太阳能热水体系与建筑一体化的若干重要技术探讨

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1、太阳能热水体系与建筑一体化的若干重要技术探讨第一章绪论1.1研究背景和意义我国是能源消费大国，随着国民经济的快速发展，人民生活水平的提高，生产、生活对能源的需求大幅度增长[1]。我国又是能源相对贫乏的国家，节约能源，减少因能源消耗引起的环境污染问题，已经成为影响国家发展的重要因素。建筑用能耗约占全国总能耗的1/4，居全国首位，因此，建筑节能的意义十分重大。建筑节能的主要途径包括两个方面：一是节流，即提高供暖、空调系统效率和减少建筑本身的能量散失；二是开源，即开发利用新能源，如太阳能，太阳能与建筑的一体化设计就是在这个背景下提出来的太阳传

2、送到地球上的能源，我国有着丰富的太阳能资源，大约三分之二的国土太阳福照总量接近或超过6000MJ/(m-a),尤其是华北、西北的广大地区，日照充足，为太阳能在我国利用奠定了良好的条件[5]。目前，随着国家对节能和环保的不断关注，太阳能利用技术在国内得以长足的发展。作为太阳能热利用主要形式之一的太阳能热水系统，凭借环保、生态、节能、经济等诸多优点也得以迅速推广，开始走向千家万户。我国太阳能热水系统建筑一体化所面临的问题主要面临三部分。第一，太阳能热水系统不能够和建筑完美结合，而成为其附庸物。第二，太阳能热水系统可靠性得不到保证，这成为制约

3、太阳能热水系统的一个重要瓶颈。第三，太阳能建筑一体化的经济评价不规范、不合理，在决策时往往不能够很好的找到最佳方案，从而造成资源浪费。本文对于这三个问题进行开展研究。为了解决上述问题，使在利用太阳能热水设备的同时尽量减少其对建筑的负面影响，使其能与建筑物成为有机的整体，从而提出了太阳能热水系统与建筑一体化设计的概念。.1.2太阳能热水系统与建筑一体化的国内外研究现状我国太阳能热水系统与建筑一体化发展起步相对较晚，但发展较快。从80年代开始，太阳能热水系统相关的研究已多次被列入国家科技攻关项目，我国一直非常重视太阳能热水系统与建筑一体化系

4、统工程。1998年10月在昆明召开太阳能技术与建筑技术研讨会，提出了太阳能系统建筑一体化概念，并分析了实现一体化的必要性和紧迫性。2001年12月，建设部在南京对太阳能系统建筑一体化概念再次开展研讨。2013年1月，国务院以国办发[2013]1号文件转发给发改委、住建部《绿色建筑行动方案》，目标在十二五期间完成新建绿色建筑面积达到10亿平方米，到2015年末新增建筑达到绿色建筑标准要求。从发展历程上看，我国太阳能热水器技术主要经历了起步、产业化和快速发展三个重要阶段。起步阶段始于1958年，由天津大学和北京建筑设计研究院设计研发的北京天

5、堂河农场浴室和天津大学太阳能热水系统，采用自然循环换热方式。产业化阶段始于80年代，70年代的能源危机而使各国开始寻求新的可再生能源，太阳能开始逐渐被各国重视起来，我国也开始对太阳能行业采用相应的扶持政策，并取得一定的进展。到了90年代，我国太阳能热水器行业步入了一个快速发展的阶段，太阳能热水器行业上下游涌现出数千家企业，形成巨大产能，发展势头迅猛，具备生产不同品种、不同规格和型号太阳能热水系统。目前，我国已经成为太阳能热水器生产和使用的大国，年保有量和产量都位居世界第一，相关的太阳能热水器与建筑结合国标体系正在慢慢建立。.第二章基于设

6、计模数体系太阳能建筑一体化2.1设计模数的产生与定义模数本身是一种数字型数字化规范，模数体系就是数字化规范的系统体系模数在很多领域有着广泛的应用。在机械设计领域，齿轮模数是指相邻两轮齿同侧齿廓间的齿距P与圆周率71的比值(m=p/7r)，是制造齿轮的一个基本产生基本参数，适应了大规模生产的标准与规范化。在建筑设计领域，模数设计指为了实现工业化大规模生产，建筑构件及组件应该具备结构化，模块化及通用化，同时兼顾不同造型，不同色彩审美要求，不同生产工艺，不同环境适应性。2.2基于设计模数太阳能建筑一体化基于模数太阳能建筑一体化设计体系是一个综

7、合全盘考虑的过程，这需要理清系统中设计模数的要素，各个要素之间的关联稱合关系，在设定的设计环境下追求一种最优化的解，从而达到比较理想的设计解系。他以满足整体功能、形象和文化的要求为目的，整合出有关体系设计的各个要素，使这些各个设计要求连续化、比例化、秩序化和清晰化，这样可以形成科学的设计知识管理体系，从而为实施太阳能建筑一体化提供参考。整个设计模数体系如图2-1所示：环境要素包括系统所创造的生态环境要素，及节能减排要素，这些应该从硬性的设计指标数据为出发，考核整个系统运行所产生的环境效益。具体来讲，环境要素包括太阳能系统本身环境因素，与

8、建筑的环境因素，以及太阳能系统与人的环境因素。太阳能系统本身环境因素是系统从设计、制造、使用和回收产品全生命周期所对环境造成的影响因素，包括材料污染性、材料对珍惜资源的依赖性、电路板的可回收性、系统的可回收