Boyu Sports综述太阳能的几种利用方式综述太阳能的几种利用方式第33卷第27山西建筑sHANxIARcHITEV01.33No.27Sep.2007文章编号:1009.6825{2007}27.0014.03综述太阳能的几种利用方式摘要:综合叙述了图洛姆保温墙,太阳室和太阳能热泵系统,太阳能制冷系统和建筑光电一体式系统等几种太阳能的应用方式,最后对我国太阳能应用的有利条件和前景进行了展望.关键词:直接获取系统,太阳房,热泵,地板辐射采暖中图分类号:J201.5文献标识码:A当前,随着煤,石油等石化燃料的日益消耗,环境污染日益严重,人们急需找到传统石化燃料的替代品.太阳能作为一种巨大,清洁,普遍的可再生能源,将有望在能源方面成为21世纪人类构建和谐社会的可靠保障.近年来,我国应用太阳能采暖发展迅速,节能效果明显.在建筑物的能耗结构中,其中75%的能源用于建筑采暖和热水供应.将太阳能利用与建筑节能技术相结合,可以降低能源消耗,减少环境污染,是建筑节能的一个重要途径【1.2J.太阳能的利用方式分为被动式太阳能利用和主动式太阳能利用两种,文中就这两种方式分别进行探讨.被动式太阳能利用被动式太阳能是指不借助风扇,泵和复杂的控制系统而对太在连续1h的沉降增量不超过0.1iYlnq作为沉降稳定标准,即可施加下一级荷载.当出现下列情况之一时即终止加载:1)某级荷载作用下,桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降倍;2)某级荷载作用下,桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的两倍,且经24h尚未达到相对稳定标准;3)已达到设计要求的最大加载量;4)当荷载一沉降曲线呈缓变形时,可加载至桩顶总沉降量60Im～8ongm,在特殊情况下,可根据具体要求加载至桩顶累计沉降量超过80ram;5)承压板周围的土明显地侧向挤出或压板周围出现明显的裂缝.5.5检测结果根据各试验点单桩复合地基静载荷试验实测结果,绘制一s关系曲线某高速公路单桩复合地基静载荷试验p—s关系曲线曲线kPa荷载段呈直线段变形,复合地基处于弹性工作阶段;165.3kPa荷载后曲线变化曲率比较平缓,复合地基处于平缓的弹塑性工作状态;另外从s一曲线分析:曲线的尾部未出现明显的向下弯曲现象,说明复合地基未达到极限工作状态,即.1330.6kPa.因此,该试验点单桩复合地基的承载力基本值厂01165.3kPa,对应的复合地基沉降量不小于6.390mm.得出如下结论:1)各试验点的承载力基本值厂0均能达到165.3kPa.依据JGJ79.91建筑地基处理技术规范的有关规定,该场地上的单桩复合地基承载力标准值=165.3kPa,满足设计要求.2)在承载力标准值=165.3kPa作用下,138号,161号,132单桩复合地基对应的沉降量分别为6.390mm,4.175mm,4.840mm.3)试验桩位在最大荷载作用下,粉喷桩单桩复合地基未发现有明显的破坏迹象,因此,试验桩位处的复合地基仍可作为工程地基使用.结语粉喷桩加固软土技术在我国已经得到了迅速发展,粉喷桩不但高效,经济,而且质量可靠,是一种安全的地基处理技术,粉喷桩在加固处理软土地基方面具有较大的优越性,近些年来在各工程领域被广泛应用.拟加固的软土地层厚度一般应小于20m,且下卧粘土层天然地基承载力以大于150kPa为宜,桩底进入粘土层的深度应视粘土层含水量,强度,通过工艺桩取样试验确定.然而由于其理论,施工工艺尚处于发展完善阶段,设计方法也不够完全成熟,需要进一步深入的研究.参考文献:[1]刘永红.地基处理[M].北京:科学出版社,2005.[2]郝培哲.深层搅拌粉喷桩试验研究[J].电力勘测,1996,9(3):77—78.TheexaminationofcompositefoundationbearingcapacityoftheDJMpileSItIZhi-qiangYANGFeng-genAhsa~ct:ToshowthedesignveracityofverticalbearingcapacityofsingleDJMpilecompositefoundation,andanalysethemechani~maofrein—forcesoftsoiloftheDJMpile,thispaperintroducethebearingtestofsingleDJMpilecoml~itefoundationtocheckouttherationalitybaseduponanalysisof~rkingmechani~maofDJMpile.Keywords:DJMpile,staticloadingtest,compositefoundation收稿日期:2007—04.09作者简介:李保群(1982.),男,重庆大学城市建设与环境工程学院硕士研究生,重庆400045康侍民(1957.),男,硕士生导师,副教授,重庆大学城市建设与环境工程学院,重庆400045段凯(1982.),男,重庆大学城市建设与环境工程学院硕士研究生,重庆400045第33卷第27月李保群等:综述太阳能的几种利用方式?15?阳能进行收集,储藏和再分配的系统.这种功能建立在对建筑设计的综合研究之上,那些建筑的基本要素,如窗,墙,楼板等都尽可能地负担着各种不同的功能.例如,墙不仅起支撑屋顶和围护的作用,还负担着热能的储存和释放作用.每一个被动式太阳能采暖系统至少要有两个构成要素:朝南的玻璃采集器和通常由砌块,岩石或水等保温材料组成的能量储存构件.根据这两个要素之间的关系,被动式太阳能系统主要的几种形式有:直接获取系统,图洛姆(Trombe)保温墙,太阳室,屋顶水池,现代园艺温室等.文中主要集中介绍前三种形式.1.1直接获取系统在直接获取系统中,每个朝南的窗户都是一个直接获取太阳能的系统,而其他朝向的窗户在冬季所丧失的热量比其获取的热量要多.在直接获取系统中,温室效应能够起到一个热调节阀的作用,它使太阳的短波辐射进入,同时又阻止了热量的丧失.建筑内部的保温材料能够吸收这些热量,同时可以防止白天室内温度过高,而夜晚则将储存的热量释放出来,如果设计合理,保温墙散发的热量将能够使房间在整个夜晚感觉非常舒适.因此,保温材料的面积和南向玻璃面积之比在直接获取系统中是非常关键的.1.2图洛姆(Trombe)保温墙系统图洛姆保温墙系统是将保温墙置于南向玻璃窗内侧.由于它是由法国太阳能实验室主任FelixTrombe教授研制成功的【3l,因此又常常称它为Trombewall(图洛姆墙),当图洛姆墙应用于建筑物向室外排风时,也称它为太阳能烟囱.其原理均是在朝南向阳墙的外表面涂以深色选择性涂层,并在离墙外表面10cnl右处装上玻璃或透明塑料薄片以形成空气间层,利用温室效应原理加热夹层空气,从而产生热压来驱动空气流动.如图1所示 中a),b)分别给出了太阳能通风墙冬季与夏季的运行工况.冬季 可以通过打开集热墙上,下两个通风口形成循环对流来对室内空 气加热,当需要新鲜空气或室外气温比较合适时,也可打开玻璃 下面的进风口,关闭集热墙下面的风口来对室外新鲜空气先加热 后再流入室内.夏季,则只打开玻璃上风口与集热墙下风口,利用 夹层空气的热压流动来预防室内过热,同时带走室内的部分余热. a)冬季运行工况b)夏季运行工况 太阳能通风墙工作原理图同时,由于图洛姆保温墙很厚,通常为12 英寸左右,延续时 间长,热量到晚上才能传到墙体的内表面.如果有足够的保温材 料,整个晚上图洛姆保温墙体都能起到散热器的作用. 般说来,仅在需要太阳热量而不需要太阳光的情况下才选择图洛姆保温墙这种方式.因为这种情况很少出现,所以图洛姆 保温墙多与直接采暖方式结合使用. 1.3 太阳室 太阳室是一种为建筑物主体采暖而设计的房间,其用途犹如 第二起居室.这种概念源自18 世纪～19 世纪流行的暖房.今 天太阳室常被人们称为日光浴室. 因为太阳室隔热及遮阳的效果差,所以不能加热或制冷.机 械采暖和制冷需要太多的能量,而太阳室则是损失能量快于获取 能量.它存在温度变化幅度过大的问题,当温度达到最高时,太 阳室将暂时不能使用.因此,一个好的太阳室设计应使其在一年 中可以有较多的时间令人感到舒适. 主动式太阳能利用2.1 太阳能热泵系统 热泵技术是一种新型的节能型空调制冷供热技术,是利用 少量高品位的电能作为驱动能源,从低温热源吸取低品位热能, 并将其传输给高温热源,以达到泵热的目的,从而转能质系数低 的能源为能质系数高的能源,节约高品位能源,是一种能够提高 能量品位的技术. 将太阳能作为蒸发器热源的热泵系统称为太阳能热泵系统. 其工作原理如图2 所示. 盛lL 太阳能热泵系统工作原理太阳能热泵应用的主要研究领域为冬季太阳能热泵一地板 辐射供暖系统和非采暖季太阳能热泵供热水系统的研究. 2,2 太阳能制冷技术 在太阳能的利用中,太阳能制冷空调是一个极具发展前景的 领域,也是当前制冷技术研究中的热点.太阳能制冷具有以下三 个优点:1)节能;2)环保;3)热量的供给和冷量的需求在季节和数 量上能够高度匹配,太阳辐射越强,气温越高,冷量需求也越大. 太阳能制冷还可以设计成多能源系统,充分利用余热,废气,天然 气等其他能源. 目前,关于太阳能制冷系统的研究较多,从原理上看主要包 括以下两种:1)以热能为驱动能源,如吸收式,吸附式,喷射式制 冷等;2)以电能为驱动能源,先把太阳能转化成电能,然后再利用 电能来制冷,如光电式制冷,热电制冷等. 2.3 建筑光电一体式系统(BIPV) 目前,在欧美等发达国家,一些公用事业公司通过大型中心 光电场以增加他们的电能,而另一些电力公司则通过建立靠近用 户的小型光电场达到这个目的.有的光电阵列集电板布置在毗 邻建筑的地方,有的布置在屋顶上,或者干脆整个结合到建筑的 围护结构中.在这种情况下,建筑光电一体式系统就应运而生, 简称为BIPV.这种BIPV 光电设备可以充当建筑的屋顶,外壁 板,幕墙,玻璃窗或者雨篷等特殊元件. 建筑光电一体式系统作为一项新领域有如下优点:1)能够减 少电量输送过程的费用,而这部分费用有时高达总电价的50%; 2)能够减少电量输送过程的能耗;3)避免了放置光电阵板的额外 占用空间;4)可以省去建筑围护结构的部分费用;5)与建筑结构 合二为一,可以省去单独为光电设备提供的支撑结构;6)使用新 型建筑围护材料,发挥美学潜力;7)以不破坏环境的方式生产全 部或部分的建筑所需电力. 由于建筑光电一体式系统具有如上所述的一系列优点,并且 随着光电技术研究的进步,光电设备价格的下降,在不久的将来, 将有越来越多的建筑表面将采用光电覆面. 结语太阳辐射能作为一种自然能源,以其储量丰富且无污染性显 示了其独特的优势,已被国际公认为未来最具竞争性的能源之 .我国陆地面积接收的太阳辐射总量在3.3103kJ/(?年)～8.410kJ/(m2?年)之间,相当于2.410 标准煤,属太阳第33 卷第27 山西建筑SHANxIARcHITECTURE V01.33No.27 Sep.2007 文章编号:1009.6825(2007)27—0016—02 白云鄂博铁矿边坡稳定性分析及加固设计研究