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王登甲

2021-06-03王登甲

世界建筑 2021年5期
关键词:高原太阳能建筑

2002年秋,怀着模糊的认识我来到了“西冶”学习建筑环境与设备工程专业,烧锅炉、修管道……直到大学二年级结束,班上的同学还在讨论,所谓的“暖通”专业究竟是干什么的。随着对供热工程、空气调节、制冷技术等专业课程的不断学习,暖通专业承担的行业使命与社会责任不断清晰,尤其认识到建筑节能、可再生能源利用“节流、开源”两个方面的创新发展是我国建筑行业面临的紧迫任务。2006年本科毕业后,怀揣着对太阳能利用领域的极大热情,我跟随刘艳峰教授攻读了硕士、博士学位,加入了我国绿色建筑领域著名专家刘加平院士团队。我在攻读学位期间,常年奔赴青藏高原偏远地区开展太阳能供暖方向研究工作,锻炼了吃苦、坚持、奉献的精神,现在看来这是我人生中最为宝贵的一段经历。

至今,我已在“西冶”度过了近20个年头,深受“西冶”踏实、实干的厚重文化熏陶,俨然已成为她的一份子,只有以更加努力的态度做出更大的成绩,才可报答母校、导师的培养之恩。

1 《分时分区热环境调节理论与应用》

2 《太阳能采暖设计原理与技术》

3 《太阳能利用与建筑节能》

4 西藏高原太阳能供暖系统故障分析及维护

西藏高原太阳能供暖发展机遇

全面提升西藏高原建筑宜居水平是缓解高原与内地发展不平衡的主要任务之一。西藏高原太阳能资源极其丰富,是我国最适宜利用太阳能供暖的地区,具备率先实现建筑可再生能源供暖运行的先决条件。近年来,在国家和西藏地方政府政策的大力支持下,众多科研院所、高校、企业单位等纷纷投入到西藏高原太阳能等清洁能源供暖行业中,吸引了一批新能源企业联合研究机构与当地政府建立一批具有引领作用的示范工程,带动了西藏高原当地太阳能等清洁供暖行业发展。

西藏高原太阳能供暖面临挑战

目前,太阳能供暖工程在西藏高原如雨后春笋般涌现,但同时也暴露出了一些特殊问题。例如,太阳能集热系统易损易坏、辅助热源投入大、系统运行成本高等。同时,在高原高寒、低压缺氧等极端环境下,太阳能供暖仪器仪表失效、集蓄热系统损失及效率计算方法均发生变化,这些特殊的“高原病”问题是造成当地太阳能供暖系统安全可靠性仍较低,推广应用难度大等关键所在,给太阳能供暖进一步推广应用提出了新挑战。

西藏高原太阳能供暖模式探讨

对于西藏高原乡村地区供暖而言,虽然太阳能可收集面积相对充足,但是整体经济承受能力较低,在建筑充分保温的基础上,发展低成本被动太阳能利用技术,增设附加阳光间、集热蓄热墙等被动部件是解决该类地区建筑供暖的最佳选择。对于低层乡村建筑,还可在建筑屋顶增加分散式太阳热风供暖系统以承担剩余负荷,避免热水供暖系统冬季冻裂、夏季过热的问题,维护管理简单方便。此外,可充分利用建筑围护结构蓄热,如建筑楼板、内墙、地板等作为蓄热体,以提高太阳能利用效率,缓解昼夜温差大的问题。总体而言,对于西藏高原乡村地区建筑应重点从建筑保温、被动太阳能利用、太阳能热风供暖的角度来解决其冬季供暖问题。

随着西藏高原城镇化进程不断加快,城市建筑已与内地无明显区别,普遍楼层较高、密度较大,这些条件决定了高原城市建筑难以像乡村那样仅依靠被动太阳能技术来满足冬季热环境需求,而建筑屋顶和城区空旷面积又难以提供足够的太阳能收集面积。在这种情形下,借助一些高原城镇周边现有不宜农牧的空旷场地铺设太阳能集热场,建立依靠太阳能、生物质能、光伏、风电等可再生能源电力互补热站,并借助一定规模的低成本水体储热系统,与政府出资的建设办公建筑、福利性住房配套建设,是集中解决高原县城供暖行之有效的方式,且太阳能集中供暖与分散式供暖相比,还具有集中运行维护管理更方便、安全可靠等优势。

因此,只有从根本上解决当地建筑节能保温、系统适宜性、特殊性“高原病”故障、运行维护管理等系列问题,才能实现太阳能等可再生能源清洁供暖在青藏高原地区大面积应用,从根本上解决西藏高原地区建筑环境宜居问题。

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