为什么太阳能利用与建筑一体化是建筑节能的重要体现

因为它具有以下优点：(1)可以有效地利用太阳能，可以做到低成本高效益，还可以减少商品能源的消耗，缓解能源的供需矛盾，是建筑节能的重要途径；(2)建筑的使用功能与太阳能设施有机结合在一起，形成了多功能的建筑构件，巧妙高效地利用建筑空间；(3)设计的同时进行施工，可以减轻建筑荷载，降低造价，还可以防止后期安装对用户生活造成不便和对建筑结构的损害；(4)形成统一协调的建筑形式，太阳能设施构件化和建筑融合为一体，构造合理，形成完整统一的建筑外观；(5)我国的太阳能资源很丰富，太阳能与建筑一体化为太阳能利用产业的发展开辟了广阔的应用前景。国在太阳能热利用领域拓展，特别是把太阳能全面导入建筑领域，是全球一大特色，这符合了我国的城市化发展的国情。

目前，我国每年有接近20亿平方米的建筑竣工，70％左右是住宅建筑，在既有建筑中，99％是高能耗建筑，用电高峰期耗电量相当于10个三峡水电站满负荷输出。

因此，从建筑入手，大力推进节能减排是可行的。

国内建筑节能的现状及太阳能应用

简介： 本文论述了太阳能建筑的定义及其在我国住宅建设中的意义，探讨了住宅建设中影响太阳能建筑发展的相关因素，指出大阳能建筑将成为节能省地型住宅建设的重要途径。 　随着我国国民经济和人民生活水平的持续快速发展，能源问题与环境问题一样，已经成为影响中国经济和谐发展的关键因素。

我国加入《京都议定书》条约，中央政府对于节能省地住宅的高度重视，以及中国第一部《可再生能源法》的提前出台，等等信息表明我国住宅建设及其相关的能源问题已经成为全局问题。

太阳能建筑将在调整住宅能耗结构、保障建筑能源安全，降低温室气体排放、保护大气环境，解决农村和偏远地区用能、提高国民生活质量，以及推进和实施我国住宅产业化政策等诸多方面产生积极的影响。 1、太阳能建筑的定义传统意义上的太阳能建筑指经设计能直接利用太阳能进行采暖或空调的建筑。比较成熟的是通过太阳能的光热利用，在冬季对室内空气进行加热的太阳能采暖建筑，一般分为主动式和被动式两大类。随着太阳能利用科技水平的不断提高，太阳能建筑已经从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，其技术含量更高，内涵更丰富，适用范围更广。

生态建筑、绿色建筑、节能建筑、低能耗建筑、健康建筑以及我国的康居示范工程等等，都重视太阳能的利用。准确定义太阳能建筑很困难，但从国际和国内的研究和实践经验来看，太阳能建筑(Solar Buildings)至少应该包含以下几个层面的内涵：太阳能建筑的目标是尽可能的充分利用太阳能来满足建筑能耗和健康环境的需求，降低常规能源在建筑能耗中的比例；太阳能建筑的实施是今寿命周期的，应体现在建筑物策划、设计、建造、使用、维护以及改造等活动中；太阳能建筑的推广应因地制宜，针对区域气候特征、经济发达程度以及建筑使用特征等因素，采用适宜的建筑技术和太阳能技术；太阳能建筑的发展应基于综合的、多角度的比较，包括生态设计、建筑节能、投资平衡、复合其它可再生能源、选择配套的常规能源等；太阳能建筑的研究是不断发展的，不仅包括应用理论和计算方法，还应向能效评价、工程实测等多方面深入。显然，以太阳能提供的能源在建筑使用能耗中所占比例来定义太阳能建筑是符合社会和技术发展现状的。

但目前的研究还不深入，正在开展的太阳能建筑量化指标与评价体系的研究工作显然非常必要。我国在太阳能建筑领域进行了长期的、积极的研究与实践。各级政府、太阳能企业、科研院所、设计单位以及开发商等不同利益团体在不同层面、不同行业、不同范围内做了大量细致的工作。

其中技术最成熟、应用范围最广泛、产业化发展最兴旺的是家用太阳热水器(系统)、被动式采暖(太阳房)和被动通风技术，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，同时也表明跨行业、跨领域的应用研究尤为迫切。 2、太阳能建筑的理念高效利用太阳能提供住宅建筑的复合能量系统，以满足住宅的使用功能需求以及安全、便利、舒适、健康的环境需求，是发展太阳能建筑的目标。因此，太阳能建筑不仅关注光热、光伏等现代科技与住宅建筑的和谐应用，而且更加关注生态设计理念的传播和传统被动太阳能建筑理念的提升。

全方位的被动设计理念指不采用特殊的机械设备，而是利用辐射、对流和传导使热能自然流经建筑物，并通过建筑物本身的性能控制热能流向，从而得到采暖或制冷的效果。其显著的特征是，建筑物本身作为系统的组成部件，不但反映了当地的气候特点，而且在适应自然环境的同时充分利用了自然环境的潜能，目的是全面解决建筑设计固有的问题。包括：最大限度地利用自然采光，降低人工照明的能耗，改善住宅室内光环境，满足生理和心理上的健康需求。充分利用并控制住宅的日照环境，保证居室卫生、改善居室小气候、提高舒适度。

例如，采用建筑遮阳设计，以减少炎热夏季的阳光直射(对深圳地区的建筑节能模拟测试显示，建筑遮阳可减少夏季空调能耗23—32％）；按照被动采暖设计，能够充分利用寒冷冬季的太阳直射和辐射能量；创造宜人的建筑光影环境，以暗合和尊重人体的生物节奏；等等。应用最多的活动外遮阳设施不但可以达到上述目标，而且还能够创造丰富的建筑肌理形象。提高绿化率，减少硬质地面。夏季住区环境温度升高一度，建筑制冷能耗增加10％因此，合理的规划不仅要保证住宅的合理朝向和间距，还要保证住区的绿化率和绿化均匀度，从而达到建筑遮阳、降低环境温度的目的。

另外，落叶乔木的冬夏变化，住区水环境的合理设计，同样改变着建筑的外部热环境。因此，回归自然的山水园林景观容易受市场追捧。加强建筑的保温隔热，这是现代住宅建筑充分利用太阳能的前提条件，同时也有利于创造舒适健康的室内热环境。优化建筑布局，提高住区的风环境质量，达到夏季通风良好。

而在冬季，住区局部最大风速不超过5m／s，建筑物前后压差不大于5Pa，减少冷风渗透。充分利用自然通风排除室内污浊空气，改善室内环境，保证人与自然交往的心理需求。由于住宅建筑进深较浅，一般多利用风压获得自然通风。

全方位的被动设计方法还包括，住宅屋顶形状和材料选择、屋顶和地下室的换气构造、墙体材料和性能的控制、屋顶冷却等等。利用太阳能光热、光伏技术除了提供稳定的生活热水供应、制冷与采暖以及电力供应外，还应为住宅提供“值班环境”用能。如采用全自动运行的太阳能通风采暖技术，可以保证无人居住时的室内基本环境质量。

当然包括风力发电、地源热泵等可再生能源的应用从更大范畴而言，也可以归纳到太阳能的应用。例如，地表浅层收集了47％的太阳能量，从而成为巨大的太阳能集热器。 3、太阳能建筑在节能省地型住宅建设中的重要作用3．1是调整住宅建筑能耗结构、保障能源安全的现实需求2000年的统计结果表明，尽管我国民用建筑的整体舒适度低于世界各发达国家，但我国的建筑能耗已经占到当年全社会终端能源消耗的27．8％，接近发达国家(1／3左右)的水平，采暖和空调为主的建筑能耗已占10％以上。因此，在我国《可再生能源法》的编制报告中指出，到2010年可再生能源利用量不低于全国能源消费总量5％，2020年可再生能源利用量不低于全国能源消费总量10%。

我国具有丰富的太阳能资源，年日照时数在2200小时以上地区约占国土面积的2／3以上。对太阳能应用的预测结果为，在正常发展和生态驱动发展两种模式下，2050年我国太阳能利用在总能源供给中分别达到4．7%和10%显然，太阳能建筑将在调整建筑能耗结构、保障能源安全的现实需求和心理需求等方面发挥积极作用。3．2将大大降低温室气体排放和大气环境保护方面的压力有关资料显示，世界各国建筑能耗中排放的C02约占全球排放总量的l／3。

其中，住宅约占2／3。事实上，我国目前约90％的二氧化硫和氮氧化物排放来自化石能源的生产和消费。大气污染物造成的酸雨、呼吸道疾病等已经严重威胁经济发展和人体健康。对我国未来C02减排的潜力估计是，到2010年以后，太阳能利用对减排开始有较明显作用，2020年以后开始有较显著作用。

太阳能在建筑中的应用

传统意义上的太阳能建筑指经设计能直接利用太阳能进行采暖或空调的建筑。比较成熟的是通过太阳能的光热利用，在冬季对室内空气进行加热的太阳能采暖建筑。

随着太阳能利用科技水平的不断提高，太阳能建筑已经从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，其技术含量更高，内涵更丰富，适用范围更广。

太阳能建筑在中国已经历了几十年的发展。最初的太阳能建筑为中国五六十年代的太阳房，主要采用被动技术，通过被动设计满足人们的基本需求。现在，太阳能技术除被动技术外，还发展了主动技术，这主要表现在太阳能光热利用和太阳能光电利用两个方面。光热利用主要是用于采暖和制冷，根据利用温度的高低分为高温利用、中温利用和低温利用。

工程供热主要是太阳能高温利用，日常的生活热水供应主要是低温利用。太阳能光电技术主要是利用单晶硅或多晶硅将光能转化为电能，一般用于航天飞机、空间站或边远地区。太阳能建筑的光电利用，主要是用来实现太阳能照明。

太阳能光热技术在中国的应用非常广泛，具有良好的产业化和商业化基础。而太阳能光电技术，由于其较高的成本，还未像光热那么普及。 中国太阳能建筑发展环境日趋良好。

在中国，1998年5月29日签署加入《京都议定书》，2006年12月1日批准施行《可再生能源法》，2007年8月31日发布《中国可再生能源中长期发展规划》，2008年4月1日正式实施《节约能源法》，2008年10月1日开始实施《建筑节能条例》。“节能减排”、“节能省地”成为建筑行业点击率最高的词语之一。这一切都在向人们昭示：中国的房屋建设及其能源问题已成为中国社会的全局问题，太阳能建筑在中国的发展逐渐受到社会各界的广泛关注。

目前，江苏、山东、河北、海南、云南等省，北京、上海、深圳、大连等市已经在新建12层以下居住建筑以及办公建筑、学校、医院、宾馆等公共建筑中开始强制推行太阳能热水系统，因此，应用太阳能热水系统完全可以成为国家层面的建筑节能强制要求，从而让50%或65%的建筑节能目标包含更多的内涵。 在中国太阳能与建筑一体化技术已基本成熟的条件下，太阳能与建筑一体化是中国太阳能利用行业发展的必然趋势。中国政府对CO2减排国际义务的承诺和科学发展观的落实，以及不断加强的建筑节能全民意识和日益成熟的房地产市场环境，促进了建筑节能完整利益链与市场化运行机制的形成，为建筑利用太阳能提供了良好机遇。可以肯定，未来的建筑市场将是节能减排的市场，太阳能建筑将迎来快速发展的春天。

如何将居住区建筑布局与太阳能的利用相结合

被动式节能屋（德语：Passivhaus[1] ）又可译为被动式房屋，是基于被动式设计而建造的节能建筑物。被动式房屋可以用非常小的能耗将室内调节到合适的温度，非常环保。

1被动式房屋不仅适用于住宅，还适用于办公建筑、学校、幼儿园、超市等。

被动式房屋的概念最早源于瑞典隆德大学的Bo Adamson教授和德国被动式房屋研究所[2] （Passivhaus Institut）的Wolfgang Feist博士[2] 在1988年5月的一次讨论。通过一系列的研究和德国黑森州政府的资助，被动式房屋的概念逐步确立起来。[3] 1990年最早的一批被动式房屋在德国达姆施塔特建成。1996年（Passivhaus-Institut）在达姆施塔特成立[2] ，致力于推广和规范被动式房屋的标准。

此后有越来越多的被动式房屋落成。2、19世纪70年代，建筑师和科学家就开始研究零能耗的房屋，把能耗降到零是十分苛刻的，尽管从理论的角度它是可行的，但是因为极高的造价和复杂的工艺，至今为止还只是停留在科研项目层面。低能耗建筑（供热能源需求用量< 70 kWh/m2a），因其优越的性能价格比，所以很快的普及开来。

随着节能的需求更为迫切，被动式节能屋发展开来。如果把被动式节能屋结合上更多的太阳能发电设备，那么也就实现了“零能耗”的房屋，因为没有谁愿意住在一个没有冰箱和电视的房子里。3、截止至2010年，仅在德国就有13000多座被动式节能屋投入了使用（2012年全世界有37000座），有独栋房屋、公寓、学校、办公楼、游泳馆等。

特别是多层建筑，更能体现它的优势，例如位于Innsbruck的能容纳354个住户的“Lodenareal”项目，是世界上最大的被动建筑。位于Innsbruck的“Lodenareal”项目4、被动房屋的基本原则就是能效。杰出的保温墙体、创新的门窗技术、高效的建筑通风、电器节能都是解决能效的基础。