生态建筑论文Word格式.docx

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论文大纲

一、………………………………………………低碳建筑产生的背景

二、……………………………………………….建筑中太阳能利用的前景和效益

三、………………………………………………太阳能利用的原理

四、………………………………………………结合多个实例的具体分析

五、………………………………………………现阶段太阳能技术可行性研究

六、………………………………………………对未来太阳能技术的畅想

摘要：

随着全球气候变暖，人类生存问题日益加剧，高效清洁的太阳能被越来越多的利用到建筑上面，太阳能在建筑上的利用有不同的手段和原理，主要分为光热、光电转换技术等。

虽然，现阶段太阳能技术的推广还有一定的困难，但是不久的将来太阳能技术一定会全球普及。

关键词：

低碳建筑产生背景太阳能利用原理实例分析可行性

产生背景

随着哥本哈根世界气候大会的召开，“低碳”成了一个流行词。

以“节能、环保、绿色、低排放”等为特点的“低碳建筑”，也以一种全新的姿态高调登场。

到底什么是低碳建筑呢?

低碳建筑是指在建筑材料和设备制造、施工建筑和建筑物使用的整个生命周期内，减少石化能源的使用，提高能效，降低二氧化碳排放量的建筑物。

为什么会提出低碳这个概念呢？

低碳，英文为lowcarbon。

意指较低（更低）的温室气体（二氧化碳为主）排放。

随着世界工业经济的发展、人口的剧增、人类欲望的无限上升和生产生活方式的无节制，世界气候面临越来越严重的问题，二氧化碳排放量越来越大，地球臭氧层正遭受前所未有的危机，全球灾难性气候变化屡屡出现，已经严重危害到人类的生存环境和健康安全。

正是在这样的历史背景下，“低碳”应运而生，低碳建筑也作为低碳内容重要的一环被及时提了出来。

经济效益和前景

前面已经说了，低碳建筑在整个建筑周期里能减少能耗，提高能效，那么，它对环保方面的效果到底怎样呢？

它的前景又怎样呢？

其实，推广低碳建筑是大势所趋，势在必行。

研究表明，全球建筑行业及相关领域造成了70%的温室效应，从建材生产到建筑施工，再到建筑的使用，整个过程都是温室气体的主要排放源。

如果我们建立了建筑的低碳排放体系，注重建设过程的每个环节，有效控制和降低建筑的碳排放，使建筑物有效地节能减排并达到相应的标准。

那么我们提出的“低碳”就成功了一大半。

既然低碳建筑对实现我们盼望已久的目标有这么大的作用，那么我们可以通过哪些手段实现建筑的低碳化呢，这里我们主要讨论建筑在使用周期中的低碳节能。

建筑节能的方式有多种多样，有高技术的，也有低技术的，在这里我们讨论的是高技术的太阳能利用技术。

据专家估计，到21世纪中叶，可再生能源将占世界电力市场的3／5，燃料市场的2／5。

而太阳能，在2l世纪即将进入一个快速发展的阶段。

“太阳能经济”将成为未来全球能源结构的主流方向之一。

太阳能利用原理

太阳能低碳建筑，即用太阳能代替部分常规能源，为建筑物和居民提供采暖、热水、空词、照明、通风、动力等一系列功能。

以满足或部分满足人们的生活和生产的需要。

事实上太阳能建筑，其利用太阳能的最高境界是“零能耗”．即建筑物所需的全部能源供应均来自太阳能．常规能源消耗为零：

从而真正做到环保清洁、绿色生态。

太阳能的应用，从技术途径看．主要分为光一热转换技术和光一电转换技术；

从具体应用范围看，主要有太阳能热水供应、太阳能地板采暖、太阳能温水游泳池、太阳能空调、太阳能路灯等5大系列。

结合具体实例，我们来看看太阳能在建筑中的利用及原理。

太阳能光——热转换技术

太阳能光热技术在建筑节能中应用最为广泛的是太阳能热水及被动太阳能采暖技术。

我国太阳能热水系统的发展始于上世纪80年代，只是将太阳能简单地直接转换为生活用水的加温，停留在低水平应用层，而在欧洲太阳热水系统主要是作为辅助热源与常规能源系统联合运行，在供应生活和洗浴热水的同时，还为建筑供暖；

我国20世纪70年代就开始研究开发和示范被动太阳能采暖建筑，至今已推广约1000万m2（建筑面积），下图是广泛用于被动太阳能采暖建筑的特朗伯墙结构图。

目前被动太阳能房开始由群体建筑向住宅小区发展，如甘肃省临夏市建成占地9.8万m2、建筑面积9.2万m2的太阳能小区；

兰州“阳光计划”投资4.28亿元在郊区兴建73.3万m2太阳能住宅小区等。

我国被动太阳房采暖节能60%～70%，平均每平方米建筑面积每年可节约20～40kg标准煤，发挥着良好的经济和社会效益。

太阳能光——电转换技术

太阳能光伏发电可直接将太阳光转换成电能，是一种不需燃料、没有污染获取电能的高新技术，是太阳能众多利用方式中最重要、最具应用前景的技术之一。

目前我国光伏发电市场涉及太空、太阳能灯、交通设施、通信、家电等行业，但在建筑行业却鲜有大量运

用，尤其是在建筑幕墙的运用更为少见，实际上，这应该是光伏发电应用最广泛的领域。

光伏发电技术与建筑幕墙的结合，就是光伏幕墙（BIPV）。

光伏幕墙是用特殊的树脂将太阳能电池粘贴在玻璃上，镶嵌于两片玻璃之间，通过电池可将光能转化成电能。

为提高太阳能电池的转换效率,光伏玻璃所用玻璃基片均为钢化超白玻璃,其透光率>

92%，玻璃厚度3.2～10mm，满足幕墙玻璃的使用要求,可制作为幕墙板块，建筑幕墙组装上光伏幕墙板块后，除具有发电这项主要功能外，还具有明显的隔热、隔音、安全、装饰等功能，特别是太阳能电池发电不会排放CO2或产生对温室效应有害的气体，也无噪音，是一种净能源，与环境有很好的相容性。

具体实例分析

讲完太阳能利用的原理，我们来看看具体的项目。

我们先看看丹麦的“绿色灯塔”项目。

“绿色灯塔”项目是迄今为止丹麦第一个按照碳中和理念设计的公共建筑，位于哥本哈根市内的哥本哈根大学校园内，该建筑为3层的圆形建筑，总建筑面积950m2，具体用途为哥本哈根大学科学系学生的学习、生活、就业监管咨询中心。

“绿色灯塔”项目是无CO2排放的零排放生态型建筑。

“绿色灯塔”的目标在于展示节能型建筑需求和建筑质量、健康室内气候以及良好的日光，是可以通过可持续和创新的建筑设计方法达到平衡的。

该项目已2009年10月20日正式交付使用运营，是2009年在哥本哈根召开的联合国气候变化峰会（COP15）的一个献礼性展示项目。

“绿色灯塔”项目在对太阳能的利用中起到了典范作用。

绿色灯塔效果图

项目运用到了太阳能集热板和太阳能光伏电池技术，近300m2的南向屋顶面积，除了少部分用作屋顶天窗采光外，大部分用于安装太阳能集热板和光伏电池。

项目采用的太阳能集热板，满足了建筑本身的热水需要，同时，夏天建筑本身使用剩余的来自太阳的热量，将通过管道传入地下的季节性蓄热设备，以备冬天使用。

项目使用的季节性蓄热技术到底是什么呢？

这项技术的实质，是在夏天太阳能量过剩的时候，将一些热能以一定的形式储存在地下，待到冬天能源短缺时，再行放出使用。

这个技术对于中国的大部分夏天有着充足日照，冬天又非常寒冷的地区，有着一定的借鉴价值。

建筑在能源的来源上35%为可再生能源太阳能，这些能源来自于屋顶上的太阳能光伏电池。

同时，65%为热泵驱动的区域热能，由储存在地下的太阳能热能供给，对生态环境不会造成威胁。

热泵可将区域热能利用效率提高约30%（按目前汇率计算，该项目每年的区域供热成本为1900欧元左右）。

这一能源设计是整个丹麦进行的首次崭新尝试，是一次具有真正意义的试验。

从长远来看，此方案可被推行至欧洲大部分地区的办公楼和厂房建设项目，并将成为未来CO2零排放问题的创新解决方案而得到更广泛的应用。

这一方案设计仍在不断完善之中。

“绿色灯塔”项目，仅靠对日光合理设计使用，我们就节约了几乎过去照明用电的38%的能量。

结合自然通风等环节，该项目通过精心的建筑设计，就使能耗降低了几乎75%。

从中庭往上看太阳能集热板

除了“绿色灯塔”，我们再来看看其他在建筑中运用太阳能的实例吧。

山东德州市某小区6层住宅，建筑面积7733.16m2，建筑高度19.2m，总户数80户，采用墙面壁挂式太阳能集热器24h全日供热水系统。

德州年水平面太阳辐照量5125.748MJ/m2，水平面年平均日太阳辐照量14.043MJ/m2，年日照时数2597.3h，年平均日照时数7.1h，年平均环境温度14.29℃。

根据计算，太阳能热水系统增投资6750元，年节能量5898.22MJ，寿命期内太阳能热水系统的总节能费用2092.14元，回收年限10.33年，二氧化碳减排10.09MJ。

该项目经济性、节能性及环保性能明显，项目中使用的太阳能光热设备既实用美观又做到与建筑物有机结合。

甘肃光照资源丰富，全省共有无电乡9个，无电村3264个，无电户360173个，其中岷县年平均日照时数2214.9h，年平均气温4.9～7.0℃，年平均相对湿度68%，年平均无霜期90～120d，年平均降水量596.5mm，最热7月份平均气温16℃，最冷1月份平均气温-6.9℃。

由甘肃省财政厅支持的甘肃省中德财政合作太阳能项目，目前已建成独立太阳能光伏电站6座，项目由德国肖特太阳能公司提供系统集成。

目前，建筑光伏发电形式有哪些呢？

建筑物能利用太阳的部位为建筑物的侧立面和屋顶部位，因此太阳能用在建筑上主要是以太阳能光伏幕墙及太阳能光伏电池组件屋面两种形式建筑物的外墙立面是接纳太阳能的最大面积的部位，因此太阳能的使用与建筑幕墙的有效结合为太阳能光伏幕墙，不仅使建筑物本身具有了发电功能，还具有独特的美学效果。

如深圳市南玻大厦外循环式双层光伏幕墙，采用多项专利技术解决了光伏组件的散热问题、以及双玻组件受力的问题，同时保持原有建筑外立面效果。

屋顶太阳能的利用也就是在屋顶建立一个光伏电站，现有常规建筑物屋顶面积不大，且顶部往往是有一些其它建筑功能的设施，如空调、机房等，能利用的空间不多，这就要求建筑物在立项之初统筹考虑建筑功能的运用及布置，考虑光伏屋顶的特点，在屋顶构造一个光伏电站平台，将太阳能转换为建筑物所需的新能源。

屋顶建造太阳能电站，可以广泛应用在大型的公用建筑和民用建筑中。

德国已开始在建筑节能上的应用是建造太阳能光伏电池屋面。

目前在德国，不仅单体住宅，而且一家一片的小型楼房或别墅可以使用太阳能发电技术。

可行性研究

前面我们讲到了太阳能的前景和实例中的一些原理和利用，无疑，太阳能是大势所趋，但是现阶段的可行性有多少呢?

太阳能电池虽然发展迅猛，但由于其生产成本昂贵，太阳能转换效率还不是很高。

目前晶体硅光伏电池的转换效率约为15%～17％，薄膜太阳能电池转换效率约为10％，另外，目前电池组件转换为电能约30～100W左右，造价约为2500～4000元/m2左右，价格都是一般企业难以承受的，还不能广泛在建筑行业普及。

另外，建筑外墙立面因东西南北向位置不同，建筑物的高度及与周边建筑分布情况，以及春夏秋冬四季交替，都使得建筑物受太阳光照强度不均衡，对光伏电池的转换效率会有较大的影响，也使得企业的投资回报期变长,所以，现阶段太阳能推广可行性不是很强。

对未来的畅想

发展低成本、高转换效率的太阳能电池仍是太阳能行业的发展方向，10年来，全球光伏电池的年均增幅达41.3%，近5年的增幅更是达49.5%，2007年又较上年增长了69%，全球太阳能光伏电池产量从1980年的3MW，发展到2007年的3647MW，2008年我国完整太阳能光伏产业链已经成型。

可以相信，在不久的将来，太阳能建筑将很快进入我们的生活，实现“零碳”将不再是梦想！

参考文献：

[1]《建筑学报》2010.01

[2]张耀明.中国太阳能光伏发电产业的现状与前景，上海节能，2006（6）

[3]郑瑞澄.民用建筑太阳能热水系统工程技术手册[M].北京:

化学工业出版社,2006

[4]赵争鸣，刘建政，孙晓瑛.太阳能光伏发电及其应用.北京：

科学出版社，2005.

[5]刘加平.主编《建筑物理》2009.08