新型节能住宅建造在德国.doc
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1、* 新型节能住宅建造在德国新型节能住宅建造在德国 新型节能住宅建造在德国 衣、食、住、行,是人们最基本的四大行为活动。 围绕着居住方面,民智一郎认为,有四条基本原则:安全坚固,健康舒适,节约能源,运 行经济。 * “新型节能住宅建造在德国”这个话题,与上述四项原则中的后三项原则,密切相关。 下面的内容,实际上是对前段时间,一些学习情况的阶段性小总结。 欧美日等一些西方发达国家,在住宅科技创新领域方面的研究,比如,如何在住宅建造中, 充分利用自然能源,等等,有许多值得我们思考、学习和借鉴的地方。 民智一郎,愿与对小建筑、小住宅、小别墅方面感兴趣的朋友们,一块分享见识,交流心 得。 阅读目录 一、
2、 “被动式住宅”的应用 (一) “被动式住宅”的显著特点 (二)什么是“被动式住宅”? (三)单户家庭住宅独立住宅,热量损失示意图。 二、自然能源在独立小住宅上的应用 (一)太阳能的利用 1、太阳能发电 2、太阳能热水 3、被动式太阳房 (二)浅层地表土壤中热量的利用 1、地源热泵技术的应用 2、室外空气经过地埋管吸入室内的应用 (三)小型家用风力发电机组的应用 (四)准自然能源-生物发酵沼气的应用 三、使用天然木材,或者是使用天然植物建造独立小住宅的情况。 四、三例德国典型新型节能住宅建造过程图解 一、一、“被动式住宅被动式住宅”的应用的应用 (一)(一)“被动式住宅被动式住宅”的显著特点的
3、显著特点 关于“被动式住宅”,简单地说,就是一种无需暖气系统或者空调系统,仅仅是通过刻意设计住宅的坐落 和朝向,选择不同的建造材料,以及采取特殊的建筑构造,等纯“被动”的方式,就可以获得舒适室内环 境的一种新型的现代节能住宅。 对于“被动式住宅”来说,无需额外高投资的能源供应设备,就能满足其供暖,24 小时热水和家电能耗。 一般“被动式住宅”的造价,比普通住宅来说,按照需求不同,仅高出 10%-20%。而从长远来看,30 年 之内,一栋“被动式住宅”的总体建造和维修的花费,和普通住宅的平均水平是一样的,而其能耗,则仅 为普通住宅的 1/4。从长远整体效果来看,“被动式住宅”,实际上要比传统建造
4、方式的普通住宅便宜得 多。 * 在越来越多看重节俭和节能的德国,按照“被动式住宅”标准建造,竣工以后,又经过社会专业机构 的检测,取得“被动式住宅”认证的房屋,已成为德国许多家庭购置新房的首选。 需要特别指出的是, “被动式住宅”,对于体型较小的独立住宅来说,效果是比较明显的。 (二)什么是(二)什么是“被动式住宅被动式住宅”? “被动式住宅”,通俗地讲,可以说是“仅仅靠住宅本身的构造设计,就能到达舒适的室内温度,满足 冬暖夏凉的要求,不需要再单独另外安装供暖设施的住宅,即,不需要主动提供能量的这样一种 房屋”。 其实,也可以这样简单地理解,所谓“被动式住宅”,就是一种设计思想理念来自西方世界
5、,采用现代保 温隔热技术,现代吸气、排气通风技术,等手段,来建造的新一代的节能住宅。 (三)单户家庭住宅独立住宅,热量损失示意图。 一座规则的独立小住宅,可以简单地划分有 6 个面组成,即:上面、下面、左面、右面、 前面、后面。 下面,借助 2 幅 图片,来简单地说明独立小住宅,通过外部围护部分,热量散失的所占比 例情况。从中也可以看出,住宅保温隔热方面,哪些地方是需要重点进行处理的部位。 * 独立住宅热量损失示意图 1 Heat Losses 热量损失 roof 屋顶部分(大约占总损失热量)25%30% walls 25%30% 墙体部分(大约占总损失热量)25%30% floor 10%2
6、0% 地面部分(大约占总损失热量)10%20% (door)windows 25%30% (门)窗洞部分(大约占总损失热量)25%30% * 独立住宅热量损失示意图独立住宅热量损失示意图 2 Winter heat loss 冬季热量损失 Ceiling 2535% (屋顶)天花板/顶棚 大约占 2535% Walls 1525% (非保温的)墙体 大约占 1525% Windows 1020% 窗子 大约占 1020% Floor 1020% 地板 大约占 1020% Air leaks 1525% 漏气 大约占 1525% 二、自然能源在独立小住宅上的应用 大自然中天然的自然能源,跟人工制
7、造的能源不同。人类如果对自然能源,不加以充分开 发和利用的话,自然能源,最终也会是白白地浪费掉。 而人造能源的过度生产与利用,一方面,需要耗掉地球上的一些不可再生的一次能源, 另一方面,还会对人类居住的共同家园地球的环境,产生越来越巨大的伤害。 在普通民众建造房屋的过程中,积极充分地利用大自然中的一些自然能源,不仅是符 合全球倡导低碳生活的流行趋势,更是一种绿色环保的善举。从大处来说,对人类的生存 环境有利,从小处来说,对家庭个人也有好处。 使用自然能源的住宅室内,冬暖夏凉,空气清新,健康舒适,同时,也能够减少家庭 * 在能源上的一些消耗,降低家庭在耗能方面的一些开支。 (一)太阳能的利用 太
8、阳,给地球带来光明和温暖,源源不断地向地球提供巨大的能量。 在晴天时间,将这些清洁能源,充分地吸收和利用,有着非常重要的现实意义。 在某些国家,前几年的时候,为了鼓励使用绿色环保清洁的新能源,对购买使用太阳能利 用设备,政府会有比较大的资金方面的补助。 事实上,目前的太阳能技术还不够完善,太阳能设备的售价相对还比较高,太阳能系统的 相对使用寿命也还比较短。 对于太阳能发电系统而言,不同的太阳能电池板寿命是不一样的,其中,电池寿命就短多 了,大约三年到五年。 比如,国内有些乡下农村,安装太阳能路灯,在使用一段时间以后就不能用了,原因就是 需要再另外花钱更换太阳能发电系统中的蓄电池部分。 1、太阳
9、能发电、太阳能发电 太阳能发电系统示意图 1 Battery (蓄)电池(组) * Inverter 逆变器 补充材料: 太阳能直流发电系统,是由太阳能电池板、充电控制器和蓄电池等组成。 太阳能交流发电系统,是由太阳能电池板、充电控制器、逆变器和蓄电池共同组成。 太阳能直流发电系统中不包括逆变器。 逆变器是一种电源转换装置,主要功能是将蓄电池中的直流电逆变成交流电。 Cooler 冰箱 Cell Phone 移动电话 Spotlight 聚光灯 Fan 风扇 Sump Pump 水仓泵 Laptop 笔记本电脑 Fluorescent Lighting 荧光灯 Television 电视 太阳
10、能发电系统示意图 2 Grid-Connect 并网连接 * AC Main Panel and Meter 交流电主配电箱和电表 AC Disconnect (Utility Accessible)交流电断路器 (无障碍功能) Inverter 逆变器 DC Disconnect 直流电断路器 Junction Box 接线盒/接线箱 Solar Array 太阳能电池阵列 太阳能发电系统示意图 3 * 微型太阳能发电系统示意图 4 * 太阳能发电系统示意图 5 Solar panel 太阳能电池板 Solar charge controller 太阳能充电控制器 12V DC 12 伏特直
11、流电 Saving lamps 节能灯 Inverter 逆变器 Lead-acid Battery 铅酸蓄电池 太阳能发电,分光热发电和光伏发电两种形式。 通常情况下,人们所指的太阳能发电,往往指是太阳能光伏发电。 光伏发电,是根据光生伏打效应原理,将太阳光能,直接转化为电能。 * 太阳能光伏发电,最基本元件,是太阳电池(片),有单晶硅,多晶硅,非晶硅和薄膜电池等多种形式。 目前,单晶和多晶电池用量最大,非晶电池主要是用于一些小系统和计算器辅助电源等。 在过去,欧美发达国家,大都制订了“阳光计划”,并采取措施,鼓励居民安装太阳能发电系统。比如, 部分赠款,无息贷款和“种子基金”等,并以高出普
12、通电价几倍的价格,购买居民家中多余的太阳能电量。 但是最近,纽约时报有报道称,2011 年初,美国第三大太阳能电池板制造商,常青太阳能公司,正 在关闭其主要的美国工厂,并将生产转移到位于中国武汉的合资企业。 纽约时报报道称,常青太阳能公司总裁麦克尔艾尔-希洛曾,在一次声明中,解释了将公司整体迁 移到中国的原因。 麦克尔称,公司决定关闭在美国马萨诸塞州的德文斯工厂,是为了应对太阳能电池板价格的暴跌。近 3 年 来(2008 年、2009 年、2010 年),太阳能电池板的全球价格,已降低了 2/3,仅在 2010 年的第四季度, 价格就出现了 10%的大幅下挫。 麦克尔认为,在价格下跌的市场行情
13、下,美国制造商,将持续处于不利境况,将工厂迁往中国,则能使安 装成本快速下降。因为在中国,不仅产品的制造成本较低,制造商还能获得中国政府和国有银行的帮助。 目前,欧美国家,削减新能源补贴已成趋势。 而中国的情形却有很大不同。近日有消息称,正在审批中的国家新兴能源产业发展规划称,2011 年 2020 年的规划期内,全国新兴能源产业将累计增加投资 5 万亿元,其中,可再生能源 2 万亿至 3 万亿元, 风电 1.5 万亿元,太阳能 2000 亿至 3000 亿元。 此外,有业内人士认为,目前规模尚小的中国新能源市场,存在巨大的发展空间,国际太阳能巨头的进入, 更多是在提前布局,为即将大发展的市场
14、做准备。 2、太阳能热水、太阳能热水 * 平板型太阳能集热器示意图 (太阳能系统,内部的热传导介质,一般不是水体,而是具有防冻效果的乙二醇/丙二醇等 * 液体。 通过热交换箱罐,配合电热水器,燃气锅炉,等,综合配套,供应生活热水。 ) 平板型太阳能集热器示意图 * 平板型太阳能集热器示意图 * 平板型太阳能集热器示意图 * 平板型太阳能集热器示意图 * 真空玻璃管内部有金属吸热体的太阳能热水器 * 普通全玻璃真空管太阳能热水器 (真空玻璃管吸收太阳热,直接传给未经处理的普通水体-硬水, 随着长期使用,真空玻璃管内壁上,会结一层水垢,将会降低太阳能系统的热效率。 ) 3、被动式太阳房、被动式太阳
15、房 “被动式太阳房”和“被动式住宅”,是两个意义不同的概念。 什么是“被动式太阳房”? 天空中的太阳,向地面上的住宅室内,传递能量,不需要借助机械动力,也不需要专门的蓄热器、热交换 器、水泵或风机等设备。而是完全由自然的方式(辐射、传导和自然对流)进行,故称为被动式太阳房。 * 被动式太阳房,在大多数情况下,集热部件与建筑结构是融为一体的,房屋的结构构件能够达到一物多用。 比如,南面的窗子,既是房屋的采光部件,又是太阳能系统的集热部件;墙体既是房屋的围护构件,又是 太阳能系统的集热蓄热部件。 “被动式太阳房”,也存在有诸多缺陷,比如,室内温度波动会比较大,室内的舒适度也比较差,在夜晚, 或者是
16、在室外温度较低,或者是连续阴雨天气时,室内需要增加辅助热源,才能维持适合人们在内居住的 温度。 在现代住宅的设计建造中,只是单纯使用一项新型技术,已无法满足“冬暖夏凉,健康舒适,节约能源” 的建造目的。 因此,“被动式太阳房”,只有与其它先进住宅建造技术相结合,比如,“被动式住宅”技术,“能量回 收通风系统 ERV”技术,地埋管进气技术,屋顶太阳能利用技术,现代保温隔热技术,等等,综合运用, 才能取得比较好的效果。 * “被动式太阳房”建造一例 使用 SIP 承重断热板建造的一“被动式太阳房”断面示意图 * 综合运用多项先进技术的“被动式太阳房”建造一例 (二)浅层地表土壤中热量的利用(二)浅
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