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1、太阳墙系统该工程是山东建筑工程学院与加拿大国际可持续发展中心合作开发的一个项目。采用了多项 新技术，通过先进的能源设计、对太阳能多种途径的利用、结合绿色设计手法，旨在建立一 个示范性的低能耗生态建筑，建筑节能目标达到1980年标准的25%，同时也成为多学科的 建筑技术实验平台。项目得到加拿大政府资助。值得一提的是，本工程采用了加拿大专利技 术的太阳墙系统，显著提高了北向房间冬季的舒适度，有效降低了采暖能耗，是我国第一个 太阳墙工程。生态楼位于山|建筑工程学院新校区西北部梅园1#学生公寓西翼，外观如图所示。总建筑面积2300 m?,砖混结构，共6层，72个宿舍。只占整个公寓楼的一部分，|桐与其
2、他学生公寓基本相同，便于对其节能效果和舒适度进行对比研究。太阳墙板式在钢板或铝板表面镀上一层热转换效率达80%的高科技涂层， 并经过特殊设计和加工处理制成的，能最大限度地将太阳能转换成热能。太阳 墙板组成太阳墙系统的外壳，通透型板式太阳能吸收体，是一种类似于硬的有 通透性的薄膜。它的表面有许多大约一毫米直径的小孔，允许外面空气通过它的 表面。太阳墙板油多种色彩选择，易于融入建筑整体风格。工作示意图室外新鲜空气经太阳墙系统加热后由鼓风机泵入室内，置换室内污浊空气，起到 供暖和换气的双重功效。墙面型丈阳墙系统示意图供同管道室外空汽在经过板面小孔时矍热板面小孔空腔内为负压区空脸”太阳墙“扳77777
3、7777777777Z0 0 0 0o o cr供凤风机踹壁热散失可由 拱佩气流回收衣阳墻的外轮离形 成一层静止空气层供风风机产生负压使室外空气进入 室外空气在经过板面小孔时受热 热空气由供风管道散入室内 墙壁热散失可由供风气流回收 简易型系统可不用室内供风管道屋顶型太阳墙系统示意图太阳墙系统在典型冬日的实测送风温度曲线左阳塩系统在典型冬日的实测送凤蛊度曲线图20閃年1月中旬测nrtVU LU 41-4 f ft K 4KMfinr图及其说明图中所示内容：时间：2005年01月中旬某日，24小时实测内容。地点：山东建筑工程学院，学生公寓楼。温度：在太阳墙系统工作时的室外气温及太阳墙送风温度的比
4、较。我们从图中可以看到：从早上8点开始，室外气温虽然没有大幅度上升，但由于太阳已经照射到太 阳墙板上面，致使太阳墙的送风温度马上有了大幅度的提高，到9点时，太阳墙 的送风温度已比室外气温高达17C之多，而随着太阳的升起，太阳墙的送风温 度也越来越高，室外气温与送风温度之差最大是出现在中午的13-14点。分别是: 13点的温差为31 C和14点的温差为29. 5C。而温差最小是出现在下半夜的 2点到5点之间，大约相差40C左右。由此我们可以看出，太阳墙即便是在夜 间没有阳光照射时，仍然具有一定的保温和提升送风温度的作用。由此可知，即使在“三九”天这样全年最冷的时段，太阳墙仍能很正常地进行供 暖，
5、达到用户的温度要求。从早上8点到下午17点是我们利用太阳墙的最佳时 段，而下午17点到早上日点这段时间，我们仍可以利用太阳墙宋起到一定的保 温的效果，这就相当于加厚了墙体保温层。太阳墙送风对室内空气质量改善效果的实测曲线图及其说明太阳墙送凤网室内空气质园改善效果的实测曲线圉2曲4年12月上旬测山京健匾工程罕痔节龍理笊卅 | | 1 |I|I|I1IIII r | 1 时知I 0 W 3 K 占砂$ 30咗；H巧昶恂軸即馳-整巳樹疑蛊羊厢MK脚建国宝室由空吒质魅准所址许的审内二鼠叱麼浓度花Hnra*悔區业向f 土阳比送凤）一、图中内容：山东建筑工程学院新校区学生公寓的室内二氧化碳含量分析时间为2
6、004年12月上旬某日24小时监测梅园：安装了“太阳墙”系统的学生公寓。测定用的房间是北向房间，在采暖期 中绝大部分的时间窗户紧闭。如果无“太阳墙”提供通风，其室内的空气质量将很 差。竹园：未安装“太阳墙”的一幢学生公寓，在此用作参照。它的建筑结构与梅园 相同。二、数据讨论在所标的时间点上，我们重点讨论12： 30和15： 30的数据。12： 30是午 饭后学生在宿舍较集中的时段。15： 30是一部分学生在宿舍自习、看书、休息 的时段。没有太阳墙的竹园二氧化碳浓度在12： 30时为1500ppm,而梅园则 仅为380，是竹园的25. 3%,在15： 30时竹园的二氧化碳浓度为1200ppm，
7、而梅园仅为300,是竹园的25%。图中黄色区域是国家室内空气质量标准所规 定的室内二氧化碳浓度范围，二氧化碳浓度低于1000ppm （即S0. 1%）。梅园 的二氧化碳浓度始终在黄色区域内，表明空气新鲜。从此图我们可以得出一个明确的信息，梅园北向有“太阳墙”送风的房间内，二 氧化碳含量大大降低；表明空气质量得以明显改善。由此可见，有太阳墙通风的梅同北向学生公寓由于太阳墙的通风，大幅度地降低 了二氧化碳含量，提高了人居的舒适度。因此在人群密集较高的办公楼、商场、 学校、医院等公用或商用建筑中，太阳墙系统在供暖的同时，能够明显地改善 了室内空气质量。山东建筑工程学院梅园一号”学生公寓有些公共建筑的
8、南向墙面和屋顶使用了大面积的玻璃幕墙，如果用太阳墙板来代 替部分玻璃幕墙，既可以美化建筑外貌，在冬季为建筑输送热风，又能在炎热的 夏季为建筑遮挡强烈的阳光，还可以节约玻璃幕墙的安装费用，可谓一举多得。 太阳墙全新风供暖系统（SolarWall Systems）是一项用于提供经济适用的采暖通 风解决方案的太阳能高科技新技术。其突出优点在于：1.造价低廉，无需维护；2微能耗，从而降低运行费用；3提供新鲜空气，改善居民的室内环境，预防疾病。由于不断的技术改良，太阳墙系统的成本大大下降。它作为一种外装饰材料, 具有美观、醒目的特点。太阳墙的构成及工作原理太阳墙全新风供暖系统核心组件是太阳墙板。太阳墙板
9、是在钢板或铝板表面 镀上一层热转换效率达80%的高科技涂层，并在板上穿有许多微小孔缝，经过 特殊设计和加工处理制成的，能最大限度地将太阳能转换成热能。太阳墙板组成 太阳墙系统的外壳，安装后与传统的金属墙面（立面）相似。太阳墙板有多种色彩 选择，易于融入建筑整体风格。太阳墙系统的工作原理：室外新鲜空气经太阳墙系统加热后由鼓风机泵入室 内，置换室内污浊空气，起到供暖和换气的双重功效（如表）。简单地说，太阳墙 可以最大限度地利用太阳能，将其转换成热能，以热空气的形式传递到室内。空腔再为负搖区太阳墻板jtwJTTTTTTTT?77!7厂三丿供风风机WSt敵失可由供风气流回收卄空腔图1太阳墙的工作原理图
10、图2就京恋日花都伟搂处的衣阳墙采暖通风工程采用太阳墻节省费用袁取暖用能源节约用量能源单价每天节省费用燃油0.45L4.9元/L22元天鮎气0.7m32日日元加$20元电4 9kWOBS/kW元为了体现政府在可再生能源使用中的表率作用，德国Erlangen市政厅建设项 目使用了太阳墙空气采暖系统为建筑提供采暖（如表）。安装在建筑正立面的太 阳墙充分表明了 Erlangen市政府正以实际行动来响应欧盟提出的“绿色采暖”号 召。项目背景：在Erlangen市政厅大楼立项之初，同现在许多的政府部门一样，都把大楼的 节能和减少运行费用作为考虑的头等大事之一。建筑师关注的问题不仅仅是如何在建筑中使用可再生
11、能源，而是还要更多地 考虑如何能将太阳能系统与建筑立面有机地结合起来。对建筑师来说，建筑的外 观设计是极其重要的，但也要充分兼顾建筑运行维护的需要。最终，综合各方因 素，太阳墙系统被选中作为新建大楼的可再生能源系统。除了具有供热量大、二 氧化碳减排量大的优点，还具有无需维护和无运动部件等特点。这一点对于安装 在建筑正立面上的太阳能系统来说尤其重要，因为一旦安装后，很难在建筑立面 上对太阳能系统进行维护。解决方案：建筑师在这栋高层建筑的第614层之间设置了 150平方米的太阳墙。这一大 胆的设计非常吸引人，在保证充足得热量的同时对建筑立面起到了非常好的装饰 作用。该系统每周平均工作60小时，每分
12、钟可以为建筑供应85.12立方米的新鲜空 气。据计算，该系统每年减少的二氧化碳排放量达6吨。太阳墙系统的技术指标：经过测试，每平方米太阳墙板在冬季日照正常情况下可向建筑物内提供每小 时40立方米、高于室外空气1735摄氏度的新鲜空气，每年可减少标准煤耗 150kg,切实地为环保做出贡献。太阳墙新风系统在夏季可以为建筑起到遮阴的 作用，相比没有太阳墙覆盖的墙面低5摄氏度左右，间接地为空调节约了能源。 由于太阳墙系统增加了墙面的隔热系数，可使室内冬暖夏凉，这是其他采暖设施 无法比拟的。太阳墙技术目前已广泛使用于加拿大、美国、欧洲及日本的住宅、厂房、学 校、办公楼等不同用途的建筑上。它已荣获多项国际
13、大奖，并被美国能源部评为 先进节能供暖技术发明。设于科罗拉多州的美国国家可再生能源研究所将其称为 迄今为止最为先进的太阳能供暖技术。2005年3月，太阳墙技术应用在中国大陆的典型工程“山东建工学院梅园一号 学生公寓”已被中国建设部评为国家科技示范工程。2005年9月1日，太阳墙系 统在北京奥运村实验房上安装完毕并投入使用，得到了奥运村项目业主国奥投资 有限公司的高度重视，将在奥运设施建设上大规模推开。太阳墙技术同时也在农 产品及食品干燥领域广泛使用。2005年5月，太阳墙农用干燥的大型工程 云南省梁河县魔芋干燥加工项目竣工并投入生产，节能效果十分显著。经济环保和社会效益1.经济效益分析以青岛地
14、区为例：每平方米的太阳墙板在冬季日照正常情况下每天可向市内 提供17.6兆焦的热量，为业主节约可观的采暖费用。2造价及回报分析安装1平方米太阳墙板需要1600元（包括框架材料），安装1平方米玻璃幕墙 需要800元左右（高档的玻璃幕墙造价可达1000元以上），那么用太阳墙板代替 玻璃幕墙只需要多花800元。而太阳墙板在冬季会以每天3.9元的回报速度来回 馈用户，以此速度来计算只需要205天便能收回太阳墙板的投资。太阳墙板的使 用寿命在30年以上，无须维护，按每年能源价格上涨幅度为3%、通货膨胀率 为25%、银行折现率（长期）为9%来计算，太阳墙系统在30年内给业主带来的 平均投资回报率为17.5% o据测算太阳墙在城镇居民的供暖通风方面的市场容量在30亿人民币左右，另 外太阳墙在办公楼、学校、商场、医院、体育馆等公用设施及工业区厂房的供暖 通风方面也有巨大的商业前景（图2）。更不用说国内广阔的农产品和食品干燥 加工设备市场了。太阳墙对环保和社会效益的贡献不言而喻。根据测量，在中国华北地区每百 平方米太阳墙每年可节能折合人民币约35万元，同时减少二氧化碳排放约40 吨。
