1、RESEARCHONDEVELOPMENTOFSOLARENERGYANDECOLOGYBUILDING關于太陽能和生態建設的研究ABSTRACT摘要Ourcountryssolarenergyresourcesareextremelyrich.我國的太陽能資源極其豐富。Thispapermainlyintroducestheresearchondevelopmentofsolarenergyandecologicalbuilding.本文主要介紹了關于發展太陽能和生態建筑的研究。Basedontheliteratureanalysisathomeandabroad,thispaperhass

2、tudiedthedevelopmentand基于國內外的文獻分析，本文研究了太陽能在建筑領域的發展和應theapplicationprocessofthesolarenergyinconstructiondomain.用過程。Throughstudyingthereferencefromthepredecessorresearchesinfoundationandthearchitectureexample,通過研究前人的研究成果和建筑實例的基礎上，thispaperproposesanewplanfortheunionofsolarenergyandecologicalbuilding.本

3、文提出了太陽能與生態建筑聯合的新方案。Theunionofsolarenergyandecologicalbuildingwillprovideawidemarketfortheuseofsolarenergy.太陽能和生態建筑的聯合將為太陽能的使用提供一個廣闊的市場。1.INTRODUCTION1.介紹Inrecentyears,withtheincreasingofacknowledgementoftheenvironmentalpollutionandthemaintenanceecologicalequilibriumconsciousnessaswellasthedevelopmen

4、tofurbangreening,近年來，隨著環境污染的惡化和人們維持生態平衡意識的提高以及城市綠化的發展onekindofnoticeablenewideasisproposedbyarchitecturescholarsintheworldwidescale:在全球范圍內建筑學家提出了一種值得注意的新觀點：thefuturecitizenswillbesupposedtocreatetheconditiongradually,andconstructecologyhousing.未來的市民將會逐漸創造條件和建造生態住宅。Ecologicalbuildingreferstothedesign

5、architectinconnectionwithnaturalecologicalconditions,關于與自然生態狀態有關的建筑設計的生態建筑，withelaboratelydesigninganddiligentlydevelopmentofeachinexhaustiblenaturalresourcesandthenon-traditionalenergy.精心設計與努力開發每一種取之不盡的自然資源和非傳統能源。Thenmanybrand-newbuildingswillbedesigned.之后許多新的建筑將會被設計出來。Humanitycarriesonecologicalbu

6、ildingforalonghistory.人類進行生態建設已有一段很長的歷史了。Ourcountryssolarenergyresourcesareextremelyrich.我國的太陽能資源極其的豐富。Thetotalquantityofannualsolarenergyradiationislargerthan5,020,000kJ/m2,每年的太陽輻射總量大于5020000千焦每平米，andtheannualsunshinetimesurpasses22,000hoursareasoccupied2/3ofthenationalterritoryarea.每年有三分之二的國土面積光照時

7、間總量超過22000個小時。Amongalltherenewableenergy,thesolarenergyisalsothemostconvenient,potentialandprospectiveeco-energyusedinarchitecture.在所有的可再生能源中，太陽能也是建筑使用中最方便、最具潛力、預期最經濟的能源。Solarenergypossessessuchcharacteristicsthatmakeitgreatlyattractiveasaprimaryenergysourcethatcanbeintegratedintolocalandregionalpow

8、ersupply;太陽能具有這樣的特性，它能作為主要能源來源從而整合到地方和地區的電力供應中去；sinceitrepresentsasustainableenvironmentallysourceofenergywhichcanreducetheoccupantsenergybills.因為它代表了一種可以節約居住者能源利用費用的可持續的環境能源。Theeffectiveunionofsolarenergyandecologicalbuildingcannotonlyenhancetheutilizationofnatureresourcesandreducetheconsumptionthe

9、non-renewableenergy;太陽能和生態建設的有效結合不僅能提高自然資源的利用效率、減少非可再生能源的消耗;butalsocancreatemorecomfortableandhealthierlivingcondition.同時還能創造更加舒適、更加健康的生活環境。2.RESEARCHATHOMEANDABROAD2.國內外研究成果Humanitycarriesonecologicalbuildingforalonghistory.人類進行生態建設已有一段很長的歷史了。Theunionofsolarenergyusingandbuildinghasexperiencedquite

10、alongtime,withmanyfundamentalresearchesstatedineachdevelopmentperiod.太陽能的利用和建筑的結合已經經歷了相當漫長的一段時間，在每個發展階段都有許多的基礎研究。Itisahotspotinthemodernarchitecture,andwillbecomethemaindirectionofthedevelopmentofgreenenergy-savingbuilding.它是現代建筑的熱點，也將成為綠色節能建筑的主要發展方向。2.1.TheForeignResearch2.1國外研究成果Havingexperienceds

11、everalenergycrises,Europe,US,Japanandotherdevelopedcountriesgenerallytaketheenergyconservationseriously.在經歷了幾次能源危機之后，歐洲、美國、日本和其他發達國家普遍采取了節能措施。Largequantitiesofnewtechnologiesandnewenergiesareintroducedintothenewbuildingandrenovationofexistingbuilding,whichhaveobtainedremarkableeffectinenergysavings.

12、大量的新技術和新能源被引入到新建筑和新建筑的改造中，在節能方面取得了顯著的效果。TheEuropeanUnion(EU)MemberStatesareworkingintensivelytoimproveenergyefficiencyinallend-usesectorsandtoincreasetheexploitationofrenewableenergysources(RES)inordertotackleenvironmentalconcernsderivingfromenergyconsumptionoffossilfuels,andtosupportself-sufficienc

13、yandenergysecurity.歐盟(EU)成員國正集中地提高在所有最終使用部門的能源效率和增加可再生能源(RES)的開發為了解決環境問題產生的能源消耗化石燃料,并支持自給自足和能源安全。Basedonrequirementsofenvironmentprotection,majorityofEuropeareasimpelsthedevelopmentofsubstitutionenergytechnology.基于環境保護的要求，歐洲大部分地區開始推動可替代能源技術的發展。Thesolarenergyisrecognizedasonekindofverygoodsubstitutio

14、nenergies.太陽能被認為是一種很好的可替代能源。Thefirstapplicationofsolarenergyisinthephotovoltaiccell.太陽能的第一個應用實例是光伏電池。Atpresent,thephotovoltaiccelltechnologyhasalreadyachievedatahightechnicallevel.目前，光伏電池技術已經達到了很高的技術水平。Beginningfrom1990s,Japanhasobtainedhugesuccessinthefieldofsolarenergyphotovoltaiccellandbecomethew

15、orldelectricitygenerationforerunner.從1990年代開始,日本在太陽能光伏電池領域,取得了巨大的成功并成為世界發電先驅。Withtheconceptofconstructionenergyconservationstated,thesolarenergyalsograduallyobtainstheapplicationintheconstruction，suchassolarenergyusedinsolar-poweredwaterheater,solarenergyheatpump,solarenergychiller,andsolarenergyair

16、conditioning.隨著建筑節能的概念提出,太陽能也逐漸得到建筑上的應用,如太應用于太陽能熱水器、太陽能熱泵、太陽能制冷,太陽能空調。Theutilizationofsolarenergyplaysavitalroleintheaspectofconstructionenergyconservation,suchassolarenergyusedinBrazilsecologywall,EnglandsecologyroomandGermanysecologybuilding.太陽能的利用在建筑節能方面起著至關重要的作用，比如在巴西的生態墻、英國的生態室和德國的生態建筑中所使用的太陽能。

17、Atfirst,thestudiesmadebyoverseasscholarconcentratewithemphasisonecologically-safebuildingitself.開始海外學者的研究重點集中在生態建筑本身。In1990s,suchasMayerHillman,Newmann,Kenworthyandothersscholarsbeingrepresentativeofwesternscholarsproposedtheconceptofestablishmentecologycommunity,withtheresearchcommunityssustainable

18、developmentquestionsfromthecityspaceshape.在1990年代，MayerHillman,Newmann,Kenworthy還有其他西方代表學者提出生態社區建設的概念，指出研究社區可持續發展的問題來自于城市的空間形狀。Theuseofsolarenergyhasexperiencedseveralhightidesandtroughtimes.太陽能的使用經歷了幾次高潮期和低谷期。Buttheresearchofutilizationofsolarenergyisinprogressstepbystep.但太陽能利用的研究正在逐步取得進展。2.2TheDom

19、esticResearch2.2國內研究From70s20thcentury,ourcountrybegantodoresearchanddemonstratethepassiveformsolarenergyheatingconstruction,havingpromotedapproximately10,000,000m2(floorspace)sofar.從20世紀70年代,我國開始做研究并證明了被動式太陽能供暖建設,推動了約10000000平方米(建筑面積)。Atpresentthepassiveformsolarenergyhousingwasabouttoturncommunity

20、constructtoresidentialplot,suchas98,000m2floorspaceofsolarenergydistrictinGansuProvinceLinxiacity,733,000m2solarenergyresidentialplotinthesuburbofLanzhouProvince.目前被動式太陽能住宅的應用是將社區建設轉變為住宅區，例如98000平方米太陽能充足的地區甘肅省寧夏市和733000平方米太陽能住宅區蘭州省郊區。Thepresentofheatingenergysavinginthepassiveformsun-houseinourcount

21、ryisupto60%-70%.目前我國被動形式太陽房的供熱節能能達到百分之六十到七十。Eachm2floorspaceonaveragemaysave20-40kgstandardcoaleveryyear.每平方米建筑面積平均每年可節省20-40kg標準煤。Thisisdevelopinghigheconomyandsocialefficiency.這是在發展高經濟和社會效益。Butthereisalsoabigdisparityinthetechnicallevelagainstoverseas.但在技術層面上，與海外的技術水平也存在很大差距。Thedevelopmentofsolare

22、nergybuildinginourcountryhasexperiencedfollowingseveralstages:我國太陽能建筑的發展經歷了以下幾個階段:Thefirststage,fromthemiddleof70syearstothemiddleof80syears,isaperiodofdoingexperimentalexplorationandapplicationresearch.第一個階段，從70年代中期到80年代中期，是一個進行實驗性探索和應用研究的階段。Inthisperiod,themainresearchesarecarryingonthermalenginee

23、ringformationmechanismandtestmethodofsolarhouses.在此期間，主要研究了太陽房熱工學上的形成機理和試驗方法。Thesecondstage,fromthemiddleof80stothemiddleof90s,isaperiodofresearchingthedesignandpracticalapplicationofsolarhouses.第二階段，從80年代中期到90年代中期，是研究太陽能住宅設計和實際應用的一段時期Ourcountrypaysmoreattentiontobasictheoryresearches,hasdesignedsuc

24、cessfullyandconstructedonebatchofsynthesissunhouseswithfullfunctions,noveldesignandaccordingtothenationaltechnologyeconomicindicator.我國重視基礎理論研究，已成功設計出了一批具有功能齊全、新穎設計的綜合性太陽房，并根據國家技術經濟指標進行了設計。Thethirdstage,beginningfromthemiddleof90s,thesolar-energybuildinghasbecomematuredaybyday.第三階段，從90年代中期開始，太陽能建筑已經

25、日趨成熟。Theuseofsolarenergyisgrowingwiderinconstruction,withunioncloserbetweentheoryandactual.Atthesametime,thesolar-energybuildingalsounifieswiththenaturalecologicalenvironment,inordertobuildingsolarenergyecologydistrict.太陽能的使用在建筑中越來越廣泛，在理論和實際之間更加緊密。同時，太陽能建筑也與自然生態環境相結合以建設太陽能生態區。Theunionofsolarenergyan

26、decologicalbuilding,enrichesthemodernarchitecturecontent,increasesthebuildingenvironmentdesignmethodandexpandsthearchitecturaldesignideafountainhead,itisbecominganewresearchdevelopmentdirectioninmodernarchitecture.太陽能能源和生態建筑的結合,豐富了現代建筑的內容,增加了建筑環境設計方法和擴展的架構設計思想源泉,它正在成為一個新的研究現代建筑的發展方向。Withtheunceasing

27、consummationoftheoryandpractice,thesolarenergyecologicalbuildingcancertainlyhavetheverybigprospectsfordevelopment.隨著理論與實踐的不斷完善，太陽能生態建筑無疑具有廣闊的發展前景。3.EXAMPLESECTOR:THEENGLISHBRE(BuildingResearchEstablishment)ENVIRONMENTBUILDING示例部門:英國建筑研究院的環境建筑TheEnglishBREsEnmviernotnBuildingisagreenofficebuildingmod

28、elfor21stcentury(Figure1).英國的建筑研究院的環境建設示例是21世紀的綠色辦公建筑模型(圖1)。This3-storeybuildingisframestructure,andwith6000m2buildingarea.這三層建筑是框架結構,建筑面積為6000平方米。Innovativeandenvironmentallyadvanced,itdemonstratesthewayforthefuturebasedonaplatformofnewlow-energytargets.強大的創新能力和先進的研究環境，為未來的發展提供了一個新的低能源目標的平臺。Itisthe

29、firstbuildingtouse,aspartofthedesignbrief,thePerformanceSpecificationdrawnupbytheEnergyEfficientOfficeoftheFuture(EOF)Group,apartnershipbetweenBRE,manufacturers,designers,fuelutilitiesandotherbuildingprofessionals.這棟建筑是第一個被投入使用的，作為設計簡單的一例,其性能規范由未來節能組織(EOF)起草,該組織與建筑研究院是合作關系,同時也是制造商,進行燃料分配和提供其他建筑專業支持。

30、ThebuildinghasachievedthehighestpossibleBREEAMrating.(BREEAM-BuildingResearchEstablishmentEnvironmentalAssessmentMethod)這幢建筑已經達到了最高的英國最高研究院環境評估方法的級別。Fig.1:theEnglishBREEnvironmentBuilding.圖片1：英國建筑研究院環境綠色辦公建筑Inthedesignfocuswasmadeonenergyuse.在設計上的重點是能源的使用。Thisresultedin30%lowerusethancurrentbestprac

31、tice,bymakinguseoffthesun,crossventilationandboreholestostoreheath.相比當前的最佳實驗結果這樣可以減少30%的能源使用，通過利用太陽，交叉通風和孔隙來保持健康的環境。Furthercarewastakeninchoosingmaterials.在選擇材料方面也有了更多的關注。Thematerialsoftheoldbuildingonthesitehavebeenreusedinthenewbuildingfor96%,althoughnotallintheEnvironmentalBuilding.該建筑的舊建筑材料已在新建筑

32、中被重復使用了96%，盡管并不是全部在綠色建筑中。Thebuildingaimsnotonlytoprovideaworkingofficewithlowenergyconsumptioninuse,butalsotoserveasalarge-scaleexperimentalfacilityforevaluatingvariousinnovativetechnologies.該建筑的目標不僅是提供一個低能耗的工作辦公室，并且還當作為評估各種創新技術的大型實驗設施。ThePerformanceSpecification,akeyelementofthebuildingbrief,dictat

33、esperformancetargetsforenergyconsumptionandcarbondioxide(CO2)emissions.性能規范是建筑中的一個關鍵元素，它規定了能源消耗和二氧化碳(CO2)排放的性能目標。Thetargets:47kWh/m2forgas;36kWh/m2forelectricity;and34kg/m2forCO2emissions,representa30%improvementoncurrentbestpracticeandweretobemet：目標:47千瓦時/m2天然氣;36千瓦小時/m2電力;和34kg/m2CO2排放,以下措施可以在現有的最

34、佳實踐中表現出30%的改進：Avoidingorminimizingtheuseofair-conditioningMaximizingthebenefitsofthebuildingfabricintermsofreducing/smoothingtheheatingandcoolingloadsMinimizingtheuseofartificiallightingwhileactivelyexploitingdaylightApplyingtheappropriatelevelofautomaticandusercontrols避免或減少空調的使用最大化利用建筑結構的好處來減少/穩定加熱和冷卻負荷減少使用人工照明,同時積極利用日光應用適當的自動化裝置和用戶控件Fig.2:thegraphshowstherelativelyhighenergyscoreoftheBRE-buildingcomparedtonormal(DETRhigh)andgood(DETRlow)practiceintheregion.圖表顯示了相對較高的能量分數建筑研究所示例建筑相