摘 要：本文首先分析了太陽(yáng)能資源的適用背景及分布現(xiàn)狀，確定太陽(yáng)能采暖的利用價(jià)值;然后介紹被動(dòng)式太陽(yáng)能技術(shù)的原理、適用范圍、經(jīng)濟(jì)適用性，并提出該技術(shù)面臨的問(wèn)題，分析寧夏回族自治區(qū)農(nóng)宅和北京山地等案例;最后展望了該技術(shù)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展前景。

　　關(guān)鍵詞：被動(dòng)式;太陽(yáng)房采暖;建筑設(shè)計(jì)

　　近年來(lái)，我國(guó)工業(yè)化和城市化進(jìn)程不斷加快，建筑業(yè)發(fā)展迅速，這增加了我國(guó)能源的消耗。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，建筑能耗結(jié)構(gòu)中有2/3的能源用于建筑采暖、制冷和熱水供應(yīng)。因此，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的一個(gè)有效途徑是充分利用太陽(yáng)能進(jìn)行采暖、降溫和熱水供應(yīng)。

　　我國(guó)有豐富的太陽(yáng)能資源，2/3以上地區(qū)的年太陽(yáng)輻射量超過(guò)每平方米5 000 MJ[1]。受地理和氣候因素的影響，太陽(yáng)能分布呈現(xiàn)出明顯的地域性。充分利用豐富的太陽(yáng)能資源，解決其強(qiáng)度受各種因素(季節(jié)、地點(diǎn)、氣候等)的影響不能維持常量的問(wèn)題，是利用太陽(yáng)能實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的關(guān)鍵所在。

　　將太陽(yáng)能技術(shù)運(yùn)用于當(dāng)前建筑設(shè)計(jì)中，既能滿足建筑的能源需求，又能充分利用太陽(yáng)能資源，加快太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。此外，太陽(yáng)能的有效利用還可以大大減少其他不可再生能源的浪費(fèi)，減少環(huán)境污染問(wèn)題。因此，對(duì)被動(dòng)式太陽(yáng)能建筑的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究具有十分重要的價(jià)值。

　　1 被動(dòng)式太陽(yáng)能采暖的原理

　　被動(dòng)式太陽(yáng)能建筑是利用太陽(yáng)能提供的室內(nèi)熱能，不需要任何機(jī)械設(shè)備提供能源，僅僅依靠傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射的自然熱傳遞。加上通過(guò)建筑物的布置、內(nèi)外構(gòu)造及材料選擇有效地采集、儲(chǔ)存和分配太陽(yáng)能，提高建筑的溫度和光線，使建筑物具有溫暖明亮的環(huán)境。被動(dòng)式太陽(yáng)房采暖原理如圖1所示。該建筑是利用溫室效應(yīng)的原理來(lái)加熱房間的。玻璃具有能透過(guò)太陽(yáng)輻射熱而不能透過(guò)紅外熱的特點(diǎn)。當(dāng)太陽(yáng)輻射熱透過(guò)玻璃后，會(huì)被某種材料吸收，該材料輻射后的紅外熱就不能透過(guò)玻璃再返回到室外[2]。

　　2 國(guó)內(nèi)被動(dòng)式太陽(yáng)能采暖應(yīng)用現(xiàn)狀

　　2.1 適用范圍

　　謝琳娜利用建筑氣候設(shè)計(jì)原理，結(jié)合我國(guó)的太陽(yáng)能資源分布情況，分析了不同氣候區(qū)室外氣候條件與熱舒適區(qū)關(guān)系，建立了不同氣候區(qū)被動(dòng)式太陽(yáng)能建筑設(shè)計(jì)的邊界條件[3]。同時(shí)，強(qiáng)調(diào)被動(dòng)太陽(yáng)能的設(shè)計(jì)應(yīng)著重考慮建筑朝向、體形和熱質(zhì)材質(zhì)等，以適應(yīng)不同的氣候條件。

　　2.2 經(jīng)濟(jì)可行性

　　與傳統(tǒng)的采暖供熱系統(tǒng)相比，太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)具有初期投資大、運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)。初期投資大是由于太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)增加，運(yùn)行費(fèi)用低是由于常規(guī)能源的消耗減少。

　　石金鳳以桃李坪村為例，運(yùn)用動(dòng)態(tài)年計(jì)算費(fèi)用法分析了7種村鎮(zhèn)住宅建筑太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)利用方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性[4]，結(jié)果如表1所示。

　　通過(guò)比較上述7種方案可以看出，對(duì)住宅進(jìn)行節(jié)能改造后，即使只是簡(jiǎn)單的外保溫，每年的計(jì)算費(fèi)用也大幅度降低，在很大幅度上提升了經(jīng)濟(jì)性。

　　2.3 存在的問(wèn)題

　　2.3.1 理論方面。陳其針提出，被動(dòng)式太陽(yáng)能建筑熱舒適性的計(jì)算、分析，從理論上來(lái)說(shuō)是一個(gè)難題[5]。太陽(yáng)能被動(dòng)式供暖形式可以改善室內(nèi)熱舒適性，降低采暖能耗，但是太陽(yáng)能受太陽(yáng)輻射、室外溫度等不可控因素的影響較大，不穩(wěn)定的特點(diǎn)明顯。而且，建筑結(jié)構(gòu)的對(duì)流、輻射換熱、導(dǎo)熱等形式都呈現(xiàn)出不穩(wěn)定性，理論研究成為難題。

　　2.3.2 技術(shù)方面。從實(shí)際工程應(yīng)用可以看出，目前，我國(guó)已建成了多個(gè)單體建筑的太陽(yáng)能供熱采暖工程，但太陽(yáng)能區(qū)域供熱采暖工程還未應(yīng)用于實(shí)際生活中。太陽(yáng)能采暖不適合集中供暖，只適合分戶單體供暖，這一問(wèn)題還有待研究解決。

　　2.3.3 經(jīng)濟(jì)方面。被動(dòng)式太陽(yáng)能建筑具有節(jié)能、經(jīng)濟(jì)實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，但相對(duì)于主動(dòng)式太陽(yáng)能建筑存在供熱效果較差、初期投資較高、太陽(yáng)輻射熱不穩(wěn)定性等問(wèn)題，群眾廣泛接受還需要一個(gè)過(guò)程。部分專家在計(jì)算過(guò)程中考慮到了初期投資的時(shí)間價(jià)值，對(duì)太陽(yáng)能利用方案采用復(fù)利法的動(dòng)態(tài)年計(jì)算費(fèi)用法進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，但未考慮輔助能源初始價(jià)格的變化。

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