孟玲++魏毅立

[摘 要]從開發(fā)利用新能源的戰(zhàn)略意義以及我國太陽能資源優(yōu)勢出發(fā)，根據太陽能分散型資源特征， 以分布式能源體系的戰(zhàn)略視角審視太陽能熱利用的發(fā)展趨勢與前景，并認為被動式太陽能建筑將是太陽能熱利用發(fā)展的主流趨勢。針對20世紀國內外被動式太陽能技術的簡要梳理與對比，和本世紀國外最近的被動式太陽能建筑發(fā)展走向的總結，提出了在我們發(fā)展經驗中值得注意的一些方面，以期為日后國內太陽能建筑的發(fā)展提供可借鑒的參考。

[關鍵詞]新能源；分布式能源；被動式太陽能建筑；比較啟示；

中圖分類號：TU241.91 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）03-0385-01

0 引言

改革開放以來，隨著我國經濟的發(fā)展，面臨著能源和環(huán)境的雙重壓力。我國常規(guī)能源儲采比遠遠低于世界平均水平。并且已經成為“心肺之患”的中國大范圍持續(xù)霧霾等大氣污染也給嚴重依賴煤炭等化石燃料的現(xiàn)有能源結構體系敲響了警鐘。能源緊缺和大氣污染日益嚴重，實現(xiàn)能源結構向自主、自立、清潔和可持續(xù)的方向調整，加大太陽能燈清潔能源的利用尤為緊迫。世界各國能源轉型的基本趨勢實現(xiàn)由化石能源為主向可持續(xù)能源等低碳能源為主的可持續(xù)能源體系轉型。隨著常規(guī)能源向可再生能源的轉變，集中供能向分布式供能的轉變，傳統(tǒng)供能模式與信息化的結合，太陽能將進入新型城鎮(zhèn)化建設的社會主義新農村。

1 太陽能利用技術的發(fā)展戰(zhàn)略與趨勢

1.1 分布式能源系統(tǒng)

分布式能源系統(tǒng)是指分布在需求側的能源梯級、綜合利用，資源綜合利用和可再生能源設施。分布式能源是未來世界能源工業(yè)發(fā)展的趨勢，是人類可持續(xù)發(fā)展的一個重要組成部分[1]。在發(fā)達國家，分布式能源已是一種比較成熟的技術，正得到大力地推廣[2]。

1.2太陽能利用裝置是分布式能源系統(tǒng)的一個組成部分

太陽能的分散型資源與就地的分散式能源消費模式相結合是經濟、合理開發(fā)太陽能利用應遵循的規(guī)律。迅速發(fā)展的世界太陽能市場以分散型用戶為主，它主要集中在光伏和低溫熱利用兩方面。

太陽能中低溫利用市場規(guī)模快速發(fā)展。各類技術中以太陽能熱水系統(tǒng)發(fā)展最快。過去國內企業(yè)的主流產品是緊湊式家用太陽能熱水器，對可建筑一體化的分體或集中供水太陽能呢過熱水系統(tǒng)關注較少，相應配套產品的技術支撐不足，為滿足我國城市增長巨大的高層住宅的需求，需要提升對產品的開發(fā)能力、系統(tǒng)集成和優(yōu)化設計能力。

1.3太陽能在建筑領域的應用是太陽能利用發(fā)展的主流趨勢

太陽能建筑，在國際上稱之為零能量房或低能耗房。它的特點是光伏組件和集熱部件與房屋結構一體化，太陽能裝置的布局與建筑美學的和諧統(tǒng)一，是分布式能源系統(tǒng)與建筑的融合。從上述兩個意義上說，太陽能建筑將成為未來太陽能利用發(fā)展的主流趨勢。太陽能建筑的研究與開發(fā)，已引起發(fā)達國家的重視。早在20世紀90年代國際能源組織（IEA）已將太陽能建筑列入其研究示范的計劃，開發(fā)了建筑能源系統(tǒng)設計優(yōu)化軟件，在太陽能專家、建筑師和太陽能設備制造商的共同參與下在世界不同的氣候地帶建造了成百棟各種太陽能示范建筑（住宅、辦公樓、商用大廈等）。

2 太陽能建筑

太陽能建筑是指利用太陽的輻射能量代替部分常規(guī)能源、使建筑物達到一定溫度環(huán)境的一種建筑。

2.1被動式太陽能建筑

在太陽能建筑的諸多形式中，以被動式太陽能采暖建筑最受重視。我國建筑的實用型太陽能建筑基本上都屬于這種類型。

被動式太陽能建筑不需要任何主動式太陽能建筑所必須的部件，僅依靠建筑方位的合理布置和通過窗、墻、屋頂等建筑物本身構件，以自然熱交換方式來獲得太陽能。近年來，這種被動式太陽能建筑引起很多國家和研究部門的重視，被動式技術的發(fā)展十分迅速。

2.2被動式太陽能建筑類型

國外被動式太陽能建筑多由建筑師自行設計和建造，已建的被動式太陽能建筑種類繁多，尚無統(tǒng)一的設計標準。各種資料上對被動式太陽能建筑的分類方法也不相同。如果從對太陽熱能利用的角度來區(qū)分，被動式太陽能建筑大致可分為直接受益式、蓄熱墻式、附加陽光間式、屋頂池式、自然循環(huán)式五種典型型式。

2.3被動式太陽能建筑的原理

被動式太陽能建筑的應用可歸納為得熱、貯熱、散熱三個過程。得熱就是收集太陽輻射熱，一般建筑設計中，從南窗（北半球）獲得的太陽熱約占采暖負荷的10%，合理的朝向、間距、平面布置、開窗大小、房間進深等，都有利于收集到更多太陽輻射熱。

3 國內外被動式太陽能建筑比較及啟示

從國外20世紀之于國內被動式建筑的發(fā)展優(yōu)勢與近兩年國外被動式太陽能技術新進展的分析中，我們可以讀出他們的發(fā)展思路，從中找到差距并獲得啟示。

3.1國內外被動式太陽能建筑利用概況與差異

生態(tài)學上對能源的利用，尤其是太陽能的利用，在全球爆發(fā)能源危機后，一直被列為重點研究方向。而在建筑學上，太陽能建筑也日益成為時代的新寵兒。被動式的太陽能建筑被定義為不通過傳統(tǒng)的采暖方式和主動的空調形式來實現(xiàn)舒適的冬季和夏季室內環(huán)境的建筑[3]，它最大的特點在于不依賴外部能源的自然調節(jié)。我國在太陽能技術上的探索研究開始得較晚，對于技術的探索仍然有很大空間。

3.1.1國外被動式太陽能技術的運用手段更多樣

被動式太陽能技術是一個抽象的概念，可以被許多具體的技術策略與技術手段來實現(xiàn)。比如天然采光與自然通風方面[4]，而后每一個方面下又有更為細致具體的技術手段支撐。比方說在采暖形式上，國內被動房的采暖方式長時間大多集中在直接受益方式與新型集熱墻的使用這兩點上。而國外在被動式的手段上。隨著國內外交流的日益頻繁，技術手段的引進會迅速減小這方面的差異。

3.1.2國外在各項技術上的研究更深入

被動式太陽能建筑的單項技術研究是指某項具體技術措施所達到的節(jié)能效果，這方面的差距體現(xiàn)在最后整個建筑對太陽能的利用程度，或是其自身節(jié)能的百分比上。

3.1.3國外被動式太陽能技術所覆蓋的建筑種類更多

國內在被動房探索的起步階段，通常從農村太陽能建筑開始試驗。而農村太陽能建筑的種類形式必然有限，大多為1～3層的住宅建筑。而在國外由于技術的發(fā)展較為成熟，于是建筑類型也開始豐富起來，包括一些公共建筑如辦公樓，展示建筑等。項目類型也逐漸從新建向改造翻新蔓延。

3.2國外被動式太陽能建筑發(fā)展帶來的啟示

雖然國外對太陽能技術的研究比我們早很多，但他們依然從未停止發(fā)展的腳步。

一方面，被動式太陽能技術需要建筑本身配合從而使二者相得益彰，這便是建筑一體化。另一方面，新技術的推廣與普及。因此，在結合我國具體實例，結合地方文化與基本國情的基礎上，針對本土文化與本土氣候，設計出反全球化的生態(tài)建筑將更加可貴。

4 結論

被動式太陽能技術，在這一領域絕對有著不可小視的優(yōu)勢。各項技術融合與相應建筑的普及可以一點點來縮小差距，同時各項技術指標也仍有待修正并一步步予以實現(xiàn)。在這條漫長光明的技術道路上，建筑的發(fā)展?jié)摿o窮。

參考文獻

[1] 韓曉平. 未來20年中國能源技術發(fā)展方向之一——式能源及其相關技術[EB/OL]. 中國能源網，2004-12-01，www.china5e.com

[2] 韓曉平. 分布能源設計若干問題[EB/OL]. 中國能源網， 2003-7-25，www. china5e. com

[3] 周正楠. 對歐洲“被動房”建筑的介紹與思考[N]. 建筑學報，2009.5.

[4] [美]丹尼爾·D·希拉[著]， 管振忠， 薛一冰等[譯]. 太陽能建筑——被動式采暖和降溫[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

作者簡介：

孟玲（1989—），女，內蒙古包頭人，內蒙古科技大學，碩士生，研究方向為碟式太陽能熱發(fā)電雙軸跟蹤控制系統(tǒng)

魏毅立（1962—），男，內蒙古包頭人，博士，教授，研究方向為太陽能熱發(fā)電、電力電子及電機傳動、變頻調速系統(tǒng)、風能的研究。