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建筑采暖:盘点欧美住宅太阳能节能技术

2014-01-22 10:26
龙凰
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  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。

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