低能耗建筑被动式太阳能利用方案研究

低能耗建筑被动式太阳能利用方案研究
  摘要:经济的发展和人口的增长的过程中,能源大量开采,生态环境破坏。解决能源和环境问题成为社会各界关注的焦点。在建筑行业,被动式太阳能利用技术的应用,在降低能耗,保护环境方面具有突出优势,有利于建筑行业的健康发展。
  关键词:低能耗建筑;被动式;太阳能利用
  引言
  据建筑节能协会统计,全球范围内,建筑能耗约占世界总能耗的30%,而在我国,建筑业能耗占全国总能耗的48.7%。如何向绿能源、资源和可持续发展,是建筑业亟待解决的问题。1988年,瑞典隆德大学的阿达姆森教授和德国的菲斯特博士首先提出"被动式低能耗建筑"这一概念,即不用主动的采暖空调系统就可以维持室内舒适热环境的建筑。其设计原理是通过最大限度地利用太阳能等自然能源,为建筑的使用者提供较为舒适的居住环境,尽可能减少消耗,与建筑周围的气候因素、建筑设计及结构特点相呼应,太阳能被动式利用有光热利用和光电利用两种形式,容易与建筑实现一体化设计,是建筑节能的重要途径。
  1建筑太阳能利用背景
  世界人口不断增长以及经济高速发展,伴随着煤炭、天然气、石油等一次能源的大量开采
精神专科消耗,全球性的能源危机和环境危机问题愈发严重,人类的生存和发展面临着威胁和挑战。近年来,对能源消费结构情况进行全球范围的统计分析,其中可再生能源仅占2.8%。改变能源消费结构、开发可再生能源成为世界最关注的焦点之一。人类可利用的能源中,太阳能资源最为丰富,据估计,在过去长达11亿年的漫长时间中,太阳仅消耗了自身2%的能量,同时太阳能利用历史悠久,把太阳能以能源与动力的形式转化应用在日常生活中,有着400年的时间。
  建筑在利用太阳能过程中受到太阳相对位置、大气条件、地理环境位置等因素的影响。目前,根据各类可再生能源的经济性及特点,多数技术研发选择将太阳能、地热能直接应用到建筑中,其中太阳能在建筑中应用最广泛的两方面为光热利用和光电利用。
  2被动式太阳能建筑设计策略
  2.1建筑屋顶一体化设计
  被动式太阳能建筑的屋顶在设计时需要做到炎热时吸热少,寒冷时热量流失少,只有这个才可以对热能进行有效的控制,进而降低建筑内部的供热与制冷。首先在建筑采暖冷却方面,寒冷区域的被动式太阳能建筑应尽可能的吸收太阳的辐射,建筑顶部在设计时选择性吸收膜的不锈钢板,下部则可以设计通风管道,使用供气风扇将经过太阳能辐射后的热空
气输送到室内进行取暖,防水材料可以选择具有良好保温性能的,尽可能的降低建筑屋顶的散热速度;炎热地区的被动式太阳能建筑屋顶应尽量进行散热设计,可以安装通风夹层,通过热压作用实现自然通过散热,加快屋顶的散热速度,其次还可以在屋顶设计水池或者种植植物,进而达到隔热的效果,同时还可以达到建筑绿化环保的效果。
  2.2建筑墙体结构一体化设计
  被动式太阳能建筑墙体部分的作用可以分为隔热保温、集热与蓄热三个方面。首先在炎热区域,通过遮阳技术可以最大幅度降低太阳辐射,这样室内空调制冷的能耗也会大大降低。遮阳技术分为外置与内置两种,外置的设计基本可以遮挡100%的太阳直射,远强于内置设计。其次在建筑墙体保温设计方面,一体化的理念会将保温与隔热结合起来,通过相互配合让建筑物具有更加优秀的性能,可以使用新型的绝热材料增强保温隔热效果,也可以在外墙种植爬藤植物。最后在建筑墙体集热与散热方面的设计,一般是运用于寒冷区域或者冬季较长的区域,建筑南面的墙体在设计时应最大限度获得太阳辐射,同时尽可能的降低其它面的散热速度,在中间部分的设计需要考虑到蓄热问题,可以设置阳光间,让经过太阳辐射加热的空气能够流动到室内。
  3低能耗建筑被动式太阳能利用技术
  3.1太阳能供电系统氢的同位素
  太阳能发电有太阳能光伏发电技术和太阳能光热发电技术,太阳能光伏发电是一种清洁能源利用技术,可以实现碳的零排放,也是一种可以实现大规模应用的能源,既可以用来独立发电又可以进行并网发电,又很适合在人均土地面积少、风能又相对不够充足的国家中开发和利用。设计采用了太阳能光伏发电技术,根据光生伏特效应,利用硅板捕捉太阳所发射的活性光子,形成光电子对,再由多个硅板并联,以提供相对较稳定的电压和电流。太阳能供电系统主要包括太阳能光伏电池板、蓄电池、太阳能充电供电控制器三部分组成。由于系统中所使用的风机为低压头、小流量、小功率直流电机,太阳能电池板所产生的直流电直接为电机提供动力。在系统中加装太阳能蓄电池用以储存太阳能电池板产生的额外电量,阴天或其它光照不足的情况出现时,可以用太阳能蓄电池继续作为电源提供动力,在阳光充足的时候可以自行充电,转为由电池板直接供电。太阳能充电控制器可以保护蓄电池,防止过度充电现象的发生。
向阳屯  3.2被动式太阳能采暖
  被动式太阳能设计不光要考虑自然光本身,还要考虑建筑的保温和气密性,室内物理环境,室内外关系,达到预想的太阳能得热效果。其优势是降低采暖费用,减少污染。建筑
尽量朝向正南,建筑材料采用砖、土坯、混凝土、水体等蓄热性较好的材质,采用多层Low-E玻璃,减少热量流失,提高建筑气密性,夜间对窗户增加保温措施如增加棉帘等,提高直接受益式太阳房效益。同时净片玻璃易造成眩光等不舒适感,可采用半透明的漫射玻璃来弥补眩光问题。集热蓄热墙式是在直接受益式的基础上增设一道墙体,阳光透过玻璃照到集热墙上,墙的外表面涂有吸收层,提高吸收率,底部和顶部分别开通风口,并设可调控开启活门。集热抢加热间隙内空气,热空气上升,冷空气下降,空间内层内形成气流,冬季开启上部通风口,热空气流入室内。夏天关闭通风口,热空气从排风口排出,凉风从北窗进入室内,室内温度下降。此种被动式太阳房室内温度场稳定,但室内采光、视线不佳。须和其他形式协调配合使用,适合各种建筑类型。
  3.3太阳能新风系统
水凝胶  冬季,借助太阳能光电转换的电能驱动风机,将外界新鲜的冷空气通过引风器引入地下风道中,吸收土壤的热量对管道内的空气进行预热,为建筑室内提供新鲜而温暖新风。夏季,同样驱动风机将室外新鲜的热空气引入地下风道中,土壤内蓄存的冷量对管内热空气进行预冷,为建筑室内提供新鲜而凉爽的新风。该系统借助土壤良好的蓄热蓄冷性能,可有效降低建筑新风的冷热负荷,减少电费支出,冬夏季从土壤取出或放出的热量可以得到
自然补偿。
  4太阳能利用和建筑节能的意义
  世界建筑的发展趋势是节能,加快建筑节能、绿、低碳的前进步伐,有利于国民经济持续发展。现如今,太阳能在建筑利用中的发展趋势是太阳能建筑一体化,在一体化设计中实现建筑、设备、技术和美学的完美融合,使得太阳能设施成为建筑的一部分,既可以使太阳能系统发挥出更好的作用,又能够巧妙高效利用建筑空间、避免传统太阳能系统对建筑外观形象的影响。
民诉法179条  结语
  基于低能耗建筑的基础上,介绍了太阳能在光电,光热,采暖技术上的被动式应用方案,详细介绍了几种方案的运行策略,系统方案相互独立又相互配合,体现了节能环保的被动式太阳能建筑一体化的设计理念。
  参考文献
  [1]本刊编辑部.建筑节能建筑业发展的必由之路[J].居业,2018(13).
  [2]杨明.浅析结合被动式太阳能系统的建筑设计[J].中国化工贸易,2018(10):314.
  [3]陈丙军,刘永新.被动式低能耗建筑设计与评估[J].施工技术,2017.
布吉成校  [4]孟谦.建筑节能技术在我国的运用[J].中国建设信息.2017(13).

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