太阳能技术在建筑上的应用研究

【摘要】： 我国的房屋建筑规模堪称世界第一,现有建筑总面积已达400多亿平米,到2020年新增城镇民用建筑面积将再增100—150亿平米。但现有的建筑中95%以上都是高能耗建筑。这对我国本就贫乏的能源造成了巨大压力。因此将太阳能技术与建筑相结合,大力研究可再生能源,对能源的可持续利用,环境资源的保护有着十分重要的战略意义。 本文从太阳能建筑技术入手,通过调研、收集、整理和分析相关资料,结合具体工程实际对建筑设计、构造措施以及热环境性能进行了调查研究,并分别对被动式和主动式太阳能建筑进行了深入的研究。提出了被动式和主动式太阳能技术在建筑中应用的策略和措施。 首先就被动式太阳房的形式和设计要点进行了阐述和分析,从太阳房的最佳朝向范围、建筑物体型、建筑平面设计等方向进行了深入细致的研究。对被动式太阳能建筑外围护结构的节能设计上提出了相应的建议。研究指出:在农村被动式太阳能建筑形式的选择上,对于面积比较小的南向房屋可以采用直接受益式技术,而对于面积较大的南向房间宜采用直接受益与阳光间相组合的方式则更好;同时提出了被动式太阳能建筑外围护结构的节能措施。 在主动式太阳能建筑技术研究上:通过市场调研对各类太阳能集热器的形式和特点进行了比对和分析,根据太阳能热水系统与建筑结合的现状,提出了优选方案和选用原则,以及太阳能建筑一体化的结合措施。研究证明:真空管集热器在热能吸收、使用寿命等方面都优于平板集热器,是集热器应用的趋势;太阳能建筑一体化在遵循外观和谐、结构安全、管线简短、系统稳定的原则上,将太阳能热水系统与建筑物的屋面、墙体、阳台板以及遮阳板等建筑物构件紧密结合,以使其成为建筑物的一部分。在与建筑结合上,整体式太阳能热水系统适合应用于平屋顶房屋;分离式更适合与建筑相结合而达到一体化的效果,同时它也适合应用于任何层高的房屋中,因此是未来太阳能建筑一体化应用发展的趋势。 本文还结合太平庄村太阳能热水系统工程实例,对该太阳能采暖系统的经济性和系统运行的效果进行了计算与评价。节能计算表明:太平庄村太阳能热水系统的投资成本为32000元,每年节约费用约为3720元,可在8年回收成本,从而证明了其研究成果对于新农村和城市住宅建设都具有一定的工程应用价值和推广前景。 【关键词】：太阳能 被动式 主动式 太阳能一体化
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TU18
【目录】：

• 摘要2-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-20
• 1.1 选题的背景8-13
• 1.1.1 世界能源问题与建筑耗能8-9
• 1.1.2 我国建筑能耗发展现状9-10
• 1.1.3 太阳能资源优点和资源的分布10-13
• 1.2 太阳能技术在国内外发展的现状13-17
• 1.3 研究的意义17-18
• 1.4 研究内容与框架18-20
• 2 被动式与主动式太阳能技术20-28
• 2.1 太阳能及太阳能建筑20
• 2.2 被动式太阳能建筑20-26
• 2.2.1 被动式太阳能建筑的形式20-23
• 2.2.2 被动式形式比较23-24
• 2.2.3 建筑位置及朝向选择24-25
• 2.2.4 建筑平面和形体设计25-26
• 2.3 主动式太阳能技术26
• 2.4 小结26-28
• 3 被动式太阳能建筑工程应用和分析28-41
• 3.1 工程概况28-31
• 3.1.1 总体设计28
• 3.1.2 户型介绍28-30
• 3.1.3 构造设计30
• 3.1.4 能效分析30-31
• 3.2 被动式太阳能技术的应用分析31-32
• 3.3 优化外围护结构的措施32-39
• 3.3.1 外围护结构节能措施32-37
• 3.3.2 种植屋面37-39
• 3.4 小结39-41
• 4 主动式太阳能与建筑一体化研究41-58
• 4.1 太阳能集热器41-45
• 4.1.1 分类及工作原理41-43
• 4.1.2 集热器面积计算及倾角确定43-44
• 4.1.3 真空管和平板集热器的比较44-45
• 4.2 太阳能热水器系统的应用调研分析45-52
• 4.2.1 太阳能热水器的形式45-50
• 4.2.2 太阳能地暖系统50-52
• 4.3 太阳能建筑一体化建议52-57
• 4.3.1 一体化的现状52-53
• 4.3.2 一体化的基本原则53
• 4.3.3 结合措施53-56
• 4.3.4 不同层高的选择方案56-57
• 4.4 小结57-58
• 5 太阳能采暖工程实例分析58-68
• 5.1 工程概况58-63
• 5.1.1 北京地区气候特点58-60
• 5.1.2 采暖系统的运行原理60-61
• 5.1.3 采暖系统主要设备和性能参数61-63
• 5.2 太阳能采暖热水系统评价63-66
• 5.2.1 系统运行效果63-64
• 5.2.2 节能量计算64-65
• 5.2.3 技术经济分析65-66
• 5.3 小结66-68
• 6 结论68-70
• 6.1 结论68-69
• 6.2 展望69-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-73
• 附录73

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