我国被动式太阳能采暖技术的应用现状及发展前景

　　摘 要：本文首先分析了太阳能资源的适用背景及分布现状，确定太阳能采暖的利用价值;然后介绍被动式太阳能技术的原理、适用范围、经济适用性，并提出该技术面临的问题，分析宁夏回族自治区农宅和北京山地等案例;最后展望了该技术在国内的发展前景。

　　关键词：被动式;太阳房采暖;建筑设计

　　近年来，我国工业化和城市化进程不断加快，建筑业发展迅速，这增加了我国能源的消耗。相关数据显示，建筑能耗结构中有2/3的能源用于建筑采暖、制冷和热水供应。因此，实现建筑节能的一个有效途径是充分利用太阳能进行采暖、降温和热水供应。

　　我国有丰富的太阳能资源，2/3以上地区的年太阳辐射量超过每平方米5 000 MJ[1]。受地理和气候因素的影响，太阳能分布呈现出明显的地域性。充分利用丰富的太阳能资源，解决其强度受各种因素(季节、地点、气候等)的影响不能维持常量的问题，是利用太阳能实现建筑节能的关键所在。

　　将太阳能技术运用于当前建筑设计中，既能满足建筑的能源需求，又能充分利用太阳能资源，加快太陽能产业的发展。此外，太阳能的有效利用还可以大大减少其他不可再生能源的浪费，减少环境污染问题。因此，对被动式太阳能建筑的设计进行研究具有十分重要的价值。

　　1 被动式太阳能采暖的原理

　　被动式太阳能建筑是利用太阳能提供的室内热能，不需要任何机械设备提供能源，仅仅依靠传导、对流和辐射的自然热传递。加上通过建筑物的布置、内外构造及材料选择有效地采集、储存和分配太阳能，提高建筑的温度和光线，使建筑物具有温暖明亮的环境。被动式太阳房采暖原理如图1所示。该建筑是利用温室效应的原理来加热房间的。玻璃具有能透过太阳辐射热而不能透过红外热的特点。当太阳辐射热透过玻璃后，会被某种材料吸收，该材料辐射后的红外热就不能透过玻璃再返回到室外[2]。

　　2 国内被动式太阳能采暖应用现状

　　2.1 适用范围

　　谢琳娜利用建筑气候设计原理，结合我国的太阳能资源分布情况，分析了不同气候区室外气候条件与热舒适区关系，建立了不同气候区被动式太阳能建筑设计的边界条件[3]。同时，强调被动太阳能的设计应着重考虑建筑朝向、体形和热质材质等，以适应不同的气候条件。

　　2.2 经济可行性

　　与传统的采暖供热系统相比，太阳能采暖系统具有初期投资大、运行费用低等特点。初期投资大是由于太阳能集热系统增加，运行费用低是由于常规能源的消耗减少。

　　石金凤以桃李坪村为例，运用动态年计算费用法分析了7种村镇住宅建筑太阳能供热系统利用方案的技术经济性[4]，结果如表1所示。

　　通过比较上述7种方案可以看出，对住宅进行节能改造后，即使只是简单的外保温，每年的计算费用也大幅度降低，在很大幅度上提升了经济性。

　　2.3 存在的问题

　　2.3.1 理论方面。陈其针提出，被动式太阳能建筑热舒适性的计算、分析，从理论上来说是一个难题[5]。太阳能被动式供暖形式可以改善室内热舒适性，降低采暖能耗，但是太阳能受太阳辐射、室外温度等不可控因素的影响较大，不稳定的特点明显。而且，建筑结构的对流、辐射换热、导热等形式都呈现出不稳定性，理论研究成为难题。

　　2.3.2 技术方面。从实际工程应用可以看出，目前，我国已建成了多个单体建筑的太阳能供热采暖工程，但太阳能区域供热采暖工程还未应用于实际生活中。太阳能采暖不适合集中供暖，只适合分户单体供暖，这一问题还有待研究解决。

　　2.3.3 经济方面。被动式太阳能建筑具有节能、经济实用性强的特点，但相对于主动式太阳能建筑存在供热效果较差、初期投资较高、太阳辐射热不稳定性等问题，群众广泛接受还需要一个过程。部分专家在计算过程中考虑到了初期投资的时间价值，对太阳能利用方案采用复利法的动态年计算费用法进行技术经济分析，但未考虑辅助能源初始价格的变化。

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文章名称： 我国被动式太阳能采暖技术的应用现状及发展前景

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