作项目：“被动太阳能采暖乡镇卫生院”，是卫生部主持的中国基本卫生服务项目（卫生Ⅷ项目/卫生Ⅷ支持性项目）的重要组成部分。

项目的主要成果包括：在青海、甘肃、山西省的国家级贫困县建成了29个被动太阳能采暖乡镇卫生院，并出版发行了专著《中国被动式太阳能采暖卫生院》（见图3）。

此外，该项目在国内首次对6个被动太阳能采暖卫生院做了评价窗密闭性能的动风压试验和围护结构保温隔热性能的红外热像检测，对27个被动太阳能采暖卫生院和18个对比普通卫生院进行了一个采暖季的室内热环境监测。

监测结果表明，无辅41第12期郑瑞澄：太阳能建筑热利用及相关标准规范发展历程图3世界银行、全球环境基金项目成果助热源情况下，被动太阳能采暖卫生院采暖季的平均室温比普通卫生院提高5 10ħ。

综上所述，被动太阳能建筑可在大幅度节约常规能源的基础上，显著提高建筑物室内的热舒适环境和空气质量水平，特别是学校、卫生院等主要在白天使用、人员相对集中、对室内空气品质要求较高的公共建筑，既可改善基层卫生条件，又有利于学生健康。

目前为应对严重的大气污染和雾霾现象，广大北方农村使用清洁能源的冬季供暖问题，又一次成为社会关注热点；作为能降低农民使用清洁能源供暖费用的有效措施，被动太阳能建筑技术应在农村进一步大力应用推广。

1.2未来发展方向从世界范围看、在被动太阳能建筑原有设计原理的基础上，进一步提高建筑物的能效水平，是未来建筑节能领域的主要发展方向。

因此，推广超低能耗、近零能耗建筑，既是发达国家应对气候变化、实现可持续发展的重要举措，也是中国已经确定的发展战略目标；只是由于经济发展水平相对落后，我国推广超低能耗建筑的原则是“被动优先、主动优化、经济实用”，统称为“被动式超低能耗绿色建筑”，简称“被动房”。

中国地域广阔，各地的气候差异性很大，“被动优先”在夏季气候炎热地区主要体现为通风降温和围护结构隔热，而在严寒地区则主要体现在围护结构保温和被动太阳能集热；从目前情况看，其中的被动太阳能集热措施，面临较大的技术提升空间；因此，改善优化现有措施的性能，研制开发新型被动集热部件，是提高被动太阳能建筑技术水平的重要课题。

此外，在我国北方的西部欠发达地区，推广被动式供暖太阳房，对解决农、牧民群众的冬季供暖问题，具有重大意义。