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1、RESEARCHONDEVELOPMENTOFSOLARENERGYANDECOLOGYBUILDING关于太阳能和生态建设的研究ABSTRACT摘要Ourcountryssolarenergyresourcesareextremelyrich.我国的太阳能资源极其丰富。Thispapermainlyintroducestheresearchondevelopmentofsolarenergyandecologicalbuilding.本文主要介绍了关于发展太阳能和生态建筑的研究。Basedontheliteratureanalysisathomeandabroad,thispaperhass

2、tudiedthedevelopmentand基于国内外的文献分析，本文研究了太阳能在建筑领域的发展和应theapplicationprocessofthesolarenergyinconstructiondomain.用过程。Throughstudyingthereferencefromthepredecessorresearchesinfoundationandthearchitectureexample,通过研究前人的研究成果和建筑实例的基础上，thispaperproposesanewplanfortheunionofsolarenergyandecologicalbuilding.本

3、文提出了太阳能与生态建筑联合的新方案。Theunionofsolarenergyandecologicalbuildingwillprovideawidemarketfortheuseofsolarenergy.太阳能和生态建筑的联合将为太阳能的使用提供一个广阔的市场。1.INTRODUCTION1.介绍Inrecentyears,withtheincreasingofacknowledgementoftheenvironmentalpollutionandthemaintenanceecologicalequilibriumconsciousnessaswellasthedevelopmen

4、tofurbangreening,近年来，随着环境污染的恶化和人们维持生态平衡意识的提高以及城市绿化的发展onekindofnoticeablenewideasisproposedbyarchitecturescholarsintheworldwidescale:在全球范围内建筑学家提出了一种值得注意的新观点：thefuturecitizenswillbesupposedtocreatetheconditiongradually,andconstructecologyhousing.未来的市民将会逐渐创造条件和建造生态住宅。Ecologicalbuildingreferstothedesign

5、architectinconnectionwithnaturalecologicalconditions,关于与自然生态状态有关的建筑设计的生态建筑，withelaboratelydesigninganddiligentlydevelopmentofeachinexhaustiblenaturalresourcesandthenon-traditionalenergy.精心设计与努力开发每一种取之不尽的自然资源和非传统能源。Thenmanybrand-newbuildingswillbedesigned.之后许多新的建筑将会被设计出来。Humanitycarriesonecologicalbu

6、ildingforalonghistory.人类进行生态建设已有一段很长的历史了。Ourcountryssolarenergyresourcesareextremelyrich.我国的太阳能资源极其的丰富。Thetotalquantityofannualsolarenergyradiationislargerthan5,020,000kJ/m2,每年的太阳辐射总量大于5020000千焦每平米，andtheannualsunshinetimesurpasses22,000hoursareasoccupied2/3ofthenationalterritoryarea.每年有三分之二的国土面积光照时

7、间总量超过22000个小时。Amongalltherenewableenergy,thesolarenergyisalsothemostconvenient,potentialandprospectiveeco-energyusedinarchitecture.在所有的可再生能源中，太阳能也是建筑使用中最方便、最具潜力、预期最经济的能源。Solarenergypossessessuchcharacteristicsthatmakeitgreatlyattractiveasaprimaryenergysourcethatcanbeintegratedintolocalandregionalpow

8、ersupply;太阳能具有这样的特性，它能作为主要能源来源从而整合到地方和地区的电力供应中去；sinceitrepresentsasustainableenvironmentallysourceofenergywhichcanreducetheoccupantsenergybills.因为它代表了一种可以节约居住者能源利用费用的可持续的环境能源。Theeffectiveunionofsolarenergyandecologicalbuildingcannotonlyenhancetheutilizationofnatureresourcesandreducetheconsumptionthe

9、non-renewableenergy;太阳能和生态建设的有效结合不仅能提高自然资源的利用效率、减少非可再生能源的消耗;butalsocancreatemorecomfortableandhealthierlivingcondition.同时还能创造更加舒适、更加健康的生活环境。2.RESEARCHATHOMEANDABROAD2.国内外研究成果Humanitycarriesonecologicalbuildingforalonghistory.人类进行生态建设已有一段很长的历史了。Theunionofsolarenergyusingandbuildinghasexperiencedquite

10、alongtime,withmanyfundamentalresearchesstatedineachdevelopmentperiod.太阳能的利用和建筑的结合已经经历了相当漫长的一段时间，在每个发展阶段都有许多的基础研究。Itisahotspotinthemodernarchitecture,andwillbecomethemaindirectionofthedevelopmentofgreenenergy-savingbuilding.它是现代建筑的热点，也将成为绿色节能建筑的主要发展方向。2.1.TheForeignResearch2.1国外研究成果Havingexperienceds

11、everalenergycrises,Europe,US,Japanandotherdevelopedcountriesgenerallytaketheenergyconservationseriously.在经历了几次能源危机之后，欧洲、美国、日本和其他发达国家普遍采取了节能措施。Largequantitiesofnewtechnologiesandnewenergiesareintroducedintothenewbuildingandrenovationofexistingbuilding,whichhaveobtainedremarkableeffectinenergysavings.

12、大量的新技术和新能源被引入到新建筑和新建筑的改造中，在节能方面取得了显著的效果。TheEuropeanUnion(EU)MemberStatesareworkingintensivelytoimproveenergyefficiencyinallend-usesectorsandtoincreasetheexploitationofrenewableenergysources(RES)inordertotackleenvironmentalconcernsderivingfromenergyconsumptionoffossilfuels,andtosupportself-sufficienc

13、yandenergysecurity.欧盟(EU)成员国正集中地提高在所有最终使用部门的能源效率和增加可再生能源(RES)的开发为了解决环境问题产生的能源消耗化石燃料,并支持自给自足和能源安全。Basedonrequirementsofenvironmentprotection,majorityofEuropeareasimpelsthedevelopmentofsubstitutionenergytechnology.基于环境保护的要求，欧洲大部分地区开始推动可替代能源技术的发展。Thesolarenergyisrecognizedasonekindofverygoodsubstitutio

14、nenergies.太阳能被认为是一种很好的可替代能源。Thefirstapplicationofsolarenergyisinthephotovoltaiccell.太阳能的第一个应用实例是光伏电池。Atpresent,thephotovoltaiccelltechnologyhasalreadyachievedatahightechnicallevel.目前，光伏电池技术已经达到了很高的技术水平。Beginningfrom1990s,Japanhasobtainedhugesuccessinthefieldofsolarenergyphotovoltaiccellandbecomethew

15、orldelectricitygenerationforerunner.从1990年代开始,日本在太阳能光伏电池领域,取得了巨大的成功并成为世界发电先驱。Withtheconceptofconstructionenergyconservationstated,thesolarenergyalsograduallyobtainstheapplicationintheconstruction，suchassolarenergyusedinsolar-poweredwaterheater,solarenergyheatpump,solarenergychiller,andsolarenergyair

16、conditioning.随着建筑节能的概念提出,太阳能也逐渐得到建筑上的应用,如太应用于太阳能热水器、太阳能热泵、太阳能制冷,太阳能空调。Theutilizationofsolarenergyplaysavitalroleintheaspectofconstructionenergyconservation,suchassolarenergyusedinBrazilsecologywall,EnglandsecologyroomandGermanysecologybuilding.太阳能的利用在建筑节能方面起着至关重要的作用，比如在巴西的生态墙、英国的生态室和德国的生态建筑中所使用的太阳能。

17、Atfirst,thestudiesmadebyoverseasscholarconcentratewithemphasisonecologically-safebuildingitself.开始海外学者的研究重点集中在生态建筑本身。In1990s,suchasMayerHillman,Newmann,Kenworthyandothersscholarsbeingrepresentativeofwesternscholarsproposedtheconceptofestablishmentecologycommunity,withtheresearchcommunityssustainable

18、developmentquestionsfromthecityspaceshape.在1990年代，MayerHillman,Newmann,Kenworthy还有其他西方代表学者提出生态社区建设的概念，指出研究社区可持续发展的问题来自于城市的空间形状。Theuseofsolarenergyhasexperiencedseveralhightidesandtroughtimes.太阳能的使用经历了几次高潮期和低谷期。Buttheresearchofutilizationofsolarenergyisinprogressstepbystep.但太阳能利用的研究正在逐步取得进展。2.2TheDom

19、esticResearch2.2国内研究From70s20thcentury,ourcountrybegantodoresearchanddemonstratethepassiveformsolarenergyheatingconstruction,havingpromotedapproximately10,000,000m2(floorspace)sofar.从20世纪70年代,我国开始做研究并证明了被动式太阳能供暖建设,推动了约10000000平方米(建筑面积)。Atpresentthepassiveformsolarenergyhousingwasabouttoturncommunity

20、constructtoresidentialplot,suchas98,000m2floorspaceofsolarenergydistrictinGansuProvinceLinxiacity,733,000m2solarenergyresidentialplotinthesuburbofLanzhouProvince.目前被动式太阳能住宅的应用是将社区建设转变为住宅区，例如98000平方米太阳能充足的地区甘肃省宁夏市和733000平方米太阳能住宅区兰州省郊区。Thepresentofheatingenergysavinginthepassiveformsun-houseinourcount

21、ryisupto60%-70%.目前我国被动形式太阳房的供热节能能达到百分之六十到七十。Eachm2floorspaceonaveragemaysave20-40kgstandardcoaleveryyear.每平方米建筑面积平均每年可节省20-40kg标准煤。Thisisdevelopinghigheconomyandsocialefficiency.这是在发展高经济和社会效益。Butthereisalsoabigdisparityinthetechnicallevelagainstoverseas.但在技术层面上，与海外的技术水平也存在很大差距。Thedevelopmentofsolare

22、nergybuildinginourcountryhasexperiencedfollowingseveralstages:我国太阳能建筑的发展经历了以下几个阶段:Thefirststage,fromthemiddleof70syearstothemiddleof80syears,isaperiodofdoingexperimentalexplorationandapplicationresearch.第一个阶段，从70年代中期到80年代中期，是一个进行实验性探索和应用研究的阶段。Inthisperiod,themainresearchesarecarryingonthermalenginee

23、ringformationmechanismandtestmethodofsolarhouses.在此期间，主要研究了太阳房热工学上的形成机理和试验方法。Thesecondstage,fromthemiddleof80stothemiddleof90s,isaperiodofresearchingthedesignandpracticalapplicationofsolarhouses.第二阶段，从80年代中期到90年代中期，是研究太阳能住宅设计和实际应用的一段时期Ourcountrypaysmoreattentiontobasictheoryresearches,hasdesignedsuc

24、cessfullyandconstructedonebatchofsynthesissunhouseswithfullfunctions,noveldesignandaccordingtothenationaltechnologyeconomicindicator.我国重视基础理论研究，已成功设计出了一批具有功能齐全、新颖设计的综合性太阳房，并根据国家技术经济指标进行了设计。Thethirdstage,beginningfromthemiddleof90s,thesolar-energybuildinghasbecomematuredaybyday.第三阶段，从90年代中期开始，太阳能建筑已经

25、日趋成熟。Theuseofsolarenergyisgrowingwiderinconstruction,withunioncloserbetweentheoryandactual.Atthesametime,thesolar-energybuildingalsounifieswiththenaturalecologicalenvironment,inordertobuildingsolarenergyecologydistrict.太阳能的使用在建筑中越来越广泛，在理论和实际之间更加紧密。同时，太阳能建筑也与自然生态环境相结合以建设太阳能生态区。Theunionofsolarenergyan

26、decologicalbuilding,enrichesthemodernarchitecturecontent,increasesthebuildingenvironmentdesignmethodandexpandsthearchitecturaldesignideafountainhead,itisbecominganewresearchdevelopmentdirectioninmodernarchitecture.太阳能能源和生态建筑的结合,丰富了现代建筑的内容,增加了建筑环境设计方法和扩展的架构设计思想源泉,它正在成为一个新的研究现代建筑的发展方向。Withtheunceasing

27、consummationoftheoryandpractice,thesolarenergyecologicalbuildingcancertainlyhavetheverybigprospectsfordevelopment.随着理论与实践的不断完善，太阳能生态建筑无疑具有广阔的发展前景。3.EXAMPLESECTOR:THEENGLISHBRE(BuildingResearchEstablishment)ENVIRONMENTBUILDING示例部门:英国建筑研究院的环境建筑TheEnglishBREsEnmviernotnBuildingisagreenofficebuildingmod

28、elfor21stcentury(Figure1).英国的建筑研究院的环境建设示例是21世纪的绿色办公建筑模型(图1)。This3-storeybuildingisframestructure,andwith6000m2buildingarea.这三层建筑是框架结构,建筑面积为6000平方米。Innovativeandenvironmentallyadvanced,itdemonstratesthewayforthefuturebasedonaplatformofnewlow-energytargets.强大的创新能力和先进的研究环境，为未来的发展提供了一个新的低能源目标的平台。Itisthe

29、firstbuildingtouse,aspartofthedesignbrief,thePerformanceSpecificationdrawnupbytheEnergyEfficientOfficeoftheFuture(EOF)Group,apartnershipbetweenBRE,manufacturers,designers,fuelutilitiesandotherbuildingprofessionals.这栋建筑是第一个被投入使用的，作为设计简单的一例,其性能规范由未来节能组织(EOF)起草,该组织与建筑研究院是合作关系,同时也是制造商,进行燃料分配和提供其他建筑专业支持。

30、ThebuildinghasachievedthehighestpossibleBREEAMrating.(BREEAM-BuildingResearchEstablishmentEnvironmentalAssessmentMethod)这幢建筑已经达到了最高的英国最高研究院环境评估方法的级别。Fig.1:theEnglishBREEnvironmentBuilding.图片1：英国建筑研究院环境绿色办公建筑Inthedesignfocuswasmadeonenergyuse.在设计上的重点是能源的使用。Thisresultedin30%lowerusethancurrentbestprac

31、tice,bymakinguseoffthesun,crossventilationandboreholestostoreheath.相比当前的最佳实验结果这样可以减少30%的能源使用，通过利用太阳，交叉通风和孔隙来保持健康的环境。Furthercarewastakeninchoosingmaterials.在选择材料方面也有了更多的关注。Thematerialsoftheoldbuildingonthesitehavebeenreusedinthenewbuildingfor96%,althoughnotallintheEnvironmentalBuilding.该建筑的旧建筑材料已在新建筑

32、中被重复使用了96%，尽管并不是全部在绿色建筑中。Thebuildingaimsnotonlytoprovideaworkingofficewithlowenergyconsumptioninuse,butalsotoserveasalarge-scaleexperimentalfacilityforevaluatingvariousinnovativetechnologies.该建筑的目标不仅是提供一个低能耗的工作办公室，并且还当作为评估各种创新技术的大型实验设施。ThePerformanceSpecification,akeyelementofthebuildingbrief,dictat

33、esperformancetargetsforenergyconsumptionandcarbondioxide(CO2)emissions.性能规范是建筑中的一个关键元素，它规定了能源消耗和二氧化碳(CO2)排放的性能目标。Thetargets:47kWh/m2forgas;36kWh/m2forelectricity;and34kg/m2forCO2emissions,representa30%improvementoncurrentbestpracticeandweretobemet：目标:47千瓦时/m2天然气;36千瓦小时/m2电力;和34kg/m2CO2排放,以下措施可以在现有的最

34、佳实践中表现出30%的改进：Avoidingorminimizingtheuseofair-conditioningMaximizingthebenefitsofthebuildingfabricintermsofreducing/smoothingtheheatingandcoolingloadsMinimizingtheuseofartificiallightingwhileactivelyexploitingdaylightApplyingtheappropriatelevelofautomaticandusercontrols避免或减少空调的使用最大化利用建筑结构的好处来减少/稳定加热和冷却负荷减少使用人工照明,同时积极利用日光应用适当的自动化装置和用户控件Fig.2:thegraphshowstherelativelyhighenergyscoreoftheBRE-buildingcomparedtonormal(DETRhigh)andgood(DETRlow)practiceintheregion.图表显示了相对较高的能量分数建筑研究所示例建筑相