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1、会计学1太阳能利用太阳能利用(lyng)及构造及构造第一页，共65页。n n人类利用太阳能已有人类利用太阳能已有人类利用太阳能已有人类利用太阳能已有30003000多年的历史。多年的历史。多年的历史。多年的历史。n n传说阿基米德曾经利用聚光镜反射阳光传说阿基米德曾经利用聚光镜反射阳光传说阿基米德曾经利用聚光镜反射阳光传说阿基米德曾经利用聚光镜反射阳光(ynggung)(ynggung)，烧毁了来犯的敌舰。，烧毁了来犯的敌舰。，烧毁了来犯的敌舰。，烧毁了来犯的敌舰。n n将太阳能作为一种能源和动力加以利用，将太阳能作为一种能源和动力加以利用，将太阳能作为一种能源和动力加以利用，将太阳能作为一种
2、能源和动力加以利用，只有只有只有只有300300多年的历史。真正将太阳能作为多年的历史。真正将太阳能作为多年的历史。真正将太阳能作为多年的历史。真正将太阳能作为“近期急需的补充能源近期急需的补充能源近期急需的补充能源近期急需的补充能源”，“未来能源结构未来能源结构未来能源结构未来能源结构的基础的基础的基础的基础”，则是近来的事。，则是近来的事。，则是近来的事。，则是近来的事。历史(lsh)第2页/共65页第二页，共65页。近代太阳能利用历史可以从近代太阳能利用历史可以从1615年法国工程师所罗门年法国工程师所罗门德德考克斯在世界上发明第一台太阳考克斯在世界上发明第一台太阳能驱动的发动机算起。该
3、发明是能驱动的发动机算起。该发明是一台利用太阳能加热空气使其膨一台利用太阳能加热空气使其膨胀作功而抽水的机器。胀作功而抽水的机器。在在1615年年1900年之间，年之间，世界上又研制成多台太阳能动力世界上又研制成多台太阳能动力装置和一些其它太阳能装置。这装置和一些其它太阳能装置。这些动力装置几乎全部采用聚光方些动力装置几乎全部采用聚光方式采集式采集(cij)阳光，发动机功阳光，发动机功率率 不大，工质主要是水蒸汽，不大，工质主要是水蒸汽，价格昂贵，实用价值不大，大部价格昂贵，实用价值不大，大部分为太阳能爱好者个人研究制造。分为太阳能爱好者个人研究制造。第3页/共65页第三页，共65页。第一阶段
4、（第一阶段（1900-1920）起步）起步(qb)第二阶段（第二阶段（1920-1945）低潮）低潮(dcho)第三阶段（第三阶段（1945-1965）发展）发展(fzhn)第四阶段（第四阶段（1965-1973）停滞不前）停滞不前第五阶段（第五阶段（1973-1980）大发展）大发展第六阶段（第六阶段（1980-1992）再次停滞）再次停滞第七阶段（第七阶段（1992-至今）走出低谷至今）走出低谷 20世纪的世纪的100年间，太阳能科技发展历史大年间，太阳能科技发展历史大体可分为七个阶段，下面分别予以介绍。体可分为七个阶段，下面分别予以介绍。第4页/共65页第四页，共65页。第一阶段第一阶段
5、(1900-1920)在这一阶段，世界上太阳能在这一阶段，世界上太阳能研究的重点仍是太阳能动力装置，研究的重点仍是太阳能动力装置，但采用的聚光方式多样化，且开但采用的聚光方式多样化，且开始采用平板集热器和低沸点工质，始采用平板集热器和低沸点工质，装置逐渐扩大装置逐渐扩大(kud)，最大输出，最大输出功率达功率达73.64kW，实用目的比较，实用目的比较明确，造价仍然很高。明确，造价仍然很高。1901年，在美国加州建成一年，在美国加州建成一台太阳能抽水装置，采用截头圆台太阳能抽水装置，采用截头圆锥聚光器，功率锥聚光器，功率7.36kW。1902-1908年，在美国建造了五套双循年，在美国建造了五
6、套双循环太阳能发动机，采用平板集热环太阳能发动机，采用平板集热器和低沸点工质。器和低沸点工质。1913年，在埃年，在埃及开罗以南建成一台由及开罗以南建成一台由5个抛物槽个抛物槽镜组成的太阳能水泵，每个长镜组成的太阳能水泵，每个长62.5m，宽，宽4m，总采光面积达，总采光面积达1250m2 第5页/共65页第五页，共65页。第二阶段（第二阶段（1920-1945）在这在这20多年中，太阳能研究工作多年中，太阳能研究工作处于低潮，参加研究工作的人数和研处于低潮，参加研究工作的人数和研究项目大为减少，其原因与矿物究项目大为减少，其原因与矿物(kungw)燃料的大量开发利用和发生燃料的大量开发利用和
7、发生第二次世界大战（第二次世界大战（1935-1945）有关，）有关，而太阳能又不能解决当时对能源的急而太阳能又不能解决当时对能源的急需，因此使太阳能研究工作逐渐受到需，因此使太阳能研究工作逐渐受到冷落。冷落。第6页/共65页第六页，共65页。第三阶段（第三阶段（1945-1965）在第二次世界大战结束后的20年中，一些有远见的人士已经注意到石油和天然气资源正在迅速减少，呼吁人们重视(zhngsh)这一问题，从而逐渐推动了太阳能研究工作的恢复和开展，并且成立太阳能学术组织，举办学术交流和展览会，再次兴起太阳能研究热潮。第7页/共65页第七页，共65页。在这一阶段，太阳能研究(ynji)工作取得
8、一些重大进展，比较突出的有：1955年，以色列泰伯等在第一次年，以色列泰伯等在第一次国际太阳热科学会议上提出选择性涂国际太阳热科学会议上提出选择性涂层的基础理论，并研制成实用的黑镍层的基础理论，并研制成实用的黑镍等选择性涂层，为高效集热器的发展等选择性涂层，为高效集热器的发展创造了条件创造了条件 1952年，法国国家研究年，法国国家研究(ynji)中心在比利牛斯山东部建成一座功率中心在比利牛斯山东部建成一座功率为为50kW的太阳炉。的太阳炉。第8页/共65页第八页，共65页。1954年，美国贝尔实验室研制成实用型硅太阳电池，为光伏发电大规模应用奠定了基础。1960年，在美国佛罗里达建成世界上第
9、一套用平板集热器供热的氨-水吸收式空调系统，制冷能力为5冷吨。1961年，一台带有石英(shyng)窗的斯特林发动机问世。第9页/共65页第九页，共65页。在这一阶段里，加强了太阳能基础理论和基础材料的研究，取得了如太阳选择性涂层和硅太阳电池等技术上的重大突破。平板(pngbn)集热器有了很大的发展，技术上逐渐成熟。太阳能吸收式空调的研究取得进展，建成一批实验性太阳房。对难度较大的斯特林发动机和塔式太阳能热发电技术进行了初步研究。第10页/共65页第十页，共65页。第四阶段第四阶段(1965-1973）这一阶段，太阳能的研究工作停滞不前，主要原因是太阳能利用技术(jsh)处于成长阶段，尚不成熟
10、，并且投资大，效果不理想，难以与常规能源竞争，因而得不到公众、企业和政府的重视和支持。第五阶段（1973-1980）自从石油在世界能源结构中担当主角之后，石油就成了左右经济和决定一个国家生死存亡、发展和衰退的关键因素。1973年10月爆发中东战争引起“石油危机”.第11页/共65页第十一页，共65页。这次“危机”在客观上使人们认识到：现有的能源结构必须彻底改变，应加速向未来能源结构过渡。从而使许多国家，尤其是工业发达国家，重新加强了对太阳能及其它可再生能源技术发展的支持，在世界上再次兴起了开发利用太阳能热.这一时期，太阳能开发利用工作(gngzu)处于前所未有的大发展时期，具有以下特点：第12
11、页/共65页第十二页，共65页。1.、各国加强了太阳能研究工作的计划性，不少国家制定、各国加强了太阳能研究工作的计划性，不少国家制定了近期和远期阳光计划。开发利用太阳能成为政府行为，了近期和远期阳光计划。开发利用太阳能成为政府行为，支持力度大大加强。国际间的合作十分活跃，一些第三支持力度大大加强。国际间的合作十分活跃，一些第三世界国家开始积极参与太阳能开发利用工作。世界国家开始积极参与太阳能开发利用工作。2.、研究领域不断扩大，研究工作日益深入，取得一批较、研究领域不断扩大，研究工作日益深入，取得一批较大成果，如大成果，如CPC、真空集热管、非晶硅太阳电池、真空集热管、非晶硅太阳电池、光解光解
12、水制氢、太阳能热发电等。水制氢、太阳能热发电等。3.、各国制定的太阳能发展计划，普遍存在要求过高、过、各国制定的太阳能发展计划，普遍存在要求过高、过急问题，对实施过程中的困难估计不足，希望在较短的急问题，对实施过程中的困难估计不足，希望在较短的时间内取代矿物能源时间内取代矿物能源(nngyun)，实现大规模利用太阳，实现大规模利用太阳能。能。4.、太阳热水器、太阳电他等产品开始实现商业化，太阳、太阳热水器、太阳电他等产品开始实现商业化，太阳能产业初步建立，但规模较小，经济效益尚不理想能产业初步建立，但规模较小，经济效益尚不理想 第13页/共65页第十三页，共65页。第六阶段第六阶段(jidun
13、)（1980-1992）格居高不下，缺乏竞争力；太阳能技术(jsh)没有重大突破，提高效率和降低成本的目标没有实现，以致动摇了一些人开发70年代兴起的开发利用太阳能热潮，进入80年代后不久开始落潮，逐渐进入低谷。原因：世界石油价格大幅度回落，而太阳能产品价利用太阳能的信心；核电发展较快，对太阳能的发展起到了一定的抑制作用。第14页/共65页第十四页，共65页。第七阶段第七阶段(jidun)（1992-至今）至今）由于大量燃烧矿物能源，造成了全球性的环境污染和由于大量燃烧矿物能源，造成了全球性的环境污染和生态破坏，对人类的生存和发展构成威胁。生态破坏，对人类的生存和发展构成威胁。19921992
14、年联合年联合国在巴西召开国在巴西召开“世界环境与发展大会世界环境与发展大会”这次会议这次会议(huy)(huy)之后，世界各国加强了清洁能源技术的开发，将利用太之后，世界各国加强了清洁能源技术的开发，将利用太阳能与环境保护结合在阳能与环境保护结合在 一起，使太阳能利用工作走出低一起，使太阳能利用工作走出低谷，逐渐得到加强。谷，逐渐得到加强。1992 1992年以后，世界太阳能利用又进入一个发展期，年以后，世界太阳能利用又进入一个发展期，其特点是：其特点是：第15页/共65页第十五页，共65页。太阳能利用太阳能利用(lyng)与世界可持续发展和环境保护与世界可持续发展和环境保护紧密结合，全球共同
15、行动，为实现世界太阳能发展战紧密结合，全球共同行动，为实现世界太阳能发展战略而努力；略而努力；太阳能发展目标明确，重点突出，措施得力，保太阳能发展目标明确，重点突出，措施得力，保证太阳能事业的长期发展；证太阳能事业的长期发展；在加大太阳能研究开发力度的同时，注意科技成果在加大太阳能研究开发力度的同时，注意科技成果转化为生产力，发展太阳能产业，加速商业化进程，转化为生产力，发展太阳能产业，加速商业化进程，扩大太阳能利用扩大太阳能利用(lyng)领域和规模，经济效益逐渐领域和规模，经济效益逐渐提高；国际太阳能领域的合作空前活跃，规模扩大，提高；国际太阳能领域的合作空前活跃，规模扩大，效果明显。效果
16、明显。第16页/共65页第十六页，共65页。现状现状(xinzhung)七十年代以来，特别是进入九十年代，迫于能源与环保的双重压力，七十年代以来，特别是进入九十年代，迫于能源与环保的双重压力，世界上许多世界上许多(x(x du)du)国家掀起了开发利用太阳能的热潮，开发利用太国家掀起了开发利用太阳能的热潮，开发利用太阳能成为各国制定可持续发展战略的重要内容。阳能成为各国制定可持续发展战略的重要内容。太阳能利用技术在研究开发、商业化生产、市场开拓方面都获得了太阳能利用技术在研究开发、商业化生产、市场开拓方面都获得了长足发展，成为世界快速、稳定发展的新兴产业之一。长足发展，成为世界快速、稳定发展的
17、新兴产业之一。包括太阳能在内的可再生能源在下世纪将会发前所未有的速度发展，包括太阳能在内的可再生能源在下世纪将会发前所未有的速度发展，逐步成为人类的基础能源之一。逐步成为人类的基础能源之一。据预测，到本世纪中叶可再生能源在世界能源结构中将占到据预测，到本世纪中叶可再生能源在世界能源结构中将占到50%50%以上。以上。第17页/共65页第十七页，共65页。未来世界能源结构未来世界能源结构(jigu)变化与预测变化与预测第18页/共65页第十八页，共65页。光伏产业市场将逐步由边远地区和农村的补充光伏产业市场将逐步由边远地区和农村的补充(bchng)能源向全社会的替代能源过渡。预测到下世纪中叶，太
18、阳能能源向全社会的替代能源过渡。预测到下世纪中叶，太阳能光伏发电将达到世界发电量的光伏发电将达到世界发电量的15%-20%。光伏工业发展的。光伏工业发展的特点是：产量增加，转换效率提高，成本降低，特点是：产量增加，转换效率提高，成本降低，应用领域应用领域不断扩大。目前，世界太阳能电池年产量已超过不断扩大。目前，世界太阳能电池年产量已超过150MW，太阳能电池的平均效率为太阳能电池的平均效率为15%，最高已接近，最高已接近 30%。光伏。光伏系统电价成本已接近系统电价成本已接近11美分美分/千瓦时。千瓦时。太阳能光伏技术发展太阳能光伏技术发展(fzhn)现状：现状：生生产产量量MW安安装装量量/
19、KW第19页/共65页第十九页，共65页。太阳能光热技术发展现状：太阳能光热技术发展现状：太阳能热利用是可再生能源技术领域商业化程度太阳能热利用是可再生能源技术领域商业化程度最高、推广应用最普遍的技术之一。最高、推广应用最普遍的技术之一。1998年世界太阳年世界太阳能热能热 水器的总保有量约水器的总保有量约5400万平方米。万平方米。按照人均使用太阳能热水器面积，塞浦路斯和以按照人均使用太阳能热水器面积，塞浦路斯和以色列居世界一、二位，分别色列居世界一、二位，分别(fnbi)为为1平方米人和平方米人和O7 平方米人。日本有平方米人。日本有2O的家庭使用太阳能热水的家庭使用太阳能热水器，以色列有
20、器，以色列有80的家庭使用太阳能热水器。的家庭使用太阳能热水器。20多年多年来，太阳能热水器在我国得到了快速发展和推广应用。来，太阳能热水器在我国得到了快速发展和推广应用。7O年代后期开始开发家用热水器。目前全国有年代后期开始开发家用热水器。目前全国有5OO多多个热水器生产厂家，个热水器生产厂家，1998年的产量约年的产量约400万平方米，总万平方米，总安装量约安装量约1400万平方米，产量及销量均占世界第一位。万平方米，产量及销量均占世界第一位。第20页/共65页第二十页，共65页。德国的太阳能建筑德国的太阳能建筑德国的太阳能建筑德国的太阳能建筑(乡村或别墅乡村或别墅乡村或别墅乡村或别墅(b
21、ish)(bish)利用）利用）利用）利用）l32户,3826m2,连接(linji)到区域热网l外围护结构:0.11KW/(m2);l三层玻璃l0.83KW/(m2)l机械通风l热回收80%l区域供热15kWh/(m2a)国内外太阳利用的典型(dinxng)案例第21页/共65页第二十一页，共65页。太阳能建筑太阳能建筑太阳能建筑太阳能建筑(jinzh)(jinzh)在瑞典在瑞典在瑞典在瑞典 l20户2400m2，l纬度57.4oNl维护结构:48cm(0.1KW/m2)，l地板(dbn)25cm.l三层玻璃0.85KW/m2l5m2太阳能集热l通风热回收80%l区域供热900Welec.l
22、与风力发电厂相连l国内外太阳(tiyng)利用的典型案例第22页/共65页第二十二页，共65页。太阳能建筑太阳能建筑太阳能建筑太阳能建筑(jinzh)-(jinzh)-西班牙西班牙西班牙西班牙 巴塞罗那巴塞罗那巴塞罗那巴塞罗那n n3000 m23000 m2，自然采光，围护结构，自然采光，围护结构 0.45 KW/0.45 KW/m2 m2 n n10 kWp 10 kWp 光电利用光电利用,24 m2,24 m2 光热利用光热利用n n自然通风自然通风n n溴化锂除湿溴化锂除湿n n天花板天花板/内墙内墙 辐射辐射(fsh)(fsh)制冷制冷n n雨水收集雨水收集国内外太阳利用(lyng)
23、的典型案例第23页/共65页第二十三页，共65页。国内外太阳利用的典型国内外太阳利用的典型国内外太阳利用的典型国内外太阳利用的典型(di(di nxng)nxng)案例案例案例案例中德合作中德合作中德合作中德合作(hzu)(hzu)太阳能建筑太阳能建筑太阳能建筑太阳能建筑建筑技术与建筑艺术的结合建筑技术与建筑艺术的结合建筑技术与建筑艺术的结合建筑技术与建筑艺术的结合集热管镶嵌(xingqin)在波浪型的屋顶飘板上遮阳功能的太阳能电池板可旋转的太阳能电池板第24页/共65页第二十四页，共65页。中中中中-荷合作荷合作荷合作荷合作(hzu)(hzu)太阳能建筑太阳能建筑太阳能建筑太阳能建筑综合解决
24、方案综合解决方案综合解决方案综合解决方案The Solar International Communication Center太阳能国际交流中心太阳能国际交流中心(zhngxn)国内外太阳利用的典型(dinxng)案例第25页/共65页第二十五页，共65页。上海世博会中华上海世博会中华(Zhnghu)馆馆国内外太阳利用(lyng)的典型案例中国馆的60.6米观景平台四周(szhu)挑檐的中央部位采用双面透光中空双玻单晶硅组件，每边88块，共352块，铺设面积约1000平方米，使太阳电池组件成为整体建筑中不可分割的建筑构件和建筑材料。第26页/共65页第二十六页，共65页。上海世博会光伏发电项
25、目上海世博会光伏发电项目并网并网 中国馆中国馆 312KWP 主题馆主题馆 2825KWP 城市未来馆城市未来馆 520KWP 世博中心世博中心 1004KWP 合计合计 4661KWP离网：日本、比利时、瑞士、伦敦零碳馆、离网：日本、比利时、瑞士、伦敦零碳馆、马德里馆、阿尔萨斯馆、汉堡馆、马德里馆、阿尔萨斯馆、汉堡馆、通信通信(tng xn)馆、沪上生态家等。馆、沪上生态家等。国内外太阳利用的典型(dinxng)案例第27页/共65页第二十七页，共65页。上海世博会主题上海世博会主题(zht)馆馆国内外太阳(tiyng)利用的典型案例主题馆将主要反映当今世界快速城市化和城市人口加速增长背景下
26、的地球、城市、人三者之间的关联和互动。该建筑291米220米的巨大屋面为太阳能光伏发电系统(xtng)的规模化应用提供了天然的场址条件。工程采用光伏建筑一体化设计，结合菱形屋面造型结构，建设太阳能光伏发电系统(xtng)，将重点展示太阳能光伏发电系统(xtng)的规模化应用和建筑一体化的设计理念。第28页/共65页第二十八页，共65页。上海世博会城市上海世博会城市(chngsh)未来未来馆馆国内外太阳(tiyng)利用的典型案例第29页/共65页第二十九页，共65页。上海世博会上海世博会国内外太阳利用的典型(dinxng)案例第30页/共65页第三十页，共65页。上海世博会太阳能利用上海世博会
27、太阳能利用(lyng)样板房样板房国内外太阳利用的典型(dinxng)案例第31页/共65页第三十一页，共65页。上海世博会光热利用上海世博会光热利用世博中心：太阳能热水系统世博中心：太阳能热水系统世博村：世博村：分体式间接换热热水器分体式间接换热热水器上海企业联合馆：低温热水发电上海企业联合馆：低温热水发电(fdin)系统系统中国过馆：中高温聚光型集热器中国过馆：中高温聚光型集热器马德里馆：太阳能吸收式空调系统马德里馆：太阳能吸收式空调系统国内外太阳利用(lyng)的典型案例第32页/共65页第三十二页，共65页。n n被动式太阳能是指不借助风扇、泵和复杂的控制系统而对太阳能进行收集、储藏被
28、动式太阳能是指不借助风扇、泵和复杂的控制系统而对太阳能进行收集、储藏(ch(ch cng)cng)和再分配的系统。这种功能建立在对建筑设计的综合研究之上，那些建筑和再分配的系统。这种功能建立在对建筑设计的综合研究之上，那些建筑的基本要素，如窗、墙、楼板等都尽可能地负担着各种不同的功能。例如，墙不仅的基本要素，如窗、墙、楼板等都尽可能地负担着各种不同的功能。例如，墙不仅起支撑屋顶和围护的作用，还负担着热能的储存和释放作用。每一个被动式太阳能起支撑屋顶和围护的作用，还负担着热能的储存和释放作用。每一个被动式太阳能采暖系统至少要有两个构成要素：朝南的玻璃采集器和通常由砌块、岩石或水等保采暖系统至少要
29、有两个构成要素：朝南的玻璃采集器和通常由砌块、岩石或水等保温材料组成的能量储存构件。温材料组成的能量储存构件。n n根据这两个要素之间的关系，被动式太阳能系统主要的几种形式有：直接获取系统、根据这两个要素之间的关系，被动式太阳能系统主要的几种形式有：直接获取系统、图洛姆图洛姆(Trombe)(Trombe)保温墙、太阳室、屋顶水池、现代园艺温室等。保温墙、太阳室、屋顶水池、现代园艺温室等。被动式太阳能被动式太阳能第33页/共65页第三十三页，共65页。水墙水墙水墙水墙水的比热是4.18X103J/(kgK)，其他一般建筑材料(cilio)如砖，混凝土，土坯，木材等比热都在水的比热的1/5左右，
30、故用同质量的水贮热比其他材料(cilio)贮存的热量多，反过来要贮存一定的热量，所用水比其他材料(cilio)重量轻，这就是引起人们研究，发展水墙的主要原因。发展发展(fzhn)水墙的原因何在？水墙的原因何在？第34页/共65页第三十四页，共65页。水墙太阳能房示意图水墙太阳能房示意图如图是早在如图是早在20世纪世纪70年代美国年代美国steve bear住房试验的水墙太阳能房。住房试验的水墙太阳能房。水盛于钢桶内，外表有黑色吸热层，放在向阳单层玻璃窗后。玻璃窗水盛于钢桶内，外表有黑色吸热层，放在向阳单层玻璃窗后。玻璃窗外设有隔热盖板，冬季白天外设有隔热盖板，冬季白天(bi tin)放平可作为
31、反射板，将太阳辐射能反射到放平可作为反射板，将太阳辐射能反射到钢桶水墙上去，增加吸收热，冬夜则关上，减少热损失。夏季则相反，钢桶水墙上去，增加吸收热，冬夜则关上，减少热损失。夏季则相反，白天白天(bi tin)关上以减少进热，晚上打开，以便向外辐射降温。关上以减少进热，晚上打开，以便向外辐射降温。关于水墙的尺寸，颜色及材料的选择：关于水墙的尺寸，颜色及材料的选择：1.尺寸：一般水墙的容积可按太尺寸：一般水墙的容积可按太阳房的窗的玻璃面积乘以阳房的窗的玻璃面积乘以30cm左右来左右来进行估算。进行估算。2.颜色：水墙容器颜色：水墙容器(rngq)表面的颜色以表面的颜色以黑色最好，蓝色和红色容器黑
32、色最好，蓝色和红色容器(rngq)的吸热能的吸热能力比黑色容器力比黑色容器(rngq)分别少分别少5%-9%。3.材料一般可用金属和玻璃钢制材料一般可用金属和玻璃钢制成。容器成。容器(rngq)表面常做成螺纹的圆柱体，表面常做成螺纹的圆柱体，以增加刚度。以增加刚度。第35页/共65页第三十五页，共65页。水幕太阳能墙水幕太阳能墙:摆脱摆脱(bitu)对对空调的依赖空调的依赖 画面左侧为设置了循环画面左侧为设置了循环(xnhun)流水系统的玻璃外墙，右侧为太阳能外墙，墙上铺满鲜花和绿植流水系统的玻璃外墙，右侧为太阳能外墙，墙上铺满鲜花和绿植 第36页/共65页第三十六页，共65页。世博园阿尔萨斯
33、案例世博园阿尔萨斯案例(n l)馆的水幕玻璃馆的水幕玻璃 位于浦西世博园位于浦西世博园“城市最佳实践区城市最佳实践区”一角的阿尔萨斯案例馆，被青枝绿叶覆盖着，但这栋建一角的阿尔萨斯案例馆，被青枝绿叶覆盖着，但这栋建筑最新奇的不是绿墙，而是筑最新奇的不是绿墙，而是“水幕太阳能墙水幕太阳能墙”。“墙体墙体”包括三个层面，外层为太阳能电板和包括三个层面，外层为太阳能电板和第一层玻璃，中间层为密闭舱，第三层为水幕玻璃。水幕太阳能墙向世人展示了一种建筑第一层玻璃，中间层为密闭舱，第三层为水幕玻璃。水幕太阳能墙向世人展示了一种建筑本身具有的气候调节机制，尤其适用于冬冷夏热的地区。阿尔萨斯案例的原型是法国阿
34、尔本身具有的气候调节机制，尤其适用于冬冷夏热的地区。阿尔萨斯案例的原型是法国阿尔萨斯布克斯韦尔中学的太阳墙，在当地主要应用于冬季供暖。但考虑萨斯布克斯韦尔中学的太阳墙，在当地主要应用于冬季供暖。但考虑(kol)到上海夏季高温潮湿到上海夏季高温潮湿的气候特点，这一走进的气候特点，这一走进“城市最佳实践区城市最佳实践区”的案例又增添了夏季功能。太阳能水幕墙夏天运的案例又增添了夏季功能。太阳能水幕墙夏天运行时，密闭舱会打开。密闭舱中的空气和沿着立面往下流的水幕相连，加上太阳能墙产生行时，密闭舱会打开。密闭舱中的空气和沿着立面往下流的水幕相连，加上太阳能墙产生的阴影，起到给建筑降温的效果。利用太阳能水
35、幕墙的原理，可以在夏季有效降低室内温的阴影，起到给建筑降温的效果。利用太阳能水幕墙的原理，可以在夏季有效降低室内温度，在冬季补充室内温度，极大地降低对空调的依赖。常规空调是不是不够绿色环保？能度，在冬季补充室内温度，极大地降低对空调的依赖。常规空调是不是不够绿色环保？能否让建筑具有自动调温功能？在否让建筑具有自动调温功能？在2010 年上海世博会上，来自法国阿尔萨斯的案例给出了一年上海世博会上，来自法国阿尔萨斯的案例给出了一个肯定的答案。个肯定的答案。第37页/共65页第三十七页，共65页。充水墙充水墙 前面讲的水墙是用钢桶或钢管或塑料管盛水作为储热物质，与现砌特朗伯墙比，其优点是，第一次投资
36、减少，体积一定时储热容量较多，同时，采用较大的体积可能提高太阳能对年需热量供应的百分比。缺点是维修费较高，向墙内侧传热的延迟性较小，这是由于水有对流的缘故，致使室内温度较实心墙体时波动更大。前面讲的水墙是用钢桶或钢管或塑料管盛水作为储热物质，与现砌特朗伯墙比，其优点是，第一次投资减少，体积一定时储热容量较多，同时，采用较大的体积可能提高太阳能对年需热量供应的百分比。缺点是维修费较高，向墙内侧传热的延迟性较小，这是由于水有对流的缘故，致使室内温度较实心墙体时波动更大。为了获取实心墙与冲水墙两者的优点，研究人员进行了大量试验。最终确定采用总尺寸为为了获取实心墙与冲水墙两者的优点，研究人员进行了大量
37、试验。最终确定采用总尺寸为1200mm2400mm250mm 的混凝土水箱，箱壁厚为的混凝土水箱，箱壁厚为50mm，水盛在箱内密封塑料袋内，这种水墙称为特朗伯墙。有的设计者认为，将来这种墙应再厚些增大储热量，以便在长时阴云天气时保持墙体温度。，水盛在箱内密封塑料袋内，这种水墙称为特朗伯墙。有的设计者认为，将来这种墙应再厚些增大储热量，以便在长时阴云天气时保持墙体温度。能适合这种设想的一种做法是，采用预制混凝土空心板作为载水墙，水就盛在装于板空腔内的薄塑料管里。有一种空腔直径能适合这种设想的一种做法是，采用预制混凝土空心板作为载水墙，水就盛在装于板空腔内的薄塑料管里。有一种空腔直径250mm，厚
38、，厚300mm的板，差不多占墙体积的一般都是水，与实心混凝土墙比，储热容量增加了约的板，差不多占墙体积的一般都是水，与实心混凝土墙比，储热容量增加了约50%，比用混凝土墙空腔造价要少，又由于断面，比用混凝土墙空腔造价要少，又由于断面50%是混凝土，故比金属管冲水墙传热过墙的时间延迟较长，墙内侧温度波动较小。由于储热容量增大，就能从太阳能获取更多需要的热量。是混凝土，故比金属管冲水墙传热过墙的时间延迟较长，墙内侧温度波动较小。由于储热容量增大，就能从太阳能获取更多需要的热量。这种设想还需从技术和经济两方面进一步研究，混凝土技术方面可能存在的问题这种设想还需从技术和经济两方面进一步研究，混凝土技术
39、方面可能存在的问题(wnt)是，外侧表面与其相邻的混凝土是，外侧表面与其相邻的混凝土水内表面之间会产生较陡的温度梯度，最大温度可能达到水内表面之间会产生较陡的温度梯度，最大温度可能达到33度。总之这种设想很值得进一步研究。度。总之这种设想很值得进一步研究。第38页/共65页第三十八页，共65页。附加附加(fji)阳光间阳光间附加阳光间属一种多功能的房间，除了可作为一种集热设施外，还可以用来作为休息(xixi)、娱乐、养花、养鱼等的空间，是寒冬季节让人们有如置身于大自然中的一种室内环境，也是为其毗连的房间供热的一种有效设施。利用附加利用附加(fji)阳光间获得太阳能阳光间获得太阳能第39页/共6
40、5页第三十九页，共65页。附加阳光附加阳光(ynggung)间除最好能在墙面全部设置玻璃外，还应在毗连主房坡顶部分加设倾斜的玻璃。这样做可以大大增加集热量，但倾斜部分的玻璃擦洗比较困难。另外，当夏季时，如无适当的隔热措施，阳光间除最好能在墙面全部设置玻璃外，还应在毗连主房坡顶部分加设倾斜的玻璃。这样做可以大大增加集热量，但倾斜部分的玻璃擦洗比较困难。另外，当夏季时，如无适当的隔热措施，阳光(ynggung)间内的气温往往将变得过高。当冬季时，由于玻璃墙的保温能力非常差，如无适当的附加保温设施，则日落后的室内气温将会大幅度地下降。以上这些问题，必须在设计之前充分考虑，并应提出解决这些问题的具体措
41、施。间内的气温往往将变得过高。当冬季时，由于玻璃墙的保温能力非常差，如无适当的附加保温设施，则日落后的室内气温将会大幅度地下降。以上这些问题，必须在设计之前充分考虑，并应提出解决这些问题的具体措施。附加阳光间有以下优点：附加阳光间有以下优点：有附加阳光间的年度热损失只相当于无该阳光间的年度热损失的一半；有附加阳光间的年度热损失只相当于无该阳光间的年度热损失的一半；附加阳光间的管理比特朗伯墙简单；附加阳光间的管理比特朗伯墙简单；可以种花卉、果树，成为毗连种植可以种花卉、果树，成为毗连种植(zhngzh)温室，同时还可晒衣物；温室，同时还可晒衣物；开阔视野，舒畅心情；开阔视野，舒畅心情；夏季可开创
42、通风，并设窗帘等遮阳物，防止直射热。夏季可开创通风，并设窗帘等遮阳物，防止直射热。第40页/共65页第四十页，共65页。第41页/共65页第四十一页，共65页。我们针对北方农村民居使用火炕采暖的传统生活习惯，我们针对北方农村民居使用火炕采暖的传统生活习惯，设计了一种新型太阳炕系统。利用太阳能低温地板辐射采暖设计了一种新型太阳炕系统。利用太阳能低温地板辐射采暖技术改造传统火炕。在保持传统火炕风貌的同时，进一步提技术改造传统火炕。在保持传统火炕风貌的同时，进一步提高了采暖舒适度，消除了传统火炕固有的一些缺陷高了采暖舒适度，消除了传统火炕固有的一些缺陷(quxin)，赋予了其新的内涵，形成了一套太阳
43、能采暖、，赋予了其新的内涵，形成了一套太阳能采暖、热水双联供系统。是一次利用新技术对传统做法进行承扬的热水双联供系统。是一次利用新技术对传统做法进行承扬的新探索。新探索。太阳太阳(tiyng)炕系统炕系统第42页/共65页第四十二页，共65页。人居，生态，旅游获得技术人居，生态，旅游获得技术专项奖。专项奖。对传统火坑进行了创新的改造，对传统火坑进行了创新的改造，创造了太阳坑这种农村创造了太阳坑这种农村(nngcn)新型采暖新型采暖方式，受到了专家的一致好评。方式，受到了专家的一致好评。人居，生态人居，生态(shngti)，旅游，旅游第43页/共65页第四十三页，共65页。第44页/共65页第四
44、十四页，共65页。传统火炕一般将火炕与灶台相连，传统火炕一般将火炕与灶台相连，以植物秸秆，茅草及少量的煤为以植物秸秆，茅草及少量的煤为燃料，通过与炕相连的灶炊事产燃料，通过与炕相连的灶炊事产生的高温烟气引导到烟道中来加生的高温烟气引导到烟道中来加热炕体，使炕表面温度升高，以热炕体，使炕表面温度升高，以整个炕面作为散热面均匀地向室整个炕面作为散热面均匀地向室内辐射热量而达到取暖效果。随内辐射热量而达到取暖效果。随后，烟气从设于炕体另一端的烟后，烟气从设于炕体另一端的烟囱口排出。传统火炕构造简单，囱口排出。传统火炕构造简单，施工方便，采暖施工方便，采暖(cinun)效果好，深受人效果好，深受人们的
45、欢迎，是一种非常符合养生们的欢迎，是一种非常符合养生学的生态建筑做法。学的生态建筑做法。第45页/共65页第四十五页，共65页。太阳太阳(tiyng)炕透视图炕透视图结合现代的地板结合现代的地板辐射采暖辐射采暖(cinun)技术对技术对传统火炕形式进传统火炕形式进行再创新。行再创新。太阳能低温地板辐射采暖是一种以可再生能源太阳能低温地板辐射采暖是一种以可再生能源-太阳能作为热源，通过太阳能作为热源，通过(tnggu)敷设于地板中的盘管加热地板，敷设于地板中的盘管加热地板，利用辐射和对流对房间进行供暖的新型太阳能采暖系利用辐射和对流对房间进行供暖的新型太阳能采暖系统。因此，传统的火炕建造理念与太
46、阳能低温地板辐统。因此，传统的火炕建造理念与太阳能低温地板辐射采暖技术结合，由太阳能作为主要能源，辅以沼气射采暖技术结合，由太阳能作为主要能源，辅以沼气等其他辅助能源，在保留传统火炕采暖舒适性好等优等其他辅助能源，在保留传统火炕采暖舒适性好等优点的同时彻底克服了其存在的缺点，并增加了生活热点的同时彻底克服了其存在的缺点，并增加了生活热水供应等新的功能，形成了一种新型的采暖系统水供应等新的功能，形成了一种新型的采暖系统-太阳炕系统。太阳炕系统。第46页/共65页第四十六页，共65页。太阳太阳(tiyng)炕构造示意图炕构造示意图太阳炕是太阳炕系统的核心部件，由于太阳炕与低温太阳炕是太阳炕系统的核
47、心部件，由于太阳炕与低温地板辐射采暖的设计原理相似，因此我们在低温地板地板辐射采暖的设计原理相似，因此我们在低温地板辐射采暖构造的基础上，结合传统火炕的特点，进行辐射采暖构造的基础上，结合传统火炕的特点，进行太阳炕的构造设计。太阳炕的构造设计。太阳炕下部架空，可避免传统火炕因下部落地引起大量太阳炕下部架空，可避免传统火炕因下部落地引起大量热量向地面的散失以及地面寒气的上升，同时可以作为热量向地面的散失以及地面寒气的上升，同时可以作为储藏空间使用。储藏空间使用。结构层由传统火炕的土坯改成混凝土预制板，一方面增加结构层由传统火炕的土坯改成混凝土预制板，一方面增加了结构层的强度及耐久性，另一方面也大
48、大减少了施工量了结构层的强度及耐久性，另一方面也大大减少了施工量节约了时间。在混凝土预制板上部，节约了时间。在混凝土预制板上部，设有聚苯乙烯保温层和锡箔设有聚苯乙烯保温层和锡箔(xb)反射层，反射层，主要作用是加强太阳炕的保温性能，主要作用是加强太阳炕的保温性能，使热量尽量向炕面方向辐射。使热量尽量向炕面方向辐射。太阳炕的发热构件热水盘管敷设太阳炕的发热构件热水盘管敷设在结构层中。结构层采用泡沫水在结构层中。结构层采用泡沫水泥植物纤维复合板，该板是一种泥植物纤维复合板，该板是一种新型围护结构保温材料，在农村新型围护结构保温材料，在农村就地取材即可预制，也可现场发就地取材即可预制，也可现场发泡。
49、因此，安装时可采用现场发泡。因此，安装时可采用现场发泡的方式将太阳能热水管固定结泡的方式将太阳能热水管固定结构层中，施工速度快，保温蓄热构层中，施工速度快，保温蓄热效果好。效果好。第47页/共65页第四十七页，共65页。主动式太阳能利用主动式太阳能利用主动式太阳能利用主动式太阳能利用(lyng)(lyng)太阳能热水系统 早期最广泛的太阳能应用即用于将水加热，现今全世界已有数百万太阳能热水装置。太阳能热水系统主要元件包括收集器、储存装置及循环管路三部分。此外，可能还有辅助的能源(nngyun)装置（如电热器等）以供应无日照时使用，另外尚可能有强制循环用的水，以控制水位或控制电动部份或温度的装置
50、以及接到负载的管路等。第48页/共65页第四十八页，共65页。太阳太阳(tiyng)(tiyng)热水器热水器n n太阳热水器于1920年代即流行于美国的西南部地区。随着石油和电力价格的上升，更有效率的“太阳能热水器”和“太阳能热暖器”亦随之产生。在澳洲、日本、以色列、和前苏联于1970年代就已是普遍的使用(shyng)。于美国北部，每平方公尺的太阳能热接收器，每六个月可节省30.5公升的热气用的汽油，或是215千瓦小时的电力。第49页/共65页第四十九页，共65页。太阳能热水器太阳能热水器太阳能热水器太阳能热水器 太阳能热水器通常由平板集热器、蓄热水箱和连接管道组成。按太阳能热水器通常由平板