太阳能建筑一体化设计

河北工业大学硕士学位论文太阳能建筑一体化设计姓名：郄昭昭申请学位级别：硕士专业：建筑技术科学指导教师：王殿池20070301河北工业大学硕士学位论文i太阳能建筑一体化设计摘要太阳能作为一种清洁能源具有取材方便、成本低廉的优势，因此越来越受到人们的广泛关注。近年来，随着人们对环境问题认识的深入和能源问题的进一步恶化，越来越多的建筑开始使用清洁、节能的太阳能装置。但由于各种原因，太阳能装置在安装使用上存在着诸多问题，特别体现在太阳能装置没能与建筑完美结合。因此，太阳能与建筑一体化设计的研究有着重要的现实意义。太阳能建筑一体化设计，即将太阳能的产品及构件在建筑上应用，并做到与建筑设计进行有机的结合，达到浑然一体的效果。本文对主动与被动太阳能装置的基本知识进行了简要介绍，针对不同的建筑类型进行分析研究，并结合实际工程中进行了结合太阳能装置的一体化设计实践。本文按照结构与原理的不同将太阳能装置分成被动式太阳能装置，主动式太阳能集热器，太阳能光电装置三个类别进行研究，着重从太阳能装置的内在特点，与建筑的各组成部分的结合方式进行分析研究，并结合大量工程实例，对国内外太阳能建筑中的一体化方式进行了分析和探讨，提出了一些太阳能装置与建筑相结合问题的解决办法。并从建筑美学和建筑技术两方面探讨太阳能与建筑的结合，以期能进一步推广我国太阳能装置的使用。关键词：太阳能建筑，一体化，节能太阳能建筑一体化设计iiTHESTUDYOFINTEGRATIONDESIGNONSOLARBUILDINGABSTRACTInrecentyears,Astheenvironmentproblemsunderstooddeeperanddeeperandenergyquestionfurtherworsening.Clean,theenergyconservation“thesolarenergyandthebuildingintegration”havebecometheimportantsubjectoftheenergyconservationtechnologyareafortheconstructinourcountry.Thisarticleinviewofourcountryenergystructureunfairnessandourcountryatpresentthesolarenergyintheconstructiontheusepresentsituationanalysis,andtothe21stcenturygreenecologically-safebuildingconception,elaboratedto“thesolarenergyandthebuildingintegration”theunderstandingThisarticleisunsuitedtotheanalysisofthepresentconditionthatthereasonablenessandourcountrysolarenergymakesuseofonthebuildingcurrentlytotheourcountryenergystructure,and21centuries,thegreenecosystemconstructofspeculation,elaboratetotheunderstandingofsolar-poweredstructure.Pointoutthatthinksolar-poweredstructureonlyisinsetthesunwater-heaterontheascentroof,makeitsintegralwholematchthebuildingestheticstorequesttobefarandfarnotenoughstill.Stillhavetoconsidertoknottheimplementthatthepedestalintegralwholeturnthroughthesolarenergyandbuilding,resolvebuildingall-directionsmakeuseoftheenergycompoundsystemofthesolarenergyanditisexcellenttoturntoinstallaproblem,thepurposeistherealizationbuildingeconomyenergy,thistextanalyzesthesolarenergybuildingintegralwholetoturnadesignthecontentsincludewithputforwardtheexpansionsuggestion..KEYWORDS：solar-poweredstructure，integration，Energyconservation太阳能建筑一体化设计64图片索引图2.1Bramfeld生态小区．社区．英国国际商务中心．大学分子生物研究中心．TopEnergy建筑节能&绿色建筑论坛网站图2.5随意放置的太阳能热水器．info.homea.hc360.com图3.1直接受益式系统原理图．TopEnergy建筑节能&绿色建筑论坛网站图3.2直接受益式太阳房工作状况．浅议“被动式太阳能建筑”图3.3特朗伯墙示意图．新能源在建筑中的应用图3.4特朗伯墙式太阳房工作状况．新能源在建筑中的应用图3.5水墙式系统原理图．新能源在建筑中的应用图3.6窗水墙被动式太阳房．新能源在建筑中的应用图3.7附加阳光间示意图.新能源在建筑中的应用图3.8，3.9TJIBAOU文化中心.世界建筑1999.3图3.10，3.11英国国内税务中心.世界建筑2000.4图3.12丹麦某连排住宅外立面特朗伯墙设计.solararchitecture图3.13清华大学环境楼的特朗伯墙.自拍图3.14瑞士比尔的公寓楼剖面．玻璃房内景．瑞士比尔的公寓楼．组合式太阳房示意图．中国建设动态阳光能源，2005.8图3.18组合式太阳房．中国建设动态阳光能源，2005.8图3.19特朗伯墙．中国建设动态阳光能源，2005.8图3.20阳光间．中国建设动态阳光能源，2005.8图4.1主动式太阳房采暖与供热系统图．新能源在建筑中的应用图4.2吸收式制冷机运行原理．新能源在建筑中的应用图4.3平板式集热器与玻璃真空管集热器．绿色能量融入建筑河北工业大学硕士学位论文65图4.4天窗式太阳能集热器．TopEnergy建筑节能&绿色建筑论坛网站图4.5阶梯嵌入太阳能集热器．TopEnergy建筑节能&绿色建筑论坛网站图4.6荷兰某联排住宅太阳能系统与建筑整合设计．IEA一PAPS网站图4.7某建筑太阳能系统与建筑整合设计．IEA一PAPS网站图4.8sah太阳能屋面组成示意图．光热利用与建筑一体化实践图4.9坡屋顶住宅安装太阳能热水器示意图．光热利用与建筑一体化实践图4.10多能互补生态能源示范房．建筑节能&绿色建筑论坛网站图4.11飘板式太阳能集热器．abbs建筑论坛网站图4.12太阳能凉棚．TopEnergy建筑节能&绿色建筑论坛网站图4.13墙体型太阳能集热器．利用可再生能源的节能型住宅图4.14单、双层墙体热量流动．新建被动式太阳房冬季热性能的实验研究图4.15法兰克福商业银行．建筑节能&绿色建筑论坛网站图4.16重庆某建筑．建筑节能&绿色建筑论坛网站图4.17深圳电视中心．建筑节能&绿色建筑论坛网站图4.18SAH系统构造．太阳能在建筑中的应用探讨图4.19SAH系统结构图．太阳能在建筑中的应用探讨图4.20两种形式的太阳墙．太阳能在建筑中的应用探讨图4.21美国康乃狄克工业厂房．abbs建筑论坛网站图4.22加拿大魁北克省土业厂房．abbs建筑论坛网站图4.23KAPIPANE结构．国外生态住宅新动向图4.24KAPILUX一H的结构．国外生态住宅新动向图4.25既有住宅在阳台上安装太阳能热水．IEA一PAPS网站图4.26日本某集合住宅中与阳台结合的太阳能热水器．TopEnergy建筑节能&绿色建筑论坛图4.27集热器与遮阳板的结合．国外生态住宅新动向图4.28集热器与遮阳板相结合的建筑．国外生态住宅新动向图4.29作为遮阳板的太阳能集热板．国外生态住宅新动向图4.30清华大学环境楼．自拍图4.31小区规划中的太阳能应用．利用可再生能源的节能型住宅图4.32休闲亭．利用可再生能源的节能型住宅图4.33国内某公厕．利用可再生能源的节能型住宅图5.1太阳能光电池结构原理图．IEA一PAPS网站图5.2太阳能光电池类型．图5.3两种光电系统类型．太阳能光伏发电系统工程原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的规定。同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：河北工业大学硕士学位论文1第一章绪论§1-1选题的背景和意义1-1-1选题的背景我国加入《京都议定书》条约，中央政府对于节能省地型建筑的高度重视，以及中国第一部《可再生能源法》的提前出台等信息都表明，我国的房屋建设及其能源问题已经成为全局问题。并且，太阳能建筑已经从传统的太阳能采暖建筑发展到可以集成太阳能光电、太阳能热水、太阳能吸收式制冷、太阳能通风降温、可控自然采光等新技术的建筑，成为科技含量高、资源消耗低、环境负荷小的适宜建筑技术。太阳能建筑作为建筑的理念和方法，迎来了蓬勃发展的春天。“以太阳能提供的能源在建筑使用能耗中所占比例”或“基于现状建筑CO2排放平均水平上的减排贡献率”来定义太阳能建筑，符合当今社会和技术的发展现状。显然，开展太阳能建筑量化指标与评价体系的研究工作非常必要。太阳能建筑的内涵包括：尽可能地降低常规能源的发展目标、全寿命周期的实施策略、选择建造技术的适宜性原则、综合考虑生态节能与投资的系统设计方法以及效能评价体系和激励机制的研究与建立等。我国在太阳能建筑领域技术昀成熟、应用范围昀广泛、产业化发展昀兴旺的是太阳热水器/系统，其次是被动式采暖建筑/太阳房，并已在提供能源和替代化石燃料中发挥了积极的作用。太阳能产品（系统）的生产企业、工程与系统集成企业、研究开发单位为此做出了卓越的贡献，同时也从另一个侧面反映出太阳能建筑缺乏跨领域、跨行业、跨专业的应用研究。1-1-2选题的意义根据美国、日本和Shell、BP等公司预测，世界化石燃料生产和消耗峰值在2020～2030年之间。我国人口众多，人均能源资源占有量低于世界人均值。欧盟大多数国家已经提出，到2020年，可再生能源在其能源供应中的比例将达到10%以上，2050年将达到50%以上，是继煤炭、石油和天然气之后的主要替代能源。《可再生能源法》也提出，到201