文献综述 严春马

毕业设计（论文）

文献综述

设计（论文）题目：中国联通珠海综合大楼

暖通空调设计

学院名称：宁波工程学院建筑工程学院

专业：建筑环境与设备工程

学生姓名：严春马学号：09404110120 指导教师：魏莉莉

2012年10 月25日

太阳能建筑发展状况的综述

1 引言

随着人类社会经济的快速发展，能源问题越来越引起人们的重视。据统计，当前我国建筑能耗约占社会能耗的27%，其中建筑暖通空调所占的能耗为建筑总能耗的50%~70%[1]。另外，我国建筑能耗的动力主要来源于石油，天然气，煤炭等不可再生的化石能源，这不但会加剧我国的能源危机，而且会给环境来很大的压力。因此，大力发展新型的清洁的可再生的能源已在社会上引起了人们的共鸣。

太阳能作为一种无处不在，取之不尽，用之不竭的洁净的可再生能源，首先进入人们的视野。现今太阳能技术已成为一项新型且热门的技术在各个领域中得到了长足的发展，其中最引人关注就是太阳能建筑的技术。太阳能建筑不仅可以在一定程度上能缓解能源危机；而且太阳能作为一种清洁能源，这对降低环境的污染也有一定的作用。综合上述，对于太阳能建筑的研究将具有长远的意义。

2 太阳能建筑的概述

太阳能建筑就是经过良好的设计，达到优化利用太阳能的建筑，即利用太阳能代替部分的常规能源，为建筑物和居民提供采暖、热水、照明、通风、空调、动力等一系列功能，以满足或部分满足人们正常的生活和生产的需求[2]。太阳能建筑技术主要可分为：被动式太阳能技术，主动式太阳能技术以及建筑一体化的技术。

被动式太阳能建筑就是利用其本身的一些结构用来作为太阳能的集热装置，依靠建筑物建筑方位的合理朝向，通过自然对流（传导，对流和辐射）的方式来使建筑拥有采暖和降温功能的房屋；主动式太阳能建筑就是利用常规能源来驱动太阳能收集装置，从而强制循环太阳能系统向房间供暖，制冷的一种房屋；太阳能建筑一体化则将太阳能系统所包含的内容作为建筑不可或缺的元素将其与建筑设计巧妙地结合在一起，是太阳能系统成为建筑不可分割的一部分。

2.1 被动式太阳能建筑

被动式太阳能建筑其最显著的特点就是其不需要专门的太阳能集热器，水泵，风机等常规的机械设备，只是通过合理的布置建筑物的朝向，改善建筑物的门，窗，屋顶等的构造以及与外部环境的巧妙地处理，并合理的利用建筑本身材料的热工性能使其能够在冬季吸收和储存热量，从而达到采暖的目的。被动式太

阳能系统的能量利用比较充分，简单易行且经济实惠，非常具有发展前景。目前，被动式太阳能建筑在我国的内蒙古、甘肃、新疆、天津等地区已有了很大的发展，按其技术手段可分为：直接受益式，屋顶池式，集热墙式（特朗伯墙式），附加阳光间式，卵石床蓄热式[3]。

1. 直接受益式

这种形式的房屋一般在其南向设置大面积的双层玻璃窗，让太阳光能够直接照射到是室内的地面和家具上，使它们吸收大部分的热量，而吸收的太阳能辐射的能量一部分以对流的方式加热屋内的空气，一部分通过辐射与周围物体进行换热，剩下的部分导入具有蓄热功能的物体中，然后再逐渐地释放出热量，进而让房间在晚上和阴天也能保持一定的温度。但是，这个被动式太阳能技术对于大跨度的房间，其内部采光就会比较困难了，需要安装导光板等辅助设备进行采光；还有该技术在夏季可能会引起室内温度过高，这就需要促进通风或增加层高来改善了。

2. 屋顶池式

屋顶池式太阳能建筑兼有冬季采暖和夏季降温两种功能，适用于冬季不属于寒冷而夏季较热的地区。该形式的房屋可在屋顶设置一个用透明材料做成的水袋和水池，冬季的时候，白天吸收太阳辐射，然后通过辐射和对流传至下层房屋；夜间则要关闭其上层的盖板，阻止向外的热损失。同理可知，夏季的操作与动机相反，这里就不再一一累述了。对于屋顶池式的被动式太阳能技术必须要考虑屋顶承重问题，这就需要与结构设计相结合了。

3. 集热墙式（特朗伯墙）

这种房屋主要是利用具有集热功能的墙体（一般为南向的垂直墙体且其外层设玻璃幕墙，两者之间留出空气隔层并上下都留有洞口）吸收穿过玻璃采光面的阳光，通过传导，辐射以及对流把热量送至室内，同时，我们也可以把室内的家具例如桌子，椅子等外表面涂成黑色或者某种深色，这样会更有效地吸收阳光。常见的集热墙的形式主要有：实体式的集热蓄热墙，水墙式的集热蓄热墙，相变材料的集热蓄热墙等。

4. 附加阳光间式

附加阳光间式又称“温室式太阳房”即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后，实墙就会蓄热，等到夜晚就会把热量传递带到室内，其基本的原理与集热墙式太阳能房屋类似。这种附加阳光间不仅可以用来集热，同时还可以作为休闲、娱乐的空间。

5. 卵石床蓄热式

这种房屋主要由太阳能集热器和蓄热物质（卵石地床）构成。白天，空气在

经过太阳能集热器后将会被加热，并在热压的驱动下会流过处于太阳能集热器上方的储热物质，使之储存热量；在夜晚时，卵石床就会向室内进行热量的传导，对流，辐射，从而达到供暖的目的。

被动式太阳能建筑不仅在集热方面有着应用，而且它也在照明和通风方面起着很大的作用。被动式的太阳能照明在实际的生活中应用的比较广，它主要是与建筑一体化技术相结合起来，使建筑在阳光充足的情况下，可以少用或者不用其它光源从而达到照明的需求；被动式太阳能通风结构[4,5]主要为太阳能烟囱、特朗伯墙，以及与太阳能通风式屋顶，它们基本原理都是利用涂黑集热墙体或屋面吸收太阳辐射能产生的热压来驱动夹层空气的流动，从而强化自然通风，改善室内的热环境，避免各种空调病的发生。

张庆懿[6]对于上述的被动式太阳能建筑做了一个实例分析，该建筑是位于沈阳市的普通住宅房，共五层，每层设计两个单位。该建筑在南墙面上开设了太阳能集热窗，利用直接受益的方式对太阳能进行集热，从而保证室内的热环境；墙体则采用复合集热墙体，使建筑具有保温防潮和蓄热的双重标准，同时对建筑的屋面进行保温处理。文章通过了对其热工参数的测试分析得出，该被动式太阳能住宅的建筑耗热量为)/(73.192K m W Q H ⋅=，低于沈阳地区的)/(20.212K m W ⋅的平均耗热量指标，对其进行经济效益分析可知，该设计实例按建筑使用年限50年计算除去偿还期外，每年可节约资金650万元。

2.2 主动式太阳能建筑

主动式太阳能建筑的特点就是它需要有一系列的太阳能系统的设备的小苗的组成来为建筑物提供采暖、热水、空调、照明等一系列的功能，从而满足人们正常的生活生产的需求。主动式的太阳能系统它的控制，操作都相对比较灵活和方面，它能够使人处于主动地位，能够随时进行调节来满足个人对室内环境的需求，但其初投资就比较高且技术含量高，维修管理成本高，故它一般与被动式系统相结合使用。目前，主动式太阳能系统在建筑上的应用主要为以下二种：光热转换技术，光伏发电 [7]。

太阳能光热转换技术其基本的原理就是通过接受或聚集太阳能使之转换成热能，用于生活和生产的需要。现今，转换技术主要应用于太阳能热水供应，太阳能地板采暖，太阳能空调等这几个方面。太阳能热水系统是当前太阳能热利用技术中比较成熟的发展比较快的领域，其在建筑中已经得到了广泛的使用。太阳能热水供应系统其基本的原理就是利用太阳能集热器吸收太阳能，并将其内部的冷水进行加热，同时利用冷热水之间的密度差和贮热水箱与集热器之间水压差，通过不断的自然循环或强制循环将热水储存在具有保温结构的贮热水箱中，以便向用户提供生活用热水[8]。