太陽能利用及構(gòu)造學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1太陽能利用太陽能利用(lyng)及構(gòu)造及構(gòu)造第一頁，共65頁。第2頁/共65頁第二頁，共65頁。 近代太陽能利用歷史可以近代太陽能利用歷史可以從從1615年法國工程師所羅門年法國工程師所羅門德德考克斯在世界上發(fā)明第一臺太陽考克斯在世界上發(fā)明第一臺太陽能驅(qū)動的發(fā)動機算起。該發(fā)明是能驅(qū)動的發(fā)動機算起。該發(fā)明是一臺利用太陽能加熱空氣使其膨一臺利用太陽能加熱空氣使其膨脹作功而抽水的機器。脹作功而抽水的機器。 在在1615年年1900年之間年之間，世界上又研制成多臺太陽能動，世界上又研制成多臺太陽能動力裝置和一些其它太陽能裝置。力裝置和一些其它太陽能裝置。這些動力裝置幾乎全部采用聚光這些動力裝置

2、幾乎全部采用聚光方式采集方式采集(cij)陽光，發(fā)動機功陽光，發(fā)動機功率率 不大，工質(zhì)主要是水蒸汽，不大，工質(zhì)主要是水蒸汽，價格昂貴，實用價值不大，大部價格昂貴，實用價值不大，大部分為太陽能愛好者個人研究制造分為太陽能愛好者個人研究制造。第3頁/共65頁第三頁，共65頁。第一階段（第一階段（1900-1920）起步）起步(qb)第二階段（第二階段（1920-1945）低潮）低潮(dcho)第三階段（第三階段（1945-1965）發(fā)展）發(fā)展(fzhn)第四階段（第四階段（1965-1973）停滯不前）停滯不前第五階段（第五階段（1973-1980）大發(fā)展）大發(fā)展第六階段（第六階段（1980-19

3、92）再次停滯）再次停滯第七階段（第七階段（1992-至今）走出低谷至今）走出低谷 20世紀(jì)的世紀(jì)的100年間，太陽能科技發(fā)展歷史大年間，太陽能科技發(fā)展歷史大體可分為七個階段，下面分別予以介紹。體可分為七個階段，下面分別予以介紹。第4頁/共65頁第四頁，共65頁。第一階段第一階段(1900-1920) 在這一階段，世界上太陽能在這一階段，世界上太陽能研究的重點仍是太陽能動力裝置研究的重點仍是太陽能動力裝置，但采用的聚光方式多樣化，且，但采用的聚光方式多樣化，且開始采用平板集熱器和低沸點工開始采用平板集熱器和低沸點工質(zhì)，裝置逐漸擴大質(zhì)，裝置逐漸擴大(kud)，最大，最大輸出功率達輸出功率達73.

4、64kW，實用目的，實用目的比較明確，造價仍然很高。比較明確，造價仍然很高。 1901年，在美國加州建成一年，在美國加州建成一臺太陽能抽水裝置，采用截頭圓臺太陽能抽水裝置，采用截頭圓錐聚光器，功率錐聚光器，功率7.36kW。1902 -1908年，在美國建造了五套雙循年，在美國建造了五套雙循環(huán)太陽能發(fā)動機，采用平板集熱環(huán)太陽能發(fā)動機，采用平板集熱器和低沸點工質(zhì)。器和低沸點工質(zhì)。1913年，在埃年，在埃及開羅以南建成一臺由及開羅以南建成一臺由5個拋物槽個拋物槽鏡組成的太陽能水泵，每個長鏡組成的太陽能水泵，每個長62.5m，寬，寬4m，總采光面積達，總采光面積達1250m2 第5頁/共65頁第五頁

5、，共65頁。第二階段（第二階段（1920-1945） 在這在這20多年中，太陽能研究工多年中，太陽能研究工作處于低潮，參加研究工作的人數(shù)和作處于低潮，參加研究工作的人數(shù)和研究項目大為減少，其原因與礦物研究項目大為減少，其原因與礦物(kungw)燃料的大量開發(fā)利用和發(fā)燃料的大量開發(fā)利用和發(fā)生第二次世界大戰(zhàn)（生第二次世界大戰(zhàn)（1935-1945）有）有關(guān)，而太陽能又不能解決當(dāng)時對能源關(guān)，而太陽能又不能解決當(dāng)時對能源的急需，因此使太陽能研究工作逐漸的急需，因此使太陽能研究工作逐漸受到冷落。受到冷落。 第6頁/共65頁第六頁，共65頁。第三階段（第三階段（1945-1965） 在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后的

6、20年中，一些有遠見的人士已經(jīng)注意到石油和天然氣資源正在迅速減少， 呼吁人們重視(zhngsh)這一問題，從而逐漸推動了太陽能研究工作的恢復(fù)和開展，并且成立太陽能學(xué)術(shù)組織，舉辦學(xué)術(shù)交流和展覽會，再次興起太陽能研究熱潮。 第7頁/共65頁第七頁，共65頁。 在這一階段，太陽能研究(ynji)工作取得一些重大進展，比較突出的有： 1955年，以色列泰伯等在第一次年，以色列泰伯等在第一次國際太陽熱科學(xué)會議上提出選擇性涂國際太陽熱科學(xué)會議上提出選擇性涂層的基礎(chǔ)理論，并研制成實用的黑鎳層的基礎(chǔ)理論，并研制成實用的黑鎳等選擇性涂層，為高效集熱器的發(fā)展等選擇性涂層，為高效集熱器的發(fā)展創(chuàng)造了條件創(chuàng)造了條件 1

7、952年，法國國家研究年，法國國家研究(ynji)中心在比利牛斯山東部建成一座功率中心在比利牛斯山東部建成一座功率為為50kW的太陽爐。的太陽爐。 第8頁/共65頁第八頁，共65頁。 1954年，美國貝爾實驗室研制成實用型硅太陽電池，為光伏發(fā)電大規(guī)模應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。 1960年，在美國佛羅里達建成世界上第一套用平板集熱器供熱的氨-水吸收式空調(diào)系統(tǒng)，制冷能力為5冷噸。 1961年，一臺帶有石英(shyng)窗的斯特林發(fā)動機問世。 第9頁/共65頁第九頁，共65頁。 在這一階段里，加強了太陽能基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)材料的研究，取得了如太陽選擇性涂層和硅太陽電池等技術(shù)上的重大突破。平板(pngbn)集熱器有

8、了很大的發(fā)展，技術(shù)上逐漸成熟。太陽能吸收式空調(diào)的研究取得進展，建成一批實驗性太陽房。對難度較大的斯特林發(fā)動機和塔式太陽能熱發(fā)電技術(shù)進行了初步研究。第10頁/共65頁第十頁，共65頁。第四階段第四階段(1965-1973） 這一階段，太陽能的研究工作停滯不前，主要原因是太陽能利用技術(shù)(jsh)處于成長階段，尚不成熟，并且投資大，效果不理想，難以與常規(guī)能源競爭，因而得不到公眾、企業(yè)和政府的重視和支持。 第五階段（1973-1980） 自從石油在世界能源結(jié)構(gòu)中擔(dān)當(dāng)主角之后，石油就成了左右經(jīng)濟和決定一個國家生死存亡、發(fā)展和衰退的關(guān)鍵因素。1973年10月爆發(fā)中東戰(zhàn)爭引起“石油危機” .第11頁/共65

9、頁第十一頁，共65頁。 這次“危機”在客觀上使人們認(rèn)識到：現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu)必須徹底改變，應(yīng)加速向未來能源結(jié)構(gòu)過渡。從而使許多國家，尤其是工業(yè)發(fā)達國家，重新加強了對太陽能及其它可再生能源技術(shù)發(fā)展的支持，在世界上再次興起了開發(fā)利用太陽能熱. 這一時期，太陽能開發(fā)利用工作(gngzu)處于前所未有的大發(fā)展時期，具有以下特點： 第12頁/共65頁第十二頁，共65頁。1.、各國加強了太陽能研究工作的計劃性，不少國家制、各國加強了太陽能研究工作的計劃性，不少國家制定了近期和遠期陽光計劃。開發(fā)利用太陽能成為政府行定了近期和遠期陽光計劃。開發(fā)利用太陽能成為政府行為，支持力度大大加強。國際間的合作十分活躍，一些為

10、，支持力度大大加強。國際間的合作十分活躍，一些第三世界國家開始積極參與太陽能開發(fā)利用工作。第三世界國家開始積極參與太陽能開發(fā)利用工作。2.、研究領(lǐng)域不斷擴大，研究工作日益深入，取得一批、研究領(lǐng)域不斷擴大，研究工作日益深入，取得一批較大成果，如較大成果，如CPC、真空集熱管、非晶硅太陽電池、真空集熱管、非晶硅太陽電池、 光光解水制氫、太陽能熱發(fā)電等。解水制氫、太陽能熱發(fā)電等。3.、各國制定的太陽能發(fā)展計劃，普遍存在要求過高、各國制定的太陽能發(fā)展計劃，普遍存在要求過高、過急問題，對實施過程中的困難估計不足，希望在較短過急問題，對實施過程中的困難估計不足，希望在較短的時間內(nèi)取代礦物能源的時間內(nèi)取代礦

11、物能源(nngyun)，實現(xiàn)大規(guī)模利用太，實現(xiàn)大規(guī)模利用太陽能。陽能。4.、太陽熱水器、太陽電他等產(chǎn)品開始實現(xiàn)商業(yè)化，太、太陽熱水器、太陽電他等產(chǎn)品開始實現(xiàn)商業(yè)化，太陽能產(chǎn)業(yè)初步建立，但規(guī)模較小，經(jīng)濟效益尚不理想陽能產(chǎn)業(yè)初步建立，但規(guī)模較小，經(jīng)濟效益尚不理想 第13頁/共65頁第十三頁，共65頁。第六階段第六階段(jidun)（1980-1992） 格居高不下，缺乏競爭力；太陽能技術(shù)(jsh)沒有重大突破，提高效率和降低成本的目標(biāo)沒有實現(xiàn)，以致動搖了一些人開發(fā) 70年代興起的開發(fā)利用太陽能熱潮，進入80年代后不久開始落潮，逐漸進入低谷。 原因：世界石油價格大幅度回落，而太陽能產(chǎn)品價利用太陽能的

12、信心；核電發(fā)展較快，對太陽能的發(fā)展起到了一定的抑制作用。第14頁/共65頁第十四頁，共65頁。第七階段第七階段(jidun)（1992- 至今）至今） 由于大量燃燒礦物能源，造成了全球性的環(huán)境污染和由于大量燃燒礦物能源，造成了全球性的環(huán)境污染和生態(tài)破壞，對人類的生存和發(fā)展構(gòu)成威脅。生態(tài)破壞，對人類的生存和發(fā)展構(gòu)成威脅。19921992年聯(lián)合年聯(lián)合國在巴西召開國在巴西召開“世界環(huán)境與發(fā)展大會世界環(huán)境與發(fā)展大會”這次會議這次會議(huy)(huy)之后，世界各國加強了清潔能源技術(shù)的開發(fā)，將利用太之后，世界各國加強了清潔能源技術(shù)的開發(fā)，將利用太陽能與環(huán)境保護結(jié)合在陽能與環(huán)境保護結(jié)合在 一起，使太陽能

13、利用工作走出低一起，使太陽能利用工作走出低谷，逐漸得到加強。谷，逐漸得到加強。 1992 1992年以后，世界太陽能利用又進入一個發(fā)展期，年以后，世界太陽能利用又進入一個發(fā)展期，其特點是：其特點是： 第15頁/共65頁第十五頁，共65頁。 太陽能利用太陽能利用(lyng)與世界可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護與世界可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護緊密結(jié)合，全球共同行動，為實現(xiàn)世界太陽能發(fā)展戰(zhàn)緊密結(jié)合，全球共同行動，為實現(xiàn)世界太陽能發(fā)展戰(zhàn)略而努力；略而努力； 太陽能發(fā)展目標(biāo)明確，重點突出，措施得力，保太陽能發(fā)展目標(biāo)明確，重點突出，措施得力，保證太陽能事業(yè)的長期發(fā)展；證太陽能事業(yè)的長期發(fā)展； 在加大太陽能研究開發(fā)力度的同

14、時，注意科技成果在加大太陽能研究開發(fā)力度的同時，注意科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，發(fā)展太陽能產(chǎn)業(yè)，加速商業(yè)化進程，轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，發(fā)展太陽能產(chǎn)業(yè)，加速商業(yè)化進程，擴大太陽能利用擴大太陽能利用(lyng)領(lǐng)域和規(guī)模，經(jīng)濟效益逐漸提領(lǐng)域和規(guī)模，經(jīng)濟效益逐漸提高；國際太陽能領(lǐng)域的合作空前活躍，規(guī)模擴大，效高；國際太陽能領(lǐng)域的合作空前活躍，規(guī)模擴大，效果明顯。果明顯。 第16頁/共65頁第十六頁，共65頁。第17頁/共65頁第十七頁，共65頁。未來世界能源結(jié)構(gòu)未來世界能源結(jié)構(gòu)(jigu)變化與預(yù)測變化與預(yù)測第18頁/共65頁第十八頁，共65頁。 光伏產(chǎn)業(yè)市場將逐步由邊遠地區(qū)和農(nóng)村的補充光伏產(chǎn)業(yè)市場將逐步由邊遠地

15、區(qū)和農(nóng)村的補充(b(bchng)chng)能源向全社會的替代能源過渡。預(yù)測到下世紀(jì)能源向全社會的替代能源過渡。預(yù)測到下世紀(jì)中葉，太陽能光伏發(fā)電將達到世界發(fā)電量的中葉，太陽能光伏發(fā)電將達到世界發(fā)電量的15%-20%15%-20%。光。光伏工業(yè)發(fā)展的特點是：產(chǎn)量增加，轉(zhuǎn)換效率提高，成本降低伏工業(yè)發(fā)展的特點是：產(chǎn)量增加，轉(zhuǎn)換效率提高，成本降低， 應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。目前，世界太陽能電池年產(chǎn)量已超應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。目前，世界太陽能電池年產(chǎn)量已超過過150MW150MW，太陽能電池的平均效率為，太陽能電池的平均效率為15% 15% ，最高已接近，最高已接近 30% 30% 。光伏系統(tǒng)電價成本已接近。光伏系

16、統(tǒng)電價成本已接近1111美分美分/ /千瓦時。千瓦時。太陽能光伏技術(shù)發(fā)展太陽能光伏技術(shù)發(fā)展(fzhn)現(xiàn)狀：現(xiàn)狀：生生產(chǎn)產(chǎn)量量 MW安裝量安裝量/KW第19頁/共65頁第十九頁，共65頁。太陽能光熱技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀：太陽能光熱技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀： 太陽能熱利用是可再生能源技術(shù)領(lǐng)域商業(yè)化程度太陽能熱利用是可再生能源技術(shù)領(lǐng)域商業(yè)化程度最高、推廣應(yīng)用最普遍的技術(shù)之一。最高、推廣應(yīng)用最普遍的技術(shù)之一。1998年世界太陽年世界太陽能熱能熱 水器的總保有量約水器的總保有量約5400萬平方米。萬平方米。 按照人均使用太陽能熱水器面積，塞浦路斯和以按照人均使用太陽能熱水器面積，塞浦路斯和以色列居世界一、二位，分別色列居

17、世界一、二位，分別(fnbi)為為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的家庭使用太陽能熱的家庭使用太陽能熱水器，以色列有水器，以色列有80的家庭使用太陽能熱水器。的家庭使用太陽能熱水器。20多多年來，太陽能熱水器在我國得到了快速發(fā)展和推廣應(yīng)年來，太陽能熱水器在我國得到了快速發(fā)展和推廣應(yīng)用。用。7O年代后期開始開發(fā)家用熱水器。目前全國有年代后期開始開發(fā)家用熱水器。目前全國有5OO多個熱水器生產(chǎn)廠家，多個熱水器生產(chǎn)廠家，1998年的產(chǎn)量約年的產(chǎn)量約400萬平萬平方米，總安裝量約方米，總安裝量約1400萬平方米，產(chǎn)量及銷量均占世萬平方米，產(chǎn)量及銷量均占世界第一位。界第一位

18、。第20頁/共65頁第二十頁，共65頁。l32 戶, 3826 m2, 連接(linji)到區(qū)域熱網(wǎng)l外圍護結(jié)構(gòu): 0.11KW/(m2); l三層玻璃 l 0.83 KW/(m2)l機械通風(fēng)l熱回收80%l區(qū)域供熱 15 kWh/(m2a)國內(nèi)外太陽利用的典型(dinxng)案例第21頁/共65頁第二十一頁，共65頁。l20 戶 2400 m2，l緯度 57.4o Nl維護結(jié)構(gòu): 48 cm (0.1 KW/m2)，l 地板(dbn) 25 cm.l三層玻璃 0.85 KW/m2l5 m2 太陽能集熱l通風(fēng)熱回收 80%l區(qū)域供熱 900 W elec.l與風(fēng)力發(fā)電廠相連l 國內(nèi)外太陽(ti

19、yng)利用的典型案例第22頁/共65頁第二十二頁，共65頁。國內(nèi)外太陽利用(lyng)的典型案例第23頁/共65頁第二十三頁，共65頁。集熱管鑲嵌(xingqin)在波浪型的屋頂飄板上遮陽功能的太陽能電池板可旋轉(zhuǎn)的太陽能電池板第24頁/共65頁第二十四頁，共65頁。The Solar International Communication Center太陽能國際交流中心太陽能國際交流中心(zhngxn)國內(nèi)外太陽利用的典型(dinxng)案例第25頁/共65頁第二十五頁，共65頁。上海世博會中華上海世博會中華(Zhnghu)館館國內(nèi)外太陽利用(lyng)的典型案例中國館的60.6米觀景平臺四

20、周(szhu)挑檐的中央部位采用雙面透光中空雙玻單晶硅組件，每邊88塊，共352塊，鋪設(shè)面積約1000平方米，使太陽電池組件成為整體建筑中不可分割的建筑構(gòu)件和建筑材料。第26頁/共65頁第二十六頁，共65頁。上海世博會光伏發(fā)電項目上海世博會光伏發(fā)電項目并網(wǎng)并網(wǎng) 中國館中國館 312KWP 主題館主題館 2825KWP 城市未來館城市未來館 520KWP 世博中心世博中心 1004KWP 合計合計 4661KWP離網(wǎng)：日本、比利時、瑞士、倫敦零碳館、離網(wǎng)：日本、比利時、瑞士、倫敦零碳館、 馬德里館、阿爾薩斯館、漢堡館、馬德里館、阿爾薩斯館、漢堡館、 通信通信(tng xn)館、滬上生態(tài)家等。館、

21、滬上生態(tài)家等。國內(nèi)外太陽利用的典型(dinxng)案例第27頁/共65頁第二十七頁，共65頁。上海世博會主題上海世博會主題(zht)館館國內(nèi)外太陽(tiyng)利用的典型案例主題館將主要反映當(dāng)今世界快速城市化和城市人口加速增長背景下的地球、城市、人三者之間的關(guān)聯(lián)和互動。該建筑291米220米的巨大屋面為太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)(xtng)的規(guī)?；瘧?yīng)用提供了天然的場址條件。工程采用光伏建筑一體化設(shè)計，結(jié)合菱形屋面造型結(jié)構(gòu)，建設(shè)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)(xtng)，將重點展示太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)(xtng)的規(guī)?；瘧?yīng)用和建筑一體化的設(shè)計理念。第28頁/共65頁第二十八頁，共65頁。上海世博會城市上海世博會城市(

22、chngsh)未未來館來館國內(nèi)外太陽(tiyng)利用的典型案例第29頁/共65頁第二十九頁，共65頁。上海世博會上海世博會國內(nèi)外太陽利用的典型(dinxng)案例第30頁/共65頁第三十頁，共65頁。上海世博會太陽能利用上海世博會太陽能利用(lyng)樣板房樣板房國內(nèi)外太陽利用的典型(dinxng)案例第31頁/共65頁第三十一頁，共65頁。上海世博會光熱利用上海世博會光熱利用世博中心：太陽能熱水系統(tǒng)世博中心：太陽能熱水系統(tǒng)世博村：世博村： 分體式間接換熱熱水器分體式間接換熱熱水器上海企業(yè)聯(lián)合館：低溫?zé)崴l(fā)電上海企業(yè)聯(lián)合館：低溫?zé)崴l(fā)電(fdin)系統(tǒng)系統(tǒng)中國過館：中高溫聚光型集熱器中國過館

23、：中高溫聚光型集熱器馬德里館：太陽能吸收式空調(diào)系統(tǒng)馬德里館：太陽能吸收式空調(diào)系統(tǒng)國內(nèi)外太陽利用(lyng)的典型案例第32頁/共65頁第三十二頁，共65頁。被動式太陽能被動式太陽能第33頁/共65頁第三十三頁，共65頁。 水的比熱是4.18X103J/(kgK)，其他一般建筑材料(cilio)如磚，混凝土，土坯，木材等比熱都在水的比熱的1/5左右，故用同質(zhì)量的水貯熱比其他材料(cilio)貯存的熱量多，反過來要貯存一定的熱量，所用水比其他材料(cilio)重量輕，這就是引起人們研究，發(fā)展水墻的主要原因。發(fā)展發(fā)展(fzhn)水墻的原因何在？水墻的原因何在？第34頁/共65頁第三十四頁，共65頁。

24、水墻太陽能房示意圖水墻太陽能房示意圖如圖是早在如圖是早在20世紀(jì)世紀(jì)70年代美國年代美國steve bear住房試驗的水墻太陽能房。住房試驗的水墻太陽能房。水盛于鋼桶內(nèi)，外表有黑色吸熱層，放在向陽單層玻璃窗后。玻璃窗水盛于鋼桶內(nèi)，外表有黑色吸熱層，放在向陽單層玻璃窗后。玻璃窗外設(shè)有隔熱蓋板，冬季白天外設(shè)有隔熱蓋板，冬季白天(bi tin)放平可作為反射板，將太陽輻射能反射到放平可作為反射板，將太陽輻射能反射到鋼桶水墻上去，增加吸收熱，冬夜則關(guān)上，減少熱損失。夏季則相反，鋼桶水墻上去，增加吸收熱，冬夜則關(guān)上，減少熱損失。夏季則相反，白天白天(bi tin)關(guān)上以減少進熱，晚上打開，以便向外輻射降

25、溫。關(guān)上以減少進熱，晚上打開，以便向外輻射降溫。關(guān)于水墻的尺寸，顏色及材料的選擇：關(guān)于水墻的尺寸，顏色及材料的選擇： 1.尺寸：一般水墻的容積可按太尺寸：一般水墻的容積可按太陽房的窗的玻璃面積乘以陽房的窗的玻璃面積乘以30cm左右來左右來進行估算。進行估算。 2.顏色：水墻容器顏色：水墻容器(rngq)表面的顏色以表面的顏色以黑色最好，藍色和紅色容器黑色最好，藍色和紅色容器(rngq)的吸熱能的吸熱能力比黑色容器力比黑色容器(rngq)分別少分別少5%-9%。 3.材料一般可用金屬和玻璃鋼制材料一般可用金屬和玻璃鋼制成。容器成。容器(rngq)表面常做成螺紋的圓柱體，表面常做成螺紋的圓柱體，以

26、增加剛度。以增加剛度。第35頁/共65頁第三十五頁，共65頁。畫面左側(cè)為設(shè)置了循環(huán)畫面左側(cè)為設(shè)置了循環(huán)(xnhun)流水系統(tǒng)的玻璃外墻，右側(cè)為太陽能外墻，墻上鋪滿鮮花和綠植流水系統(tǒng)的玻璃外墻，右側(cè)為太陽能外墻，墻上鋪滿鮮花和綠植 第36頁/共65頁第三十六頁，共65頁。世博園阿爾薩斯案例世博園阿爾薩斯案例(n l)館的水幕玻璃館的水幕玻璃 位于浦西世博園位于浦西世博園“城市最佳實踐區(qū)城市最佳實踐區(qū)”一角的阿爾薩斯案例館，被青枝綠葉覆蓋著，但這棟建一角的阿爾薩斯案例館，被青枝綠葉覆蓋著，但這棟建筑最新奇的不是綠墻，而是筑最新奇的不是綠墻，而是“水幕太陽能墻水幕太陽能墻”?！皦w墻體”包括三個層面

27、，外層為太陽能電板和包括三個層面，外層為太陽能電板和第一層玻璃，中間層為密閉艙，第三層為水幕玻璃。水幕太陽能墻向世人展示了一種建筑第一層玻璃，中間層為密閉艙，第三層為水幕玻璃。水幕太陽能墻向世人展示了一種建筑本身具有的氣候調(diào)節(jié)機制，尤其適用于冬冷夏熱的地區(qū)。阿爾薩斯案例的原型是法國阿爾本身具有的氣候調(diào)節(jié)機制，尤其適用于冬冷夏熱的地區(qū)。阿爾薩斯案例的原型是法國阿爾薩斯布克斯韋爾中學(xué)的太陽墻，在當(dāng)?shù)刂饕獞?yīng)用于冬季供暖。但考慮薩斯布克斯韋爾中學(xué)的太陽墻，在當(dāng)?shù)刂饕獞?yīng)用于冬季供暖。但考慮(kol)到上海夏季高溫潮濕到上海夏季高溫潮濕的氣候特點，這一走進的氣候特點，這一走進“城市最佳實踐區(qū)城市最佳實踐區(qū)

28、”的案例又增添了夏季功能。太陽能水幕墻夏天運的案例又增添了夏季功能。太陽能水幕墻夏天運行時，密閉艙會打開。密閉艙中的空氣和沿著立面往下流的水幕相連，加上太陽能墻產(chǎn)生行時，密閉艙會打開。密閉艙中的空氣和沿著立面往下流的水幕相連，加上太陽能墻產(chǎn)生的陰影，起到給建筑降溫的效果。利用太陽能水幕墻的原理，可以在夏季有效降低室內(nèi)溫的陰影，起到給建筑降溫的效果。利用太陽能水幕墻的原理，可以在夏季有效降低室內(nèi)溫度，在冬季補充室內(nèi)溫度，極大地降低對空調(diào)的依賴。常規(guī)空調(diào)是不是不夠綠色環(huán)保？能度，在冬季補充室內(nèi)溫度，極大地降低對空調(diào)的依賴。常規(guī)空調(diào)是不是不夠綠色環(huán)保？能否讓建筑具有自動調(diào)溫功能？在否讓建筑具有自動調(diào)

29、溫功能？在2010年上海世博會上，來自法國阿爾薩斯的案例給出了一年上海世博會上，來自法國阿爾薩斯的案例給出了一個肯定的答案。個肯定的答案。第37頁/共65頁第三十七頁，共65頁。充水墻充水墻 前面講的水墻是用鋼桶或鋼管或塑料管盛水作為儲熱物質(zhì)，與現(xiàn)砌特朗伯墻比，其優(yōu)點是，第一次投資減少，體積一定時儲熱容量較多，同時，采用較大的體積可能提高太陽能對年需熱量供應(yīng)的百分比。缺點是維修費較高，向墻內(nèi)側(cè)傳熱的延遲性較小，這是由于水有對流的緣故，致使室內(nèi)溫度較實心墻體時波動更大。前面講的水墻是用鋼桶或鋼管或塑料管盛水作為儲熱物質(zhì)，與現(xiàn)砌特朗伯墻比，其優(yōu)點是，第一次投資減少，體積一定時儲熱容量較多，同時，采

30、用較大的體積可能提高太陽能對年需熱量供應(yīng)的百分比。缺點是維修費較高，向墻內(nèi)側(cè)傳熱的延遲性較小，這是由于水有對流的緣故，致使室內(nèi)溫度較實心墻體時波動更大。 為了獲取實心墻與沖水墻兩者的優(yōu)點，研究人員進行了大量試驗。最終確定采用總尺寸為為了獲取實心墻與沖水墻兩者的優(yōu)點，研究人員進行了大量試驗。最終確定采用總尺寸為1200mm2400mm250mm的混凝土水箱，箱壁厚為的混凝土水箱，箱壁厚為50mm，水盛在箱內(nèi)密封塑料袋內(nèi)，這種水墻稱為特朗伯墻。有的設(shè)計者認(rèn)為，將來這種墻應(yīng)再厚些增大儲熱量，以便在長時陰云天氣時保持墻體溫度。，水盛在箱內(nèi)密封塑料袋內(nèi)，這種水墻稱為特朗伯墻。有的設(shè)計者認(rèn)為，將來這種墻應(yīng)

31、再厚些增大儲熱量，以便在長時陰云天氣時保持墻體溫度。 能適合這種設(shè)想的一種做法是，采用預(yù)制混凝土空心板作為載水墻，水就盛在裝于板空腔內(nèi)的薄塑料管里。有一種空腔直徑能適合這種設(shè)想的一種做法是，采用預(yù)制混凝土空心板作為載水墻，水就盛在裝于板空腔內(nèi)的薄塑料管里。有一種空腔直徑250mm，厚，厚300mm的板，差不多占墻體積的一般都是水，與實心混凝土墻比，儲熱容量增加了約的板，差不多占墻體積的一般都是水，與實心混凝土墻比，儲熱容量增加了約50%，比用混凝土墻空腔造價要少，又由于斷面，比用混凝土墻空腔造價要少，又由于斷面50%是混凝土，故比金屬管沖水墻傳熱過墻的時間延遲較長，墻內(nèi)側(cè)溫度波動較小。由于儲熱

32、容量增大，就能從太陽能獲取更多需要的熱量。是混凝土，故比金屬管沖水墻傳熱過墻的時間延遲較長，墻內(nèi)側(cè)溫度波動較小。由于儲熱容量增大，就能從太陽能獲取更多需要的熱量。 這種設(shè)想還需從技術(shù)和經(jīng)濟兩方面進一步研究，混凝土技術(shù)方面可能存在的問題這種設(shè)想還需從技術(shù)和經(jīng)濟兩方面進一步研究，混凝土技術(shù)方面可能存在的問題(wnt)是，外側(cè)表面與其相鄰的混凝土是，外側(cè)表面與其相鄰的混凝土水內(nèi)表面之間會產(chǎn)生較陡的溫度梯度，最大溫度可能達到水內(nèi)表面之間會產(chǎn)生較陡的溫度梯度，最大溫度可能達到33度?？傊@種設(shè)想很值得進一步研究。度?？傊@種設(shè)想很值得進一步研究。第38頁/共65頁第三十八頁，共65頁。附加附加(fji)

33、陽光間陽光間 附加陽光間屬一種多功能的房間，除了可作為一種集熱設(shè)施外，還可以用來作為休息(xi xi)、娛樂、養(yǎng)花、養(yǎng)魚等的空間，是寒冬季節(jié)讓人們有如置身于大自然中的一種室內(nèi)環(huán)境，也是為其毗連的房間供熱的一種有效設(shè)施。利用附加利用附加(fji)陽光間獲得太陽能陽光間獲得太陽能第39頁/共65頁第三十九頁，共65頁。 附加陽光附加陽光(ynggung)間除最好能在墻面全部設(shè)置玻璃外，還應(yīng)在毗連主房坡頂部分加設(shè)傾斜的玻璃。這樣做可以大大增加集熱量，但傾斜部分的玻璃擦洗比較困難。另外，當(dāng)夏季時，如無適當(dāng)?shù)母魺岽胧?，陽光間除最好能在墻面全部設(shè)置玻璃外，還應(yīng)在毗連主房坡頂部分加設(shè)傾斜的玻璃。這樣做可以大

34、大增加集熱量，但傾斜部分的玻璃擦洗比較困難。另外，當(dāng)夏季時，如無適當(dāng)?shù)母魺岽胧?，陽?ynggung)間內(nèi)的氣溫往往將變得過高。當(dāng)冬季時，由于玻璃墻的保溫能力非常差，如無適當(dāng)?shù)母郊颖卦O(shè)施，則日落后的室內(nèi)氣溫將會大幅度地下降。以上這些問題，必須在設(shè)計之前充分考慮，并應(yīng)提出解決這些問題的具體措施。間內(nèi)的氣溫往往將變得過高。當(dāng)冬季時，由于玻璃墻的保溫能力非常差，如無適當(dāng)?shù)母郊颖卦O(shè)施，則日落后的室內(nèi)氣溫將會大幅度地下降。以上這些問題，必須在設(shè)計之前充分考慮，并應(yīng)提出解決這些問題的具體措施。附加陽光間有以下優(yōu)點：附加陽光間有以下優(yōu)點： 有附加陽光間的年度熱損失只相當(dāng)于無該陽光間的年度熱損失的一半；有

35、附加陽光間的年度熱損失只相當(dāng)于無該陽光間的年度熱損失的一半； 附加陽光間的管理比特朗伯墻簡單；附加陽光間的管理比特朗伯墻簡單； 可以種花卉、果樹，成為毗連種植可以種花卉、果樹，成為毗連種植(zhngzh)溫室，同時還可曬衣物；溫室，同時還可曬衣物； 開闊視野，舒暢心情；開闊視野，舒暢心情； 夏季可開創(chuàng)通風(fēng)，并設(shè)窗簾等遮陽物，防止直射熱。夏季可開創(chuàng)通風(fēng)，并設(shè)窗簾等遮陽物，防止直射熱。第40頁/共65頁第四十頁，共65頁。第41頁/共65頁第四十一頁，共65頁。 我們針對北方農(nóng)村民居使用火炕采暖的傳統(tǒng)生活習(xí)慣，我們針對北方農(nóng)村民居使用火炕采暖的傳統(tǒng)生活習(xí)慣，設(shè)計了一種新型太陽炕系統(tǒng)。利用太陽能低溫

36、地板輻射采暖設(shè)計了一種新型太陽炕系統(tǒng)。利用太陽能低溫地板輻射采暖技術(shù)改造傳統(tǒng)火炕。在保持傳統(tǒng)火炕風(fēng)貌的同時，進一步提技術(shù)改造傳統(tǒng)火炕。在保持傳統(tǒng)火炕風(fēng)貌的同時，進一步提高了采暖舒適度，消除了傳統(tǒng)火炕固有的一些缺陷高了采暖舒適度，消除了傳統(tǒng)火炕固有的一些缺陷(quxin)，賦予了其新的內(nèi)涵，形成了一套太陽能采暖、，賦予了其新的內(nèi)涵，形成了一套太陽能采暖、熱水雙聯(lián)供系統(tǒng)。是一次利用新技術(shù)對傳統(tǒng)做法進行承揚的熱水雙聯(lián)供系統(tǒng)。是一次利用新技術(shù)對傳統(tǒng)做法進行承揚的新探索。新探索。 太陽太陽(tiyng)炕系統(tǒng)炕系統(tǒng)第42頁/共65頁第四十二頁，共65頁。人居，生態(tài)，旅游獲得技術(shù)人居，生態(tài)，旅游獲得技術(shù)專

37、項獎。專項獎。對傳統(tǒng)火坑進行了創(chuàng)新的改造，對傳統(tǒng)火坑進行了創(chuàng)新的改造，創(chuàng)造了太陽坑這種農(nóng)村創(chuàng)造了太陽坑這種農(nóng)村(nngcn)新型采暖新型采暖方式，受到了專家的一致好評。方式，受到了專家的一致好評。人居，生態(tài)人居，生態(tài)(shngti)，旅游，旅游第43頁/共65頁第四十三頁，共65頁。第44頁/共65頁第四十四頁，共65頁。傳統(tǒng)火炕一般將火炕與灶臺相連，傳統(tǒng)火炕一般將火炕與灶臺相連，以植物秸稈，茅草及少量的煤為以植物秸稈，茅草及少量的煤為燃料，通過與炕相連的灶炊事產(chǎn)燃料，通過與炕相連的灶炊事產(chǎn)生的高溫?zé)煔庖龑?dǎo)到煙道中來加生的高溫?zé)煔庖龑?dǎo)到煙道中來加熱炕體，使炕表面溫度升高，以熱炕體，使炕表面溫度

38、升高，以整個炕面作為散熱面均勻地向室整個炕面作為散熱面均勻地向室內(nèi)輻射熱量而達到取暖效果。隨內(nèi)輻射熱量而達到取暖效果。隨后，煙氣從設(shè)于炕體另一端的煙后，煙氣從設(shè)于炕體另一端的煙囪口排出。傳統(tǒng)火炕構(gòu)造簡單，囪口排出。傳統(tǒng)火炕構(gòu)造簡單，施工方便，采暖施工方便，采暖(cinun)效果好，深受人效果好，深受人們的歡迎，是一種非常符合養(yǎng)生們的歡迎，是一種非常符合養(yǎng)生學(xué)的生態(tài)建筑做法。學(xué)的生態(tài)建筑做法。第45頁/共65頁第四十五頁，共65頁。太陽太陽(tiyng)炕透視圖炕透視圖結(jié)合現(xiàn)代的地板結(jié)合現(xiàn)代的地板輻射采暖輻射采暖(cinun)技術(shù)對技術(shù)對傳統(tǒng)火炕形式進傳統(tǒng)火炕形式進行再創(chuàng)新。行再創(chuàng)新。太陽能低溫

39、地板輻射采暖是一種以可再生能源太陽能低溫地板輻射采暖是一種以可再生能源-太陽能作為熱源，通過太陽能作為熱源，通過(tnggu)敷設(shè)于地板中的盤管加熱地板，敷設(shè)于地板中的盤管加熱地板，利用輻射和對流對房間進行供暖的新型太陽能采暖系利用輻射和對流對房間進行供暖的新型太陽能采暖系統(tǒng)。因此，傳統(tǒng)的火炕建造理念與太陽能低溫地板輻統(tǒng)。因此，傳統(tǒng)的火炕建造理念與太陽能低溫地板輻射采暖技術(shù)結(jié)合，由太陽能作為主要能源，輔以沼氣射采暖技術(shù)結(jié)合，由太陽能作為主要能源，輔以沼氣等其他輔助能源，在保留傳統(tǒng)火炕采暖舒適性好等優(yōu)等其他輔助能源，在保留傳統(tǒng)火炕采暖舒適性好等優(yōu)點的同時徹底克服了其存在的缺點，并增加了生活熱點的同時徹底克服了其存在的缺點，并增加了生活熱水供應(yīng)等新的功能，形成了一種新型的采暖系統(tǒng)水供應(yīng)等新的功能，形成了一種新型的采暖系統(tǒng)-太陽炕系統(tǒng)。太陽炕系統(tǒng)。第46頁/共65頁第四十六頁，共65頁。太陽太陽(tiyng)炕構(gòu)造示意圖炕構(gòu)造示意圖太陽炕是太陽炕系統(tǒng)的核心部件，由于太陽炕與低溫太陽炕是太陽炕系統(tǒng)的核心部件，由于太陽炕與低溫地板輻射采暖的設(shè)計原理相似，因此我們在低溫地板地板輻射采暖的設(shè)計原理相似，因此我們在低溫地板輻射采暖構(gòu)造的基礎(chǔ)上，結(jié)合傳統(tǒng)火炕的特點，進行輻射采暖構(gòu)造的基礎(chǔ)上，結(jié)合傳統(tǒng)火炕的特點，進行太陽炕的構(gòu)造設(shè)計。太陽炕的構(gòu)造設(shè)計。太陽炕下部架空，可避免傳統(tǒng)火炕因下部落地引起