太阳能的特点

1.2　太阳能的特点

太阳能虽然有许多常规能源或其他能源所没有的优点，但也存在它本身所固有的缺点。在利用太阳能时，就应该“扬长避短”，充分利用它的优点为人类服务，同时尽量避免和克服它的缺点，只有这样，才能最大限度地发挥它的效能和威力。

1.2.1　太阳能的优点

太阳能的优点很多，并且有些优点是其他能源无法比拟的。概括起来，可归结为“一大二公三长四洁” 。

“一大”是说太阳能的数量巨大。举例来说，假如把目前全世界人类每年所用的各种能源（包括常规能源和核能）比作1t黄色的炸药爆炸时所发出的能量的话，那么每年达到地球表面能供人类利用的太阳辐射能就相当于一颗原子弹（2×10⁴t级）爆炸时所发出的能量，整个太阳在短短1s内发出的能量相当于在1s内爆炸900亿颗百万吨氢弹所释放出来的能量。打个比方，这些能量足以把10立方千米的冰融化成水！

“二公”是说太阳能普照大地无偏私。用句通俗的话说，太阳能是“送货上门”，并且是大公无私，不偏不倚，既能照到你家和我家，也能照到他家和家家。它分布广泛，获取方便。尽管由于地理和环境条件的差异，各地可以利用太阳能资源多少有所不同，但它既不需要开采和挖掘，又不需要运输，它把能量无私地奉献给地球上所有的人类和其他生命，即“万物生长靠太阳” 。

“三长”是说太阳能时间长久。常言道“天长地久”，太阳能普照万物是长不可测的。根据恒星演化的理论，太阳能按照目前的功率辐射能量，其时间大约可以持续10¹⁰年，也就是100亿年。按照天文和地质观测的结果，已知太阳系的生成年龄大约为4.5×10⁹年，即45亿年左右。因此可以说，太阳维持目前辐射功率的时间还能够比太阳系已经生成年龄多出不少时间。所以人们常说，太阳的光辉是无限的，太阳能是“取之不尽，用之不竭”的清洁能源。尽管科学地说，太阳系总有一天会消亡，太阳的光芒总有一天会“熄灭” 。但它不像地球上所蕴藏常规能源那样，会在几百年后就完全“枯竭”，无以为继。

“四洁”是说太阳能清洁干净。太阳能利用起来干净卫生，对万物生存环境无污染，是当之无愧的“清洁能源” 。这是太阳能独有的特点，远非其他常规能源所比拟。目前人类所利用的常规能源，都严重地污染环境，既污染大气，又污染水源，还造成“酸雨”，毁坏庄稼、森林、动物和植物以及人体健康，而太阳能就丝毫不存在此类问题。

1.2.2　太阳能的缺点

太阳能作为一种自然能源虽具有上述许多优点，并且有些优点还是它特有的，但是，它也不可避免地存在一些本身的缺点，使它未能迅速地大面积推广和应用。概括地说，不外乎是“一弱二断三不稳” 。

“一弱”是说它强度相当弱。

在单位时间内投射到单位面积上的太阳能是相当少的，以达到地球大气上界的太阳能来说，太阳常数的值就表明了这个强度的大小，即在地球大气层外每平方米垂直于太阳光线的面积上接收到的太阳辐射功率只有1353瓦。而垂直投射到地球表面每平方米面积的太阳辐射功率只有1353×47%＝640瓦，相当于1m²面积上放一只640瓦的电炉。很显然，这只电炉连一壶水也烧不开。因为，一般电炉的直径大约在0.2m，面积只有0.03m²；而在这样小的面积上，太阳辐射功率只有540×0.03＝20瓦，连一把焊接半导体收音机的小型电烙铁都不如。

“二断”是说太阳能具有不连续性。

对地球上绝大部分地区，评价来说，一年到头总有将近一半的时间处于“黑暗”之中；而在其余的时间内还要受到天气的影响，这就严重地限制了太阳能的应用。难怪我国一些地方的老百姓说：“太阳能，太阳能，有太阳就能，没太阳就不能。”这是一句简单明了，直截了当的评语。意思是说，阴雨天利用太阳能特别困难，而夜间就根本无法利用了。

“三不稳”是说太阳能具有不稳定性。

大家知道：同一地点在同一天内，日出和日落时的太阳辐射强度远远不及正中午前后；而在同一地区，冬季的太阳辐射强度显然又远远不及夏季。这种情况主要是两个原因造成的。

（1）由于太阳的高度角不同，因此对同一个水平面的入射角自然不同。而在单位水平面上所接收到的太阳辐射能，除了与太阳辐射强度本身成正比外，还与太阳辐射的入射角θ的余弦成正比，如图3-1所示。

显然当太阳高度角δ越大，或者说太阳辐射入射角θ越小，也就是说越接近于正射时，地面上同一水平面内所接收到的太阳能也就越多；反之亦然。这一点，我们在晾晒衣服时体会最深。把衣服正对太阳辐射时干得最快，而侧对太阳辐射时就干得比较慢。

图3－1　太阳高度角与太阳辐射入射角

（2）当太阳的高度角不同时，太阳辐射所透过的大气层厚度也不同，如图3-2所示。一般来说，日出或日落时于正午太阳辐射所透过的大气层厚度之比，常达到1∶10以上，这时会产生两方面的效应。

图3－2　太阳高度角不同时辐射所透过的大气层厚度不同

一方面是由于大气分子和灰尘对于太阳辐射的吸收，使得日出和日落时的太阳辐射强度弱得多，所以在日出和日落时，人们即便用肉眼直视太阳也不感到刺眼，而在正午前后，就完全不能用肉眼直视太阳了。另一方面是由于越接近正午大气分子和灰尘对太阳光的散射就越强烈。因此，人们在日出或日落时看到的太阳，大都呈橙红色，而正午时的太阳大都呈乳白色；并且白天的天空呈现蓝色也都是由于大气分子和灰尘对短波太阳辐射强烈散射的结果。

既然开发和利用太阳能的主要目的，是把它作为一种新能源来补充和逐步替代原有的常规能源，那么，很自然地就要求它具有一般常规能源所具备的共同特点，成为连续而稳定的能源。所以，如何尽量弥补和克服上述缺点，就成为太阳能开发利用研究工作的重点课题。

1.2.3　太阳能开发利用

我国农村对太阳能的开发利用从推广地膜覆盖技术（如地膜玉米、地膜马铃薯、地膜穴播小麦、侧膜小麦、地膜瓜果蔬菜）开始，逐步发展到推广使用太阳灶、太阳能暖棚圈舍、日光节能温室、太阳能蔬菜大棚，涉及人类生活领域的太阳能热水器、太阳能房、阳光城、太阳村、太阳能光伏发电等。据悉，1995年澳大利亚东海岸中部建成了世界上最清洁的城市“阳光城” 。城里新建的金字塔式的住房鳞次栉比、错落有致，将这座海滨小城装饰得格外迷人。这些新型房屋的房顶上有一个特殊的太阳能热水器，可将水加热至60℃。房屋北侧装着半导体太阳能电池板（组），把转换的电能供给家庭使用。走遍“日光城”，找不到一座烟囱，连市内奔驰的汽车也都由太阳能电池提供动力，至于其他家电，如电视机、电冰箱等都不用常规能源。这座“日光城”为世界各国充分利用太阳能树立了典范。

（1）太阳能光伏发电

太阳能光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳电池将太阳能转化为电能。不论是独立使用还是并网发电，光伏发电系统主要由太阳电池板（组件）、控制器和变速器三大部分组成，它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件。所以，光伏发电设备极为精练，可靠稳定寿命长、安装维护简便。理论上讲，光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电器，大到兆瓦（MW）级电站，小到玩具，光伏电源可以无处不在。

1）太阳能光伏发电的分类。太阳能光伏发电分光热发电和光伏发电两大类。不论产销量、发展速度和发展前景、光热发电都赶不上光伏发电。可能因光伏发电普及较广而接触光热发电较少，通常民间说的太阳能发电往往指的是太阳能光伏发电，简称光电。

2）光伏发电的用途。目前光伏发电产品主要用于三大方面：一是为无电场所提供电源，主要为广大无电地区居民生活生产提供电力，还有微波中断电源等，另外，还包括一些移动电源和备用电源。二是太阳能日用电子产品，如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草地场各种灯具等。三是并网发电，这在发达国家已大面积推广。我国并网发电还未起步，不过，2008年北京“绿色奥运会”部分用电是由太阳能发电和风力发电提供。

3）太阳能光伏发电的基本元件。光伏发电的基本元件是太阳能电池（片），有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。目前，单晶和多晶电池用量最大，非晶电池用于小系统和计算器辅助电源等。国产晶体硅电池效率在10%～13%，国外同类产品效率12%～14%。由一个或多个大规模电池片组成的太阳能电池板称为光伏组件。2002年全球太阳能电池和光伏组件产量约600MW，其中日本占45%，美国占25%，欧洲占22%。日本是光伏产业发展最快的国家，在不到10年时间超过了美国。2001年世界10家太阳电池生产厂，日本就有4家，分别是夏普、京都陶瓷、三洋和三菱。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，比如部分赠款和“种子基金”等，并以高出普通电价几倍的价格购买居民家中多余的太阳能电量。

4）太阳跟踪控制系统。能够有效提高太阳能电池板的发电效率不可缺少的支撑设备——太阳能跟踪控制系统：由于地球的自转，相对于某一个固定地点的太阳能光伏发电系统，一年春夏秋冬四季，每天日升日落，太阳的光照角度时时刻刻都在变化，有效地保证太阳能电池板能够时刻正对太阳，发电效率才会达到最佳状态。目前世界上通用的太阳跟踪控制系统都需要根据安放电的经纬度等信息计算一年中的每一天的不同时刻太阳所在的角度，将一年中每个时刻的太阳位置存储到PLC、单片机或电脑软件中，也就是靠技术以实现太阳位置跟踪。采用的是电脑数据理论，需要地球经纬度地区的数据和设定，一旦安装，就不便移动或拆装，每次移动完就必须重新设定数据和调整各个参数；原理、电路、技术、设备复杂，非专业人士不能够随便操作。

河北某太阳能光伏发电企业研发出具有数据先进水平的太阳能跟踪控制系统是国内首家完全不用电脑软件的太阳空间定位跟踪仪，具有国际领先水平，能够不受地域和外部条件的限制，可以在－50℃～70℃环境温度范围内正常使用，跟踪精度可以达到0.001°，最大限度地提高太阳光能利用率。

5）光伏发电理论。光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。太阳能光伏发电的最基本元件是太阳能电池板（片），有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。目前，单晶和多晶电池用量最大，非晶电池用于一些小系统和计算器辅助电源等。

由一个或多个太阳能电池片组成的太阳能电池板称为光伏组件。目前，光伏发电产品主要用于三大方面（如前所述）。

6）太阳能光伏发电系统

白天，在光照条件下，太阳能电池组件产生一定的电动势，通过组件的串并联形成太阳能电池方阵，等方阵电压达到系统输入电压的要求，即可形成太阳能→电能→化学能→电能→光能系统。

图3－3　太阳能光伏发电系统图

再通过充放电控制器对蓄电池进行充电，将由光能转换而来的电能贮存起来。晚上，蓄电池组为逆变器提供输入电，通过逆变器的作用，将直流电转换为交流电，输送到配电柜，由配电柜的切换作用进行供电。蓄电池组的放电情况由控制器进行控制，保证蓄电池的正常使用。光伏电站系统还应有限荷保护和避雷装置，以保护系统设备过负载运行及免遭雷击，维护系统设备的安全使用。

（2）光生伏特效应概述

上单元提到太阳能发电的原理是根据光生伏特效应，下面来简述光生伏特效应原理。

1）P-N结

太阳能电池发电的原理是基于半导体的光生伏特效应将太阳辐射能直接转换为电能。在晶体中电子的数目总是与核电荷数相一致，所以P型硅和N型硅放在太阳光下照射，仅是被加热，外部看不变化。尽管通过光的能量电子从化学键中被释放，由此产生电子—控穴对，但在很短时间内（在μs范围内）电子又被捕获，即电子和控穴“复合” 。

当P型和N型半导体结合在一起时，在两种半导体交界面区域内会出现一个特殊的薄层，界面的P型一侧带负电，N型一侧带正电。这是由于P型半导体多控穴，N型半导体多自由电子，出现了浓度差。N区的电子会扩散至P区，P区的控穴会扩散到N区，一旦扩散就形成了一个由N区指向P区的“内电场”，从而阻止扩散进行。达到平衡后，就形成了这样一个特殊的薄层形成电势差，这就是P-N结。

至今为止，大多数太阳能电池厂家都是通过扩散工艺，在P型硅片上形成N型区，在两个区交界面就形成了一个P-N结（即N＋/P）。太阳能电池的基本结构就是一个大面积平面P-N结。

2）光生伏特效应

光生伏特效应是指半导体在受到光照射时产生电动势的现象。光生伏特效应（可制作光电池、光敏二极管、光敏三极管和半导体位置敏感器件传感器）；侧向光生伏特效应（殿巴效应）〈可制作半导体位置敏感器件（反转光敏二极管）传感器〉；P-N结光生伏特效应（可制作光电池、光敏二极管和光敏三极管传感器）。

如果光线照射在太阳能电池上并且光在界面层被吸收，具有足够能量的光子能够在P型硅和N型硅中将电子从共价键中激发，以致产生电子—控穴对。界面层附近的电子和控穴在复合之前，将通过控穴电荷的电厂作用被互相分离，电子向带正电的N区和控穴向带负电的P区运动。通过界面层的电荷分离，将在P区和N区之间产生一个向外的可测试的电压。此时可在硅片的两边加上电极并接入电压表。对晶体硅太阳能电池来说，开路电压的典型数值为0.5～0.6ν。通过光照在界面层产生的电子—控穴对越多，电流越大，界面层吸收的光能越多，界面层即电池面积越大，在太阳能电池中形成的电流也越大。（见图3－4太阳能电池图）

图3－4　太阳能电池图

3）光电伏特效应与光电池

光电池是一种直接将光能转换为电能的光电器件。光电池在有光线作用时实质就是电源，电路中有了这种器件就不需要外加电源。

光电池的工作原理是基于“光生伏特效应” 。它实质上是一个大面积的P-N结，当光照射到P-N结的一个面，例如P型面时，若光子能量大于半导体材料的禁带宽度，那么P型区每吸收一个光子就产生一对自由电子和控穴，电子—控穴对从表面向内迅速扩散，在结电场的作用下，最后建立一个光照强度有关的电动势。

4）光电池的基本特性

①光谱特性：光电池对不同波长的光的灵敏度是不同的。光谱的响应峰值所对应的入射光波长是不同的，硅光电池波长在0.8μm附近，硒光电池在0.5μm附近。硅光电池的光谱响应波长范围为0.4～1.2μm，而硒光电池的光谱响应波长范围只在0.38～0.75μm。可见，硅光电池可以在很宽的波长范围内得到应用。

②光照特性：光电池在不同光照度下，其光电流和光生电动势是不同的，它们之间的关系就是光特性。短路电流在很大范围内与光照强度呈线性关系，开路电压（即负载电阻RL无限大时）与光照度的关系是非线性的，并且当光照度在2000lX时就趋于饱和了。因此用光电池作为测量元件时，应把它当做电流源的形式来使用，不宜用做电压源。

③温度特性：光电池的温度特性是描述光电池的开路电压和短路电流温度变化的情况。由于它关系到应用光电池的仪器或设备的温度漂移，影响到测量精度或控制精度等重要指标，因此温度特性是光电池的主要特性之一。开路电压随温度升高而下降的速度较快，而短路电流随温度升高而缓慢增加。由于温度对光电池的工作有很大影响，因此把它作为测量元件使用时，最好能保证温度恒定或采取温度补偿措施。

5）太阳能的“光生伏特效应”

利用太阳能的最佳方式是光伏转换，就是利用光伏效应，使太阳光射到硅材料上产生电流直接发电。

“光生伏特效应”简称“光伏效应” 。指光照使不平均半导体或半导体与金属结合不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子（光波）转化为电子、光能量转化为电能量的过程；其次是形成电压过程。有了电压，就像筑高大坝，如是两者之间连通，就会形成电流的回路。

光伏材料是能将太阳能直接转换为电能的材料。光伏材料又称太阳能电池材料，只有半导体具有这种功能。可做太阳能电池材料的材料有单晶硅、多晶硅、非晶硅、GaAs、GaAIs、InP、Cds、CdTe等。用于空间的有单晶硅、GaAs、InP。用于地面已批量生产的有单晶硅、对晶硅、非晶硅。其他尚处于开发阶段。目前致力于降低材料成本和提高转换效率，使太阳能电池的电力价格与火力发电的电力价格竞争，从而为更广泛更大规模应用创造条件。

以硅材料的应用开发形成的产业链亦称之为光伏产业，包括高纯多晶硅原材料生产、太阳能电池生产、太阳能电池组件生产、相关设备制造等。

我国76%的国土光照充足，光能资源分布较为均匀；与水电、风电、核电等相比，太阳能发电没有任何排放和噪声，应用技术成熟，安全可靠；除大规模并网发电和离网应用外，太阳能还可以通过抽水、超导、蓄电池、制氧等多种方式储存、太阳能+蓄能，几乎可以满足中国未来稳定的能源需求。

光伏产业链包括硅料、硅片、电池片、电池组件、应用系统5个环节。上游为硅料、硅片环节；中游为电池片、电池组件环节；下游为应用系统环节。从全球来看，光伏产业链5个环节所涉及企业数量依次大幅增加，光伏市场产业链呈金字塔结构。

（3）太阳能光伏发电技术

太阳能光伏发电技术就是将太阳辐射能通过光伏效应转换为电能的技术。

太阳能光伏发电系统主要由太阳能电池组件（阵列）、控制器、蓄电池、逆变器和用户负载等组成。其中太阳能电池组件和蓄电池为电源系统，控制器和逆变器为控制保护系统，用户负载为系统终端。

我国从20世纪70年代中期开始地面用太阳能电池商品化以来，晶体硅就作为基本的电池材料占据着统治地位。以晶体硅制备的太阳能电池主要包括：单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池和薄膜晶体硅电池。单晶硅电池具有转换效率高，稳定性能好的特点，但成本较高；非晶硅电池具有生产效率高，成本低廉的特点，但转换率低，而且效率衰减得比较快；多晶硅太阳能电池则具有稳定转换效率，而且性能价格比最高；薄膜晶体硅太阳能电池近年来有了快速发展，但现在还占不到光伏发电的6%。从目前来看，薄膜电池虽有好的发展潜力，但单晶硅与多晶硅电池仍是长时间内的主流产品。

太阳能光伏发电技术日新月异，企业转换率已达17%，实验室转换率已达24.7%，每年的平均增长速度超过0.2%以上。由于太阳能光伏发电具有安全可靠、无噪声、无污染、能量随处可得、无机械转动部件、故障率低、维护简便、无人值守、建站周期短、规模大小随意和无需架设输电线路、方便与建筑物结合等特点，它已成为太阳能发电最基本、最普遍和最有前景的应用形式。

（4）太阳能暖楼（房）建筑技术

太阳能暖房是利用太阳辐射能来代替部分常规能源，使室内达到一定环境温度的一种建筑物。

1）太阳能暖房的类型

太阳能暖房主要分为主动式太阳能房和被动式太阳能房两类。1938年世界上第一幢主动式太阳能房由美国麻省理工学院建成。它是一种能够控制的采暖方式，用集热器、贮热装置、管道、风机、水泵等设备，“主动”收集、贮存和输配太阳辐射能。由于它具有吸收利用太阳辐射能、节约常规能源的优点，从它诞生的那天起就十分引人关注。所谓主动式太阳能房是利用水泵或风机把太阳能加热过的水或空气送入室内，以达到采暖目的的建筑。

被动式太阳能房最初是在法国发展起来的。它主要依靠建筑方位、建筑空间的合理布置和建筑结构及建筑材料的热性能，使房屋尽可能地吸收和贮存能量。如果所获得的太阳能，达到了建筑物采暖、空调所需能量的一半以上，就达到了被动式太阳房的要求。

被动式太阳房是根据当地气候条件，在基本上不设置其他设备的情况下，即完全依靠采暖于太阳能，不用其他辅助性能源建造成冬季可有效地吸收和贮存太阳能，而夏季又能防止过多的太阳辐射，并将室内热量散发到室外，从而达到冬暖夏凉的房屋。

2）太阳能房的墙

太阳能房的墙是一种采用简单结构、利用太阳能取暖的墙体。利用太阳能墙建成的太阳能温室具有良好的节能效应。

太阳能墙的朝阳面涂成黑色（根据黑色物体吸热原理），以牺牲大量太阳辐射能，墙体的上端和下部设有通风孔，墙前有一双层玻璃窗，墙面和玻璃窗之间留有空隙，由黑色墙面吸收太阳辐射能形成暖流，进入玻璃窗和墙面之间的热空气收集器（即太阳能集热器）。热空气由墙体上端的通风孔进入室内，冷空气则由下部通风孔补充，这样太阳能墙便把热空气送入暖室。其成本可在两年内收回，节煤（即冬天室内可以不生煤炉取暖）、节电的效益十分可观。（见图3-5太阳房外墙保温处理）

3）太阳房采暖原理

利用太阳能作房间冬天暖房之用，在许多寒冷地区已使用多年。因寒带地区冬季气温堪低，室内必须有暖气设备，若欲节省大量化石能源的消耗，设法应用太阳辐射能。大多数太阳能暖房使用热水系统，也有使用热空气系统。

图3-5　太阳房外墙保温处理（太阳房外南墙）

太阳能暖房系统是有太阳能收集器、热贮存装置、辅助热能系统及室内暖房风扇系统所组成，其过程乃太阳辐射热传导，经收集器内的工作流体将热能贮存，再供热至房内、直接装设在房间内或装设于贮存装置及房内之间等不同设计。

4）推广被动式太阳能采暖房的意义

世界上利用太阳能取暖建筑最好的国家是德国，他们太阳能楼（房）住宅占总住宅的70%，在常规能源危机的情势下，他们在节约能源资源和开发利用太阳能方面是先行者。

住房条件改善是生活水平提高的重要标志，隆德县处于宽裕型小康建设的历史阶段，农民修建房屋已由过去的土木结构变成砖混结构。砖混结构的住房坚固、美观、漂亮，体现了我县农民生活水平的提高。但是由于砖混材料的传热性比土木材料快得多，因而，砖混结构的房屋保温能力比土木结构的房屋差得多。试验研究证明，砖混结构的房屋保温能力不到土木结构房屋的一半，原来用土坯建房，外墙墙体厚度为40cm，室内每平方米一个冬天烧煤20kg，就可以使室内温度保持在16℃以上，而砖混结构的房屋要达到这个温度就需要烧煤40kg。如果采用加厚墙体的办法来解决，则需要80cm厚的砖墙才能达到同样效果。换句话说，37cm厚的砖墙保温能力只相当于18cm厚的土坯墙。24cm厚的砖墙保温性能只相当于12cm的土坯墙。正是这个原因，农民花多年的积蓄修建了漂亮的房屋，但在冬天却不能尽情地享受，甚至一家人挤在一个小房子里取暖，一是承担不起房屋加热的燃料支出（2008年冬天取暖用煤达到了每吨400元左右，且仍居上涨趋势）；二是怕房屋被烟熏坏。经2006年冬天调查统计得知，隆德县农民冬天房间的平均温度只有5℃左右（对观察统计户包括采暖与不采暖的全部房间面积和温度的加权平均值）。多种方法试验研究表明，隆德县农民的砖混结构住房，如果每平方米采暖面积提高室温1℃，每个冬天就需要耗煤3.6kg，提高10℃，需耗煤36kg。隆德县处于太阳能资源的最丰富区域，最冷的元月份南墙每平方米得到的太阳能量相当于每天燃烧0.7kg煤产生的热量，推广被动式太阳能采暖房技术不但可以有效地解决燃料支出大的问题，而且可以保护房间不被烟熏。2006年冬天的实地观察记录得知，采用被动式采暖技术，即使房间不采用任何辅助热源，南面的居室元月1日至20日房间的最低温度也在零上4℃以上；采用悬空火炕作为辅助热源的房间最低达到14℃，采用地热炕作为辅助热源的房间，最低达到18℃以上。每年以节煤1.5t计算，节约燃料支出600元左右，居住20年，节约燃料费12000元。太阳能采暖房不但比普遍房间节约能源60%～80%，而且可以用秸秆、杂草、树枝等低品位的能源代替高品位的煤炭，室内温度均衡，光线充足，冬暖夏凉，是真正的生态型小康住宅，深得广大农户的喜爱。

5）修建太阳能采暖房增加的支出

修建太阳能采暖房需要增加30%以上的支出，主要用于增加阳光间、双层窗户、保温层等，但由于隆德县小康住宅建设标准较高，本身就设计有阳光间每平米150元。因此，只需增加外墙、屋面保温材料及工匠工资每平米100多元，如果采用地炕作为辅助热源，地炕还需增加水泥、钢筋及人工工资合计每平米50余元。即在常规建筑的基础上增加300元。

6）太阳能采暖房采用的技术措施

太阳光线大部分是波长为0.2～2.5μm的可见光和红外光，很容易透过玻璃而被物体吸收后使物体温度升高，而被加热的物体所产生的是低温长波辐射，而这种低温长波辐射很难再透过玻璃辐射出去，只能造成被加热物体和周围局部空间温度升高，这个原理被称为“温室效应” 。太阳能采暖房根据“温室效应”原理，采用三方面技术措施：

①集热措施：利用温室效应，尽量地能多获取太阳能的部件，在农村主要采用附加阳光间、南面大玻璃窗、南墙集热器等，作用是把太阳光能变成热能送到室内。

②蓄热措施：采用砖石、混凝土等重质材料，将集热部件收集的太阳能量收集存储起来（包括传送到房间），以备需要的时候使用，如白天存储，晚上使用。

③保温措施：包括房屋外围结构的保温（采用夹心保温墙）、门窗保温（采用双层玻璃窗）、顶棚保温，尽量减少热量向外渗透损失，故“保温”措施至关重要。

④辅助热源：只有以上的“三要素”还不能完全满足人们居住的需要，还必须有辅助热源提供能量，才能做到温度均衡、房间舒适。辅助热源一般采用地炕、悬空炕或普通火炕。当然，如果经济条件允许，也可以采用土暖气、电空调等作为辅助热源。考虑到目前隆德农村的经济条件和冬季炊事用火，采用煤炉与地炕、悬空炕结合的办法，效果更好。

7）太阳能采暖房的一些具体技术要求

①集热部件

南向窗户：尽量地做大些以利阳光进入，阳光间可采用单层窗户，但冬天应设置保温窗帘，居室南向窗户应采用双层窗户（双框双玻），尽量利用铝合金制作，不用木制，玻璃也尽量用大块，最大限度地减少遮光，便于光线进入室内。东西北外墙尽量不开窗户，如非开窗户不可，也必须用双层（双框双玻）。

集热器：如果南墙上窗间或窗下有较大的面积，应采用集热器，使照射到南墙上的太阳能尽量转入室内。

在制作集热器的位置预留深度为12cm的缺池（将原“三七”墙变成“二四”墙），以对角线的位置向室内上下各留一个15cm×20cm的热交换孔。靠墙面钉一层厚度2cm的聚苯乙烯泡沫板，在泡沫板上每隔50cm再订厚度为4cm的6cm×6cm见方的聚苯乙烯泡沫塑料块作为支撑点，再将黑色的铁皮（最好用太阳能涂料涂刷，也可以用黑板漆涂刷）。订到支撑点上（铁皮上相应位置也要留热交换孔），在最外侧装上用铝合金制作的窗框，装上玻璃后用油泥或橡皮条密封即可。

②蓄热部件：蓄热材料一般采用砖石混凝土等重质材料作为室内墙面或地面建筑材料，白天吸收太阳能量，温度升高，晚上温度较低时，放出热量，使房间温度保持均衡。

③保温部件：保温主要是对外墙和屋面进行保温处理，外墙保温的方法是将原来的“三七”墙拆分为“二四”墙和“一二”墙，中间留12cm的保温层空间，“二四”墙和“一二”墙上设置“丁砖” 。（ “二四”墙和“一二”墙上各留6cm），水平方向每隔1m做一个“丁砖” 。上下每砌七层砖设置一次“丁砖”，上下的“丁砖”要错开，不要在上下一条直线上，以保证两个墙为一个整体，空心保温墙制作完毕后，最好等墙体稍干些后，再装入保温材料。保温材料以充分干透的锯末与生石灰以体积比10∶1的比例效果最好，如果收集锯末有困难，可就地取材用粉碎的秸秆或麦衣、碎玉米芯等材料加入1/10的生石灰混合作为保温材料。屋面保温的办法是在顶棚上加入12～15cm厚的保温材料，成份与墙体保温材料相同。

8）被动式太阳能采暖房修建时应注意的几个问题

①房间布局时应将居室、客厅分布南面，将储藏室、伙房分布在北面，以便使居室、客厅保持较高温度。

②所有玻璃采用3mm厚含铁量低的白色玻璃（横截面越白，含铁量越低，采光效果越好），不要采用棕色或绿色、茶色玻璃，也不要用5mm厚的玻璃。

③外墙的基础浇铸时应保证宽度在50cm以上，以保证夹心墙基础厚度。

（5）被动式太阳房的设计施工

1）太阳房设计

太阳房是指利用太阳能进行供暖（制冷）的建筑，它一般由集热部件、贮热部件、散热部件和辅助热源构成。根据太阳房在供热过程中是否采用动力，可将太阳房分为主动式和被动式两种。隆德太阳能房项目采用被动式太阳能采暖房。

①被动式太阳能房的采暖设计原理

被动式太阳房是太阳能向室内传递，不采用任何机械动力，不需要专门蓄热器、热交换器、水泵或风机等设备，而完全由自然方式（辐射、传导和自然对流）进行供暖（制冷）。在通常情况下，被动式太阳房的集热部件与建筑结构融为一体，使房屋的构件一物多用。如南墙既是房屋的采暖部件，又是太阳能系统的集热部件；墙体既是房屋的维护构件，又是太阳能系统的集热蓄热部件。这样的房屋结构部件，既能达到利用太阳能的目的，又节约费用。按照太阳房对太阳辐射能的收集、贮存和释放的方式不同，被动式太阳房又可分为直接受益式、集热蓄热墙式、附加阳光间式、屋顶集热蓄热式等几种形式。本项目采用附加阳光间和集热蓄热墙相结合的采暖方式。

②被动式太阳房的建筑布置

如果采用光伏发电的被动式太阳房的建筑，为减少机房供热负荷，应减少其外露表面，采用较小的建筑体形系数。建筑进深应控制在4.8m以内，进深与层高的比值应小于1.60。机房的建筑布置采用大开间、浅进深，室内净高要适中，从而达到在平面布置上获得满意的建筑体形和最佳的采暖效果。

对于高寒地区的太阳能暖房建筑，良好的朝向非常重要。光伏电站机房方位选择正南布置，使机房南立面提早接收太阳辐射，尽快启动太阳能采暖系统，及时向室内提供热量，从而获得显著的采暖效果和最佳的节能收益。

光伏电站机房南立面太阳能采暖系统的最低点与其南向太阳电池方阵之间的日照间距应保证在冬至日太阳能采暖系统不被遮挡，其最小间距应满足：

D＝H×COta_s

式中：D——太阳电池方阵与机房间的最小间距，m；

　　　H——南向太阳电池方阵北缘最高点与机房南向吸热面最低点的垂直距离，m；

　　　a_s——冬至日正午12时的太阳高度角。

2）被动式太阳房的围护结构设计

光伏电站机房通常采用单体建筑。由于建筑面积体量偏小，导致体型系数较大。因此，必须着重加强围护结构的保温，以减少机房的热损失，提高节能效率。围护结构的设计应综合考虑保温外墙、保温屋顶、节能门窗、蓄热地面、太阳能采暖系统等材料设备的选型、构造做法、施工技术难度和匹配方式。在加强节能围护结构保温的同时，设计中减少北向开窗数量，加强南向集热器的密封措施，做到总体上提高机房的保温贮热性能。

①保温外墙的结构

外墙是建筑外围护的主要耗热结构，其性能的优劣直接关系到建筑的整体热性能。外墙设计应重点解决热损失问题。东西北保温外墙有以下几种方法：

一是夹心保温墙构造，内层120砖墙，外层240砖墙，夹层120，内填膨胀珍珠盐（γ＜100kg/m³，λ＝0.042W/（m·K）），内层砖墙用Ф6连接钢筋拉结，双向600mm梅花形布置。

二是夹心聚苯板保温墙构造，内层240砖墙，外层120砖墙，中层夹80聚苯乙烯泡沫板（ρ≥20kg/m³），内层砖墙用Ф6连接钢筋拉结，双向600mm梅花形布置。

三是外墙外保温构造体系，内层240砖墙，外层100聚苯乙烯泡沫保温板（ρ≥20kg/m³）。

②保温屋顶的结构

窗选择塑钢、涂层钢板、铝屋面是建筑外围护另一个耗热主要部位。屋面还肩负着较大的承载和防止雨雪侵袭的作用。混凝土屋面常成为影响较大的热桥，应采用合理构造减少热桥。

一是采用300mm水泥珍珠岩保温层平屋顶构造。

二是140mmFSG膨胀珍珠岩保温板（γ＜250kg/m³，λ＝0.066W（m·K））坡屋顶构造，复合PVC吊顶。

三是内贴100mm聚苯乙烯泡沫板（ρ≥20kg/m³），现浇混凝土钢性防水坡屋顶构造。

③蓄热地面的构造

地面是建筑外围护与大地的连接部位，保温至关重要，其耗热损失占建筑耗热损失的15%左右。此外，地面又是建筑中最有效的蓄热构造，地面的设计应满足蓄热和保温层功效。第一种为120mm混凝土，350～500mm炉渣保温层；第二种为100mm混凝土，100mm聚苯乙烯泡沫保温板（ρ≥20kg/m³）保温层。

④节能门窗的选择

门窗是建筑外围护保温最薄弱的部位，还需承担建筑通风采光的功能。因此非向阳面的门窗要合理设计配置，并尽可能采用最小面积。应选用密封性能好的节能门窗，外墙门窗应加设夜间保温装置，门窗框外围缝隙加强密封措施。外合金等中空玻璃窗或断热型中空玻璃窗，外门采用木制夹板保温门和铁制断热保温防盗门。

⑤通风换气热损失的控制

通风换气是改善室内舒适状况的重要途径，也是建筑热损失的重要途径。冬季，由室外换入室内的洁净空气气温很低，而排出的污浊空气却带走许多热量。通风换气的热损失随着建筑围护保温性能的提高，占建筑总热损失的比例也随之提高。因此，应对光伏电站被动式太阳能机房的通风换气进行严格的控制。

3）太阳房的施工技术

建筑太阳房不仅要有设计，还要有很高技术。好的施工技术是所有合理设计正确落实的重要保障。施工技术中首要问题是施工准备工作。施工准备工作包括熟悉图纸及有关文件、确定施工方案、材料的选择、采购和贮存。在熟悉图纸工作中至少应该有太阳房的全套施工图纸。确定施工方案要着重确定各主要部件、节点的施工方法和施工顺序。在材料的选择和采购中，应注意如下几个问题：

①保温材料性能指标应符合设计要求。

②为确保保温材料的耐久和保温性能，其含水率必须严格控制。如果设计无要求，应以自然风干状态的含水率为准。对吸水性较强的材料必须采取严格的防水、防潮措施，不宜露天存放。

③保温材料进厂所提供的质量证明文件应包括其技术指标，如松散保温材料包括导热系数、干容重、含水率、粒度，板状保温材料包含密度、抗压强度、吸水性、导热系数等技术指标要求。

④如果选择稻壳、棉籽壳、麦秸等有机材料作保温材料，应采取防腐、防蛀、防潮处理。

⑤板状保温材料在运输及搬运过程中应轻拿轻放，防止损伤断裂，缺棱掉角，以保证搬的外形完整。

⑥吸热、透光材料应按设计要求选用。设计无要求时，按如下指标选用：吸热体材料，如铁皮、铝板的厚度应≥0.05mm；纤维板、胶合板的厚度应为3mm；透光材料如玻璃≥3mm。

⑦如果设计对集热材料、蓄热材料的使用、保管要有特殊要求，施工过程应该严格执行保证措施。使用替热材料、化学材料应用相当的防水、防毒、防潮等安全措施。

4）村镇被动式太阳能房（楼）建筑设计施工方法。

设计原则

太阳房平面设计应满足的条件

①功能合理：太阳房主要采暖房间（居室、教室、办公室）应布置建筑物的南侧，辅助房间（厨房、卫生间、走廊、楼梯、库房等）布置在建筑物的北侧。

②太阳房最佳平面形式应选择东西轴长，南北轴短的矩形平面，不宜过多的凹凸变化。

③建议住宅、办公用太阳房开间与进深的比值：1∶1.5。

④非南向出入口需设置门斗，学校教室开间≥6m，进深≤6m。

太阳房立面与层高设计应满足的条件：

①集热部件立面设计与太阳房建筑立面形式相协调。

②南墙构件的挑出或退进应不影响太阳能的利用。

③直接受益式、集热蓄热墙式太阳房，南立面窗墙面积比分别为0.35∶0.5和0.3∶0.5。

④太阳房屋高不宜过高，一般住宅、办公用房屋高取2.8～3.0m，学校教室取3.2～3.3m。

太阳房集热形式选择

太阳房集热形式应根据当地气候、抗震、房间使用性质、经济因素综合考虑，合理选择。

用于白天要求升温快的房间，如起居室、办公室、教室等应优先选用直接受益的集热形式。

用于夜间使用为主的房间，如住宅卧室等应优先选用集热蓄热墙式集热形式。

建筑物的门厅，公共建筑大厅，应优先选用附加阳光间式集热形式。

太阳房各部件构造要求

保温、集热墙体

太阳房优先选择复合保温墙构造形式，其外墙内侧应选用重质材料，（常用复合保温墙构造形式图）。

复合保温墙其保温层应设置在外墙外侧或夹在墙体之间。

太阳房外墙热桥部位（圈梁、过梁、构造柱、外墙转角处）必须采取有小的保温措施（见复合保温墙构造图即F04）。

集热墙构造形式（见复合保温墙构造图F04）

①设有循环风口的集热器，风口内壁必须保证光滑，并有开关灵活的风门。

②循环风口单个面积应按集热器空气流通截面积的70%～100%设计。

③集热器表面盖层材料透过率≥0.76，盖层与墙体吸热体之间应密闭，距离为10～100mm（附加吸热体与集热器盖层间为20～30mm）。

④盖层材料与边框应保证可靠固定，并有相应的密封措施。

⑤集热墙外表面应采用吸热系数高、反射率低的深色的无光涂层。

⑥人员密集的房间（教室、会议室）采用墙体集热器时建议在循环风口处安装小功率排风装置，加速空气循环。

⑦集热墙的密集根据计算确定，设计时根据建筑立面形式要求协调处理。

（太阳房保温墙体传热系数取值：兰州、银川可取0.33～0.38W/（m²· K）

集热窗

依据太阳能资源情况，建造太阳房宜加大南向采光窗，减小北向窗。

集热窗应选用含铁量少，透过率大于0.76mm的玻璃。

宜采用分格少，玻璃面积大的正方形窗的设计形式。在满足换气次数要求的情况下，减少开启窗扇。

太阳房集热窗每米缝长空气渗透量应≤2.5m³/（m·h）。

采暖季太阳房集热窗应设置保温窗帘（板），并采取密封处理的构造措施。集热窗台高度≤0.75m时，应在室内设置护栏。

屋面

太阳房屋面设计传热系统数值：甘肃、宁夏等地采用取值为0.23～0.27W/（m²· K）。屋面构造设计见屋面保温构造图F01。

地面

太阳房地面应做成保温地面，同时要有一定厚度的蓄热面层，见地面构造图F03。基础外缘应设置深度≥0.3m，热阻≥0.86m²· K/W的保护层。

太阳房南向墙面凸出部件长度L，应按L≤H₂· сtgα计算。L值大小应按100mm模数予以修正，如图3－6。

图3－6

太阳房的建筑施工

施工前的准备

被动式太阳能房建筑施工前应准备如下资料：

①建筑场地的水纹地质资料；

②全套设计图纸技术要点交底资料；

③有管标准图集及规范。

施工前审核施工图纸，领会设计意图

①审核设计是否有施工的可行性，如设计要求需采取特殊施工方法和特定技术措施，应认真考虑技术和施工设备条件是否可行。

②审核设计选用的集热材料、蓄热材料、保温材料、密封材料、透光材料等性能和市场供应情况。

建设单位应适时组织由设计、施工单位参加的图纸会审及技术交底会议，由设计人员向施工单位提出对太阳房施工的特殊要求。对图纸会审中提出的问题需变更设计，则应办理设计变更签订手续，未经设计单位同意，施工单位不能随意修改设计。

确定施工方案和综合技术措施

①确定施工顺序和各重要部位节电的施工方法；

②根据施工场地的水纹地质情况，提出处理方案；

③提出对各类集热材料、蓄热材料和保温材料的保管方法；

④保证质量和安全生产及冬天和雨季的施工技术措施。

材料的选择要求

①材料性能指标应符合设计要求；

②严格控制材料的含水率，对吸水性较强的材料必须采取防水措施；

③保温材料进场需提供如下技术指标：松散材料：导热系数，干容重，含水率，粒度。板状材料：导热系数，干容重，含水率，强度，几何尺寸。

④选用有机保温材料，如：麦皮、稻壳、棉籽壳等，采取防腐、防蛀、防潮等措施。

板状保温材料在运输及搬运时应轻拿轻放，防止损伤断裂，缺棱掉角，保证板的外形完整。

设计对集热材料、蓄热材料要有特殊保管要求，施工过程要严格执行保证措施。

保温材料不能露天储存，如在室外放，应采取可靠的防雨、防潮措施。

基础施工

被动式太阳能建筑的建设场地应选择地势较高，地表排水两好，地下水位低的地基。

基础保温隔热必须按设计及构造要求制订技术措施：基础回填方法，确保工程质量。

为防止被动式太阳能建筑在施工和使用期间雨水、地表水、生产及生活废水侵入地基，降低保温隔热效果。应做好排水设施，必要可设渗水井及暗沟。

地面施工

被动式太阳房室内地面，应具有保温和蓄热双重性能，施工时应根据设计要求，分别做出地面各层的施工措施，保证各自的功能。

地面保温材料应分层铺设适当压实，每层需铺厚度不宜大于150mm，凡铺设保温材料的地面均应设防水层。

蓄热层铺设在保温层上部，应采用热量大的碎石、卵石、碎砖或其他重质材料，施工中应按设计保证质量及厚度，面层应采用细石混凝土随打随压光或采用水泥砂浆抹面。

地面面层涂刷吸热涂料时，要在地面面层充分干燥后进行。

围护结构施工

单一材料砌体施工必须严格执行国家砖石工程施工及验收规定，灰缝要求饱满。

夹心复合墙体的砌筑可采用：

①单面砌筑法：先砌筑内侧墙体，砌筑高度一次不超过500mm，然后放保温材料，再砌筑外部墙体。

②双面砌筑法：同时砌筑内外侧墙枝，砌筑高不超过500mm，再将保温材料放入空腔内，见图3－6，图3－7。

夹心复合墙体由于所选择保温材料种类不同，其施工要求：

①选择散状保温材料，应适当捣实。

②选择板状保温材料，板与板之间连接要严密。

夹心复合墙体的结构层与保温层间设计的连接件，施工中不得漏放。

外保温墙体施工，应保证结构层与面层连接牢固，铁件应做防锈处理，外表层要达到不裂纹，不脱落的要求。

内保温墙体粘贴板状保温材料施工，应保证如下要求：

①在屋面、楼地面、施工洞口、门窗口、窗口、墙体抹灰等工程完成后，方可进行内保温施工。

②基础墙面平整度要达到2m靠尺检查不大于5mm。

③墙体应充分干燥。

对于易产生“热桥”的外墙圈梁、过梁、构造柱等节点部位，应根据设计要求制订具体技术措施。

现场浇圈梁、过梁、构造柱时，要保证保温层的敷设合理。

①分离式圈梁与过梁的施工，如采用憎水性板状保温材料，可选施工内侧圈梁和过梁，待拆模后放入保温材料，然后再浇注外侧圈梁和过梁，如采用岩棉做保温材料，应先施工内外圈梁，拆模后再放入保温材料。

②构造柱的施工，其外侧保温材料须在砌筑过程中放置，以保证其转角的整体性，然后浇注混凝土。构造柱拉结筋放置应指定专人负责，保证其与外墙体的拉结。

热桥节电部位处理必须经过共同检查，认定合格后方可进行下道工序施工。

太阳房集热部件施工

南向集热窗施工要点：

（1）木窗制作，其材质、规格要符合设计要求，并经过充分干燥，含水率不得大于12%。

（2）木构件进场时，应有出厂合格证，存放前要进行防腐及刷头遍油漆，码放平整，底层要垫高，层间衬木方通风。如露天堆放须用苫布盖好，不得日晒雨淋。

（3）木窗扇安装：窗框必须安装牢固，安装前检查垂直度，超差必须矫正。窗扇偏口不得过大或过小，一般控制在2°～3°，一次修刨以塞入为主，二次修刨准确定位。

（4）塑钢窗及铝窗的安装：塑钢窗进场后应认真检查，如有翘曲或串角现象，应进行校正并固定。铝合金窗应认真按质量标准验收半成品，施工中严格控制窗框安装质量，垂直度不超差。窗框与墙体之间要填保温材料，且填嵌饱满密实，表面平整光滑，无裂缝。窗扇要嵌贴弹性密封条。

集热蓄热墙施工要点

①集热蓄热墙各部构造必须符合设计规定，见复合保温墙构造图F04。

注1：集热蓄热墙的构成：透光盖层，空气间层（有的设附加装置），墙面吸热涂层，蓄热墙，通风口及外部保温罩组成。注2：空气间层内设附加装置时，该装置与透光盖层间距离不大于30mm，无附加装置时，蓄热墙面与透光盖层间距为70～100mm。

②透光外罩同集热窗，框与墙体，框与玻璃之间均应采取密封措施。

③集热墙吸热表面宜采用太阳能吸收系数较大的深色涂层，且满足附加力强、无毒无味、不反光、耐久性强的要求。金属吸热体要做防锈处理。

阳光间的施工要点：阳光间施工与南向集热窗相同；阳光间蓄热部位施工与集热墙相同；阳光间地面做法同室内地面。

冬、雨期施工：进入冬季施工的太阳房，应在竣工后采取烘烤措施，保证墙体干燥。被动式太阳能建筑在施工期间遇雨时，要采取防雨措施，对已进场的保温材料及正在施工的围护墙体要进行保护。

工程验收

被动式太阳房竣工验收

①工程使用的各种保温材料、蓄热材料及其构件必须有产品质量合格证及质量检验报告，进场质量复试报告单。

②对夹芯墙体，地面与屋面保温材料附设方式，拉结筋等隐蔽工程，需做好隐蔽工程记录。

③设计变更及材料代用通知单。

④工程质量问题处理记录。

分部分项工程验收

基础工程验收时应检查保温隔热工程，保温材料含水率等是否符合设计要求，以及隐蔽工程记录。

地面工程应按地面构造分层验收，应有施工检查记录。

保温墙体施工过程中应按如下内容进行验收：

①使用保温材料应有出厂证明，确认其各项指标符合设计要求。

②保温材料放置应严密无缝，如出现空隙应以保温材料填充，做好施工记录。

③砌筑砂浆的灰度要大于80%，碰透灰要大于60%以上，所有灰缝均应达到密实状态。

（a）建设单位及施工单位应严格按设计要求认真做好施工记录及质量检查记录，认真归档。

（b）热桥部位处理必须经设计及施工单位双方共同检查，认定符合设计要求。

集热部件验收

①选用木质材料时，含水率应符合设计要求，一般不得超过12%，选用金属材料应防锈措施。

②气密性检查:门窗缝隙是否采取密封措施，集热部件与墙体连接部位是否符合设计要求，采取相应的保证措施。

③被动式太阳房的热工情况、室内热环境及整个系统测试，按农业部组织编制的国家标准《被动式太阳房技术条件和热性能试验方法》进行，由指定机构测试。

5）民用太阳房设计施工图（见下页）

6）建筑中自然通风技术

自然通风技术的作用原理，指出了自然通风的经济效益和环境效益，进而论证了在建筑设计中如何实现自然通风，提出自然通风这项传统的技术要与建筑所处地域的自然地理气候特征相适应，并辅以实例分析了自然通风与地域气候的完美结合。旨在引起在地域建筑设计中对自然通风传统适宜技术的重视。

长久以来，自然通风作为一项传统的建筑防热技术，在世界各地的传统民居中，得到了广泛的应用。在湿热地区，人们看到的传统民居往往有这样的外表：建筑都有开阔的窗户；

76m²民用住宅

注：建筑面积76m²。设置餐厅，库房，卧室单设，使用方便。各房间日照、通风、采光良好，交通联系方便，布置紧凑。为适宜北方用户的生活习惯设置火炕。

复合保温墙构造图F04

屋面保温结构图法F01

采用轻便的墙体；深远的挑檐；高高在上的顶棚并且设置有通风口；建筑往往架空，以避开地面的潮气和热气，采集更多的凉风——这样形象的背后，隐藏着劳动人民对利用自然通风技术的朴素观念。自然通风是一种具有很大潜力的通风方式，是人类历史上长期赖以调节室内环境的原始手段。

太阳能教学楼鸟瞰图

空调的产生，使人们可以主动地控制居住环境，而不是像以往一样被动地适应自然；空调的大量使用，使人们渐渐淡化了对自然通风的应用。而在空调技术得以普及的今天，迫于节约能源、保持良好的室内空气品质的双重压力下，全球的科学家不得不重新审视自然通风这一传统技术。在这样的背景下，把自然通风这种传统建筑生态技术重新引回现代建筑中，有着比以往更为重要的意义。