摘 要：本文首先分析了太陽能資源的適用背景及分布現(xiàn)狀，確定太陽能采暖的利用價值;然后介紹被動式太陽能技術(shù)的原理、適用范圍、經(jīng)濟適用性，并提出該技術(shù)面臨的問題，分析寧夏回族自治區(qū)農(nóng)宅和北京山地等案例;最后展望了該技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展前景。

　　關(guān)鍵詞：被動式;太陽房采暖;建筑設(shè)計

　　近年來，我國工業(yè)化和城市化進程不斷加快，建筑業(yè)發(fā)展迅速，這增加了我國能源的消耗。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，建筑能耗結(jié)構(gòu)中有2/3的能源用于建筑采暖、制冷和熱水供應(yīng)。因此，實現(xiàn)建筑節(jié)能的一個有效途徑是充分利用太陽能進行采暖、降溫和熱水供應(yīng)。

　　我國有豐富的太陽能資源，2/3以上地區(qū)的年太陽輻射量超過每平方米5 000 MJ[1]。受地理和氣候因素的影響，太陽能分布呈現(xiàn)出明顯的地域性。充分利用豐富的太陽能資源，解決其強度受各種因素(季節(jié)、地點、氣候等)的影響不能維持常量的問題，是利用太陽能實現(xiàn)建筑節(jié)能的關(guān)鍵所在。

　　將太陽能技術(shù)運用于當(dāng)前建筑設(shè)計中，既能滿足建筑的能源需求，又能充分利用太陽能資源，加快太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。此外，太陽能的有效利用還可以大大減少其他不可再生能源的浪費，減少環(huán)境污染問題。因此，對被動式太陽能建筑的設(shè)計進行研究具有十分重要的價值。

　　1 被動式太陽能采暖的原理

　　被動式太陽能建筑是利用太陽能提供的室內(nèi)熱能，不需要任何機械設(shè)備提供能源，僅僅依靠傳導(dǎo)、對流和輻射的自然熱傳遞。加上通過建筑物的布置、內(nèi)外構(gòu)造及材料選擇有效地采集、儲存和分配太陽能，提高建筑的溫度和光線，使建筑物具有溫暖明亮的環(huán)境。被動式太陽房采暖原理如圖1所示。該建筑是利用溫室效應(yīng)的原理來加熱房間的。玻璃具有能透過太陽輻射熱而不能透過紅外熱的特點。當(dāng)太陽輻射熱透過玻璃后，會被某種材料吸收，該材料輻射后的紅外熱就不能透過玻璃再返回到室外[2]。

　　2 國內(nèi)被動式太陽能采暖應(yīng)用現(xiàn)狀

　　2.1 適用范圍

　　謝琳娜利用建筑氣候設(shè)計原理，結(jié)合我國的太陽能資源分布情況，分析了不同氣候區(qū)室外氣候條件與熱舒適區(qū)關(guān)系，建立了不同氣候區(qū)被動式太陽能建筑設(shè)計的邊界條件[3]。同時，強調(diào)被動太陽能的設(shè)計應(yīng)著重考慮建筑朝向、體形和熱質(zhì)材質(zhì)等，以適應(yīng)不同的氣候條件。

　　2.2 經(jīng)濟可行性

　　與傳統(tǒng)的采暖供熱系統(tǒng)相比，太陽能采暖系統(tǒng)具有初期投資大、運行費用低等特點。初期投資大是由于太陽能集熱系統(tǒng)增加，運行費用低是由于常規(guī)能源的消耗減少。

　　石金鳳以桃李坪村為例，運用動態(tài)年計算費用法分析了7種村鎮(zhèn)住宅建筑太陽能供熱系統(tǒng)利用方案的技術(shù)經(jīng)濟性[4]，結(jié)果如表1所示。

　　通過比較上述7種方案可以看出，對住宅進行節(jié)能改造后，即使只是簡單的外保溫，每年的計算費用也大幅度降低，在很大幅度上提升了經(jīng)濟性。

　　2.3 存在的問題

　　2.3.1 理論方面。陳其針提出，被動式太陽能建筑熱舒適性的計算、分析，從理論上來說是一個難題[5]。太陽能被動式供暖形式可以改善室內(nèi)熱舒適性，降低采暖能耗，但是太陽能受太陽輻射、室外溫度等不可控因素的影響較大，不穩(wěn)定的特點明顯。而且，建筑結(jié)構(gòu)的對流、輻射換熱、導(dǎo)熱等形式都呈現(xiàn)出不穩(wěn)定性，理論研究成為難題。

　　2.3.2 技術(shù)方面。從實際工程應(yīng)用可以看出，目前，我國已建成了多個單體建筑的太陽能供熱采暖工程，但太陽能區(qū)域供熱采暖工程還未應(yīng)用于實際生活中。太陽能采暖不適合集中供暖，只適合分戶單體供暖，這一問題還有待研究解決。

　　2.3.3 經(jīng)濟方面。被動式太陽能建筑具有節(jié)能、經(jīng)濟實用性強的特點，但相對于主動式太陽能建筑存在供熱效果較差、初期投資較高、太陽輻射熱不穩(wěn)定性等問題，群眾廣泛接受還需要一個過程。部分專家在計算過程中考慮到了初期投資的時間價值，對太陽能利用方案采用復(fù)利法的動態(tài)年計算費用法進行技術(shù)經(jīng)濟分析，但未考慮輔助能源初始價格的變化。

　　推薦閱讀：《太陽能學(xué)報》核心科技論文投稿網(wǎng)