工管毕业论文.doc
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1、本科生毕业论文本科生毕业论文 题 目建筑太阳能一体化施工技术 在多层住宅工程中的应用研究 学生姓名张继元 学 号2008160636 系 别管理分院 专 业工程管理 班 级0801 申请学位本科学位 指导教师王文职称 答辩时间 2012 年 5 月 25 日 I 摘 要 能源形势的严峻性使建筑节能和建筑中应用新型能源的工作在世界范围内引起了 高度重视,太阳能在建筑中的利用成为其中的重要课题。因此,建筑太阳能一体化施 工技术也就显得格外重要。本文首先对太阳能资源的利用和建筑太阳能一体化施工技 术进行简要说明,总结被动式太阳能建筑和主动式太阳能建筑的应用情况。然后,简 述多层住宅的太阳能技术的应用
2、现状,总结太阳能一体化施工技术在多层住宅工程中 的应用与一般住宅工程中的应用的区别。最后,找出建筑太阳能一体化施工技术在多 层住宅工程中的应用中可能会出现的特殊情况和问题,并提出相应的解决措施。 关键词:建筑太阳能一体化;多层住宅;应用研究 II ABSTRACT The serious the situation of the energy makes the application of new building energy efficiency and building energy attracted much attention in the world. The utilizat
3、ion of solar energy in the building becomes one of the important topics. Therefore, the construction solar energy integration construction technology also appears especially importantly. This article first carries on the briefing to the utilization of the solar energy resources and the construction
4、solar energy integration construction technology, and summarizes the passive form solar- powered structure and the driving type solar-powered structure application situation. Then, give the application status of the multi-layer housing solar energy technology, and summarizes the difference between t
5、he application of the solar energy integration construction technology in the multi-layered housing project and in general housing project. Finally, discovers the peculiar circumstance and the question which possibly can appear in the multi- layered housing project application of the construction so
6、lar energy integration construction technology, and proposes the corresponding solution measure. Keywords: Construction solar energy integration; Multi-layered housing; Applied research I 目 录 摘摘 要要I ABSTRACT.II 1 绪论绪论1 1.1 选题的目的和意义选题的目的和意义1 1. 1.1 太阳能广泛应用于住宅的必然性分析太阳能广泛应用于住宅的必然性分析1 1.1.2 我国的太阳能资源及利用状
7、况我国的太阳能资源及利用状况2 1.2 研究思路和路线研究思路和路线3 1.2.1 文献阅读文献阅读3 1.2.2 多学科综合运用多学科综合运用3 2 建筑太阳能一体化技术建筑太阳能一体化技术3 2.1 概述概述3 2.2 被动式太阳能建筑的应用被动式太阳能建筑的应用3 2.2.1 被动式太阳能采暖设计策略被动式太阳能采暖设计策略4 2.2.2 被动式太阳能制冷设计策略被动式太阳能制冷设计策略.5 2.3 主动式太阳能建筑的应用主动式太阳能建筑的应用.6 2.3.1 太阳能热水系统太阳能热水系统7 2.3.2 热风集热式供热系统热风集热式供热系统.8 2.3.3 太阳能空调系统太阳能空调系统.
8、8 2.3.4 太阳能光伏发电系统太阳能光伏发电系统8 3 太阳能一体化施工技术在多层住宅工程中的应用现状太阳能一体化施工技术在多层住宅工程中的应用现状9 3.1 多层住宅的太阳能技术的应用现状多层住宅的太阳能技术的应用现状.9 3.1.1 平屋面平屋面隐入式方案隐入式方案9 3.1.2 台阶型坡屋面台阶型坡屋面集热器支架型方案集热器支架型方案9 3.2 一般住宅工程中的应用与多层建筑的区别一般住宅工程中的应用与多层建筑的区别10 4 太阳能一体化施工技术在多层住宅工程的应用中可能出现的问题及解决方法太阳能一体化施工技术在多层住宅工程的应用中可能出现的问题及解决方法10 4.1 可能出现的问题
9、可能出现的问题10 4.2 解决方法解决方法11 结结 语语11 参考文献参考文献12 致致 谢谢13 1 1 绪论 1.1 选题的目的和意义 1. 1.1 太阳能广泛应用于住宅的必然性分析 能源形势的严峻性使建筑节能和建筑中应用新型能源的工作在世界范围内引起了 高度重视,太阳能在建筑中的利用成为其中的重要课题。自上世纪 70 年代,国外工业 发达国家和一些发展中国家都充分认识到利用太阳能是减少建筑常规能源消耗的最有 效途径,纷纷投入大量人力物力来研究,并在 70 年代末 80 年代初达到高潮,太阳能 建筑技术也因此得到了迅猛的发展,太阳能建筑产业在商业化、建材化等方面也取得 了可喜的成果。把
10、太阳能技术广泛应用到住宅建筑中,使太阳能作为住宅建筑运行的 动力,这是人类社会进步和科学技术发展的必然,其必然性体现在以下三个方面: (1)经济效益 首先,太阳能应用于住宅中可以节约常规能源,减少住宅建筑的能耗,产生较大 的经济效益。虽然在建设初期一次性投入较大,但从长远来看却是一劳永逸,建筑造 价增加值远远小于能源节约所带来的效益,如现在普通家用的太阳能热水器一般在三 到五年就能收回成本。另外,太阳能技术在住宅建筑中的应用有利于推动住宅产业现 代化,促进太阳能等其它产业的发展,其间接的经济效益不可估量。 (2)社会效益 目前,人们生活舒适度与能源紧缺的矛盾日益严重,随着人们对室内热环境的要
11、求越来越高,人们用于室内热环境的能源需求量也就越来越大,导致能源供应紧张。 如在一些大中城市,由于市政的电力、燃气不能满足人们的需要,政府不得不对常规 能源的使用做出了限制,往往只能靠停电等方式来缓解压力,给人们正常的生产生活 带来了极大的不便,严重影响了社会生活的正常运行。而太阳能应用于住宅建筑中, 可以大大节约能源,缓解能源紧缺的压力,解除能源问题对社会构成的严重威胁,促 进社会经济的可持续发展,带来巨大的社会效益。 (3)环境效益 目前住宅中的主要能源仍然是石化燃料,其所产生的有害气体和二氧化碳造成了 环境污染和全球气候变暖。太阳能是清洁卫生的绿色能源,应用于住宅建筑之中,不 但可以缓解
12、不可再生能源的过度开采和可再生能源所遭受的破坏,而且还可以减小化 石燃料燃烧所产生的有害气体对环境的破坏,具有巨大的环境效益。 2 1.1.2 我国的太阳能资源及利用状况 我国陆地面积每年接收的太阳辐射总量在 33408400MJ/(m2.a)之间,从全国的总 体情况来看,我国属于太阳能资源相当丰富的国家之一,丰富的太阳能资源为我国进 行太阳能的开发和利用提供了得天独厚的条件,同时各个区域的差异性也向我们提出 了挑战。 当国外如火如荼地开发和利用太阳能资源的时候,我国的太阳能事业也开始起步 并迅猛发展。1975 年国家有关部门在河南安阳举行的“全国第一届太阳能利用经验交 流会” ,标志着我国的
13、太阳能利用开始获得国家支持并纳入到正常的发展轨道。1992 年, 国务院批准了中国环境发展十大对策 ,明确提出要因地制宜地发展太阳能等可再生 资源,从此,我国的太阳能利用进入了快速发展的新阶段。二十多年来,太阳能利用 技术在产品研发、商业化运转、市场开拓方面都获得了长足进步,已经成为一个朝气 蓬勃的新兴产业。到 2000 年底我国太阳热水器保有量达到 2600 万平方米、被动式太 阳房拥有量达到 1800 万平方米、太阳灶应用量达到 33.2 万台,均居世界第一位3。太 阳能利用、环保节能观念逐渐深入人心,成绩喜人。 但是,我国太阳能节能技术总体发展时间短,重视和研究不够投入,对太阳能的 利用
14、十分有限,在大量建设的多层住宅方面,研究和实践相对来说积累较少。并且, 我国太阳能技术在多层住宅上的应用比较单一,主要是太阳能热水器的使用。而多层 住宅由于可供太阳能集热用的建筑表面积有限性和技术上的限制,对于太阳能的利用 并不高。并且太阳能的应用还具有时段性和冬夏两季运行矛盾等问题。对于太阳能技 术与建筑的一体化设计,现行的太阳能技术、产品,一般都是独立研发,没有与住宅 结构、设备、空间设计形成有机结合,导致太阳能设备附着于建筑外部影响城市景观, 安装和施工上一般都是先建住宅再安装太阳能设备,亦导致对太阳能的利用效率低, 妨碍新技术的使用等。 将建筑与太阳能一体化相加整合,在对多层建筑设计的
15、初始,就将太阳能系统包 含的所有内容作为建筑不可或缺的设计元素加以考虑进去,巧妙的将太阳能系统与建 筑本身结合起来,乃至于不可分割,才是真正的太阳能一体化。因而,针对多层住宅 的特点以及可能出现的问题,把真正的建筑太阳能一体化的施工技术应用到多层住宅 中去,充分利用太阳能这样一种优越的绿色可再生资源,对于改进多层住宅能源节约, 乃至于我国整体能源节约与环保,具有十分现实的意义。 3 1.2 研究思路和路线 1.2.1 文献阅读 通过广泛的文献阅读和整理,了解现阶段国内外的研究动态,获取相关的理论成 果和结论,借鉴科学的调研方法,为课题的深入研究奠定基础。力求对该项研究有一 个整体的把握,以保证
16、本研究思路和方法上的前瞻性和内容上的创新点。 1.2.2 多学科综合运用 学习相关专业的教材和文献成果,向建筑理论、建筑物理、建筑结构等领域的教 授直接求教,并将建筑学、建筑类型学、建筑构造等理论综合运用。 2 建筑太阳能一体化技术 2.1 概述 近年来,建筑工程中的太阳能热水系统安装往往自成系统,并作为建筑的后置设 备进行安装,造成太阳能热水器在建筑上布置极为不合理,其固定、防风、避雷等安 全措施也得不到保障,也给城市景观、建筑的安全使用带来极为不利的影响。为使太 阳能热水系统安全可靠、性能稳定,且与建筑和周边环境协调统一,就需要推广建筑 太阳能一体化施工。所谓建筑太阳能一体化施工,就是将太
17、阳能的产品及构件与建筑 同步设计,同步施工,同步验收,并做到与建筑进行有机的结合。 建筑太阳能一体化设计就是要将太阳能热水应用技术融入到住宅建筑设计的整个 过程,系统所包含的所有内容都当作建筑不可或缺的元素加以考虑,使之成为建筑组 成的一个部分,而不是附加的多余构件,从而达到建筑设计美观、实用、经济的要求。 综合考虑建筑所处的气候特点,太阳能热水系统的不同类型、技术要求、建筑的造型、 平面功能与构造节点等因素,做到即符合住宅建筑造型和使用功能要求,又满足高质 量的供热水要求。 一体化设计对住宅的造型及立面提出了新的要求,作为工业化的产物,太阳能热 水系统的融入提升了住宅建筑的科技内涵,增加了美
18、学趣味。另外,住宅的平立面以 及结构体系都比较规整,逻辑性强,在立面的设计中应把握这一特点,做到尽量简洁 大方。 4 2.2 被动式太阳能建筑的应用 太阳房一词源于美国,是当时人们对玻璃房子的形象比喻,这种玻璃房子内部阳 光充足,四季如春,非常适合人们工作居住。后来,太阳房的涵义逐渐延伸为利用太 阳能来采暖和降温的建筑。太阳能在建筑中的应用主要有两种形式,即主动式应用和 被动式应用。被动式应用不采用任何机械动力,而是通过充分结合周边环境因素、合 理设置内部功能、巧妙处理外部形体、恰当选择建筑材料使建筑物在冬季能够采集、 蓄存和分配太阳能,而且也能在夏季遮蔽太阳辐射、调节空气状况使之降温,其工作
19、 原理是“温室效应” 。太阳能的主动式应用则需要利用机械设备和消耗常规能源。相对 于主动式太阳能系统,被动式太能阳系统构造简单、投资少、日常维护方便,因而容 易得到人们的接受。 2.2.1 被动式太阳能采暖设计策略 每个地区的自然环境都各有不同的特点,因此,在设计中对环境控制方法也是多 种多样,但归根结底主要有两个方向:冬季采暖控制和夏季制冷控制。冬季采暖控制 可以通过直接得热,集热蓄热墙式间接得热、附加阳光间式间接得热、综合得热等 几种方式来实现,每种方式对太阳能的利用也不相同,下面就每种方式进行探讨。 (1)直接得热 直接得热是被动式太阳房中最简单也是最普遍的一种形式。其做法就是把南向窗
20、户扩大,以提高建筑的集热面积,太阳辐射透过窗户直接射到室内地面、墙壁以及家 具上,使它们表面温度升高,从而使热量得以储存,当室外和室内温度都下降时,这 些被储存的热量再通过自然对流换热释放出来,加热室内空气,使室内温度维持到一 定水平。 直接得热式太阳房的优点是热效率高,一旦得到充足的阳光,室内温度上升很快, 因此对于需要白天采暖的建筑尤为适用,如办公楼、学校等公共建筑,缺点是温度波 动大,白天热,夜间冷,不能满足住宅、宾馆等对夜晚温度要求高的建筑。另外,南 窗洞口在有太阳辐射时起着集取太阳辐射能的作用,而在无太阳辐射的时候则成为保 温的最薄弱环节,因此在直接得热的太阳房中。南窗一方面要加大,
21、另一方面也要设 置有效的保温隔热措施,如做双层窗、加保温窗帘等。 (2)集热蓄热墙式间接得热 集热蓄热墙是间接利用太阳能的采暖方式。太阳光首先照射到南向、外面有一 5 道玻璃外罩内的深黑色储热墙体上,该墙体吸收太阳辐射热后,通过传导将热量传到 墙体的另外一侧,然后通过对流和热辐射方式向室内供热。并且,在集热墙体的上下 部位均做通气孔,冬天集热墙与玻璃间的热空气上升通过上部孔洞传入室内,而室内 较冷的空气下降并通过下部孔洞传出,这样形成内外层空气的对流循环。 采用集热蓄热墙式间接得热的太阳房由于室内和室外有过渡空间而使室内温度 波动小,居住舒适,缺点是热效率较低,黑色集热墙使建筑立面难以处理,另
22、外玻璃 与集热墙之间容易落灰,也不便打扫。 (3)附加阳光间式间接得热 附加阳光间也是间接利用太阳能得热的方式,它是集热一蓄热墙式与直接得热式 的结合形式。其做法就是在房屋的南面附加玻璃温室,可应用于新建房屋,也可用于 旧房改造。这种南部阳光间系统的工作原理和直接得热式系统相同,后部房间的集热 方式则跟集热蓄热墙式系统相似,因而兼有两种系统的优点,即热效率高、室内温 度波动小,同时方便打扫。温室则可以根据房屋自身需要做成花草房,外廊或者入户 门斗等形式。 (4)综合得热 在被动式太阳房的设计与建造中,通常是直接得热式、集热蓄热墙式、附加阳 光间式三种形式结合使用,发挥各自特点,综合得热。其通常
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