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盘点:国外“绿色住宅”太阳能技术

[发布日期:2014-02-25 14:49:45]

        摘要:现代化社会中,人们对舒适的建筑热环境的要求越来越高,导致建筑采暖和空调的能耗日益增长。在发达国家,建筑用能已占全国总能耗的30%-40%,对经济发展形成了一定的制约作用。


  美国是世界上能量消耗最大的国家,国会先后通过了“太阳能供暖降温房屋的建筑条例”和“节约能源房屋建筑法规”等鼓励新能源利用的法律文件。在经济上也采取有效措施,不仅在太阳能利用研究方面投入大量经费,而且由国会通过一项对太阳能系统买主减税的优惠办法。因此,美国太阳能建筑的发展极为迅速,无论是对太阳能建筑的研究、设计优化,还是材料、房屋部件结构的产品开发、应用,以及真正形成商业运作的房地产开发,美国均处于世界领先地位,并在国内形成了完整的太阳能建筑产业化体系。
  美国于20世纪80年代初就由新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯科学实验室编制出版了被动式太阳房设计手册。此外,美国还出版了许多实用的被动式太阳房建筑图集,既介绍成功的设计实例,也有对太阳房原理、构造的详细说明。这些工具书的发行和一些样板示范房屋的建立,对美国公众接受太阳房起到了很好的促进作用。比较著名的示范建筑有:位于新泽西州普林斯顿的凯尔布住宅;位于新墨西哥州科拉尔斯的贝尔住宅;位于新墨西哥州圣塔菲的圣塔菲太阳房;位于加利福尼亚州阿塔斯卡德洛的阿塔斯卡德洛住宅,以及位于新墨西哥州科拉尔斯的戴维斯住宅。这些建筑采用壁炉或电散热器作辅助热源,但太阳能供暖率均在75%以上,有的已达到100%。
  早在20世纪40年代,美国麻省理工学院就开始利用太阳能集热器作为热源的供暖、空调系统研究,先后建成了w号实验太阳房。这些实验太阳房,即是最早的主动式太阳房。到70年代以后,又有华盛顿近郊的托马森太阳房和科罗拉多州丹佛市的洛夫太阳房等主动式太阳房的示范建筑建成。这些太阳房的成功运行,说明太阳能供热、空调系统在技术上是完全可行的,但由于投资较大,推广普及程度不及被动式太阳房。直到进入90年代,由于开发出更加高效的太阳集热器和吸收式制冷机、热泵机组,应用范围才得以扩大。
  日本在主动式太阳房的研究应用领域也处于世界前列。1974年日本通产省制定了“阳光计划”,并按此计划建造了数幢典型太阳能采暖空调试验建筑,如矢崎实验太阳房。而且多年来日本的太阳能采暖、空调建筑一直稳步发展,并已应用于大型建筑物上。
  此外,法国、德国、澳大利亚、英国等发达国家也拥有相当先进的太阳能建筑应用技术。著名的集热蓄热墙采暖方式即是法国人菲利克斯·特朗勃的专利,法国的奥代洛太阳房是该采暖理论转化为实际应用的第一个样板房。英国利物浦附近的沃拉西的圣乔治郡中学,则是直接受益式太阳房最大和最早的样板之一。尽管英国的太阳能资源并不丰富,该所中学安装的常规采暖系统却从未使用过。
  近20年来,国外工业发达国家非常重视太阳能建筑技术的发展,其发展的共同特点都是以太阳能热技术开发和应用起步的。至20世纪中后期,太阳能热水器等一些太阳能产品在一些国家的发展已相当成熟,并在许多住宅小区中广泛推广和使用,由此在太阳能产品的产业化、商业化、建材化等方面,也取得了可喜的成果。
  太阳能住宅建筑相结合的设计思想是美国太阳能协会创始人史蒂文斯特朗在20年前倡导的根据史蒂文斯特朗这一设计思想,美国电力供应部和能源部合作推出了不少太阳能建材化产品,如住宅屋顶太阳能屋面板、“窗帘式墙壁”等产品。
  欧洲早在20世纪80年代,就开始在建筑上大规模开发和应用太阳能技术。
  目前,欧盟已经决定积极推行“太阳能房屋计划”,到2010年,在50万套房屋中安装太阳能产品,其中德国10万套。
  德国还建造了“零能耗”住房,所需能量100%靠太阳能。零能耗住房向南开放的平面被设计成扇形平面,可以获得很高的太阳能辐射能,墙面采用储热能力较好的灰砂砖、隔热材料和装饰材料。阳光透过保温材料,热量在灰砂砖墙中存储起来。白天,房屋通过窗户由太阳来加热,夜间则通过隔热材料和灰砂砖墙来加热。
  法国国家实用技术研究所最近发明了一种建筑外墙玻璃兼太阳能热水器产品,这种一体化产品是一种双层中空玻璃,其中40%的面积是透明的,余下的部分被盘旋状的可以通水的铜管及银反射管所覆盖,覆盖物位于玻璃内层。这种双层中空玻璃可以吸收太阳能,并利用它把水加热。对于一个大楼来说,仅仅利用建筑外墙玻璃,就能把热水问题解决,每年可以节省大量的电力和煤气。因此,具有很强的市场竞争力。
  丹麦北部奥尔胡斯市的塔首地区,有一个闻名遐迩的“日与风”住宅区。那里的建筑新颖独特,几乎所有房屋的门窗都朝南开,屋顶与地面成45度角,南面窗户极多,北面窗户很少,担当整个住宅区采暖重任的是一座650平方米的太阳能集热器和一个天然气供暖中心,其太阳能集热器使这一住宅区节约了28%的能源。
  奥地利维也纳新近建成了一个名叫“利奥波德城”住宅区,由狭长的9层高的公寓楼组成。这些楼房的向阳面有宽大的窗户和阳台,背阴面却只有射击孔大的小窗户,向阳面高大的窗户可使室内获得大量阳光,在寒冷的季节里提供室内供暖。而背阴面的小窗户有很好的隔热作用,同时,对住宅后面车辆来往的商业区也有很好的隔音效果。而各楼房之间通常要修建通道的地方,现在开辟成了广阔、安静、公园般的绿色园区。这种公寓的耗能比传统住宅楼低50%多,在冬天,可节约大量采暖能耗。
  瑞士科学家发明了一种可利用太阳能发电的住宅用窗玻璃,其发电原理,类似植物叶片的光合作用。这种玻璃的结构很象树叶,是夹心式的,含有捕捉光能的涂料及半导体物质。当光线激发涂料层中的电子,经过定向传递,便产生电流。其光电转化率为10%以上,每平方米可发电150瓦左右,虽与普通太阳能电池差不多,但其成本只有太阳能电池的1/5,因此,有着很好的使用价值和广阔的发展前景。
来源:太阳能联盟网