位于西藏自治区定日县的高原生态节能示范民居旨在为藏区提供一种既能融合节能建筑理念，又能保持藏族民居传统的高原生态绿色房屋。该民居综合运用多项被动式太阳能利用技术，包括阳光间、相变蓄热天窗以及太阳能空气集热器等。经过实地测试与模拟评估，表明该示范民居围护结构热工性能良好，采用的被动式太阳能利用技术效果明显，大大降低了常规能源的使用需求，有效降低了CO2排放。该工程的建设对改善高原地区农牧民居住条件具有重要的示范意义。 关键词高原；生态；太阳能；被动式技术；节能减排 0前言 位于西藏自治区定日县的高原生态节能示范工程旨在为藏区提供一种既能融合可持续建筑理念，又能保持藏族民居特点的高原太阳能房屋，在满足生活与生产的需求前提下，优化居民生活能源结构，有效提升室内的舒适度，改善藏族群众特别是偏远地区农牧民的居住条件。 1示范工程基本信息 1.1场地条件 示范工程所在地的定日县扎西宗乡位于喜马拉雅山脉北侧的珠峰自然保护区内，平均海拔在5000m以上，自然气候恶 劣，生态环境脆弱，年平均气温为2.8～3.9℃，年平均温差19.4℃，日平均温差18.2℃，属于高原温带半干旱季风气候区，年平均降水量289.6mm，年平均蒸发量2527.3mm，日照时数3324.7h，年均风速达5.8m/s。 1.2工程概况 示范工程总用地面积427.8m2，总建筑面积146.3m2，在当地一户典型民居的原址上进行重建。示范民居的容积率0.37，建筑共一层，建筑高度4.3m2，建筑结构形式为砌体结构，建筑结构类别为二类，使用年限50a，抗震设防烈度7度，建筑防火等级二级。2被动式技术措施 示范工程地处高海拔地区，年平均气温在3oC左右，采暖期长且采暖负荷大。当地居民通常选用干牛粪作为燃料，供室内采暖和炊事使用。传统的采暖方式能效低，且对室内环境影响较大。 当地的太阳能资源十分丰富，年平均日照时数达3393h，日照百分率77%，辐射量高达852kJ/cm2，在示范民居的设计中，运用了多项被动式太阳能技术，具体包括了附加阳光间、蓄热天窗以及太阳能空气集热器等。 2.1附加阳光间 附加阳光间就是在起居室南侧设置封闭的玻璃房间，充分利用阳光直射获取太阳的热能，加热内部空气，并将热能储存在与之相邻的墙体中向室内散热，如图1所示。
图1附加阳光间原理实景图
2.2蓄热天窗 玻璃天窗直接引导太阳能进入室内空间，在天窗设有可开启和关闭的蓄热板。在蓄热板上铺设有保温材料和相变蓄热材料。白天开启蓄热板，相变材料吸收太阳能量由固态变为液态，夜间气温下降，关闭蓄热板，相变材料由液态变为固态并向室内释放热量，同时阻隔室内热量通过天窗向室外散失，如图2所示。
图2蓄热天窗原理实景图
2.3太阳能空气集热器 太阳能空气集热器是利用热压通风的原理进行工作。冬季阳光照在玻璃空腔内使其内部温度上升，经门窗洞口将热量送入室内进行采暖；夏天拉下遮阳帘，并开启上下通风窗，可实现自然通风，如图3所示。

图3太阳能空气集热器原理实景图
3技术测试方案 为了解太阳能被动式应用技术的效果，运用室内热湿环境自动记录设备，对2010年2月～6月的室内热湿环境参数进行了连续测试，并选择了一个面积、朝向与示范民居接近的普通民居进行对比，具体测试方案如表2所示。 表2技术测试方案

区域
月份

室外

缓冲区(北侧)/℃

温暖区（中部）/℃

暖源（阳光间）/℃

2月

0.6

0.7

4.8

6.2

3月

3.9

5.8

10.1

12.9

4月

8.3

9.5

13.7

16.8

5月

10.1

11.4

15

19.3

6月

20.2

16.4

20.4

22.6
4测试数据分析 4.1室内热环境大幅改善 4.1.1室内温度分区 温暖区与缓冲区之间的平均温差达到4.1oC，暖源与温暖区之间保持近3oC的温差，热量始终维持从南到北的流动状态（如图4），在采暖需求大的2月~4月，室内生活区域（起居室、东、西卧室）平均温度可达到10oC（如表3）。

图4室内温度分区效果
示范民居中非采暖房间2月~4月平均温度达到9oC，比普通民居提高2~3oC；局部采暖的房间2月~4月采暖平均室温可达到12oC以上，比普通民居提高1~1.5oC，测试期内室内舒适温度时较升当地普通民居提升2倍以上，如图5所示。 4.1.2室内温频分布 将测试期内室内温度进行频数分析，<14oC的区间为低温段，14oC~28oC为中温段，>28oC为高温段。通过分析发现，示范民居舒适区间的时长比普通住宅提升了11.3％，而需要采暖的低温段时长比普通住宅减少了18.5％，室内热环境明显优于普通民居。 4.2被动式太阳能技术效果明显 4.2.1阳光间 在2月~6月的测试期内，阳光间内的全天平均温度比起居室高3.1oC，而在09:00~17:00的有效作用时间段内，阳光间内平均温度比起居室高10oC以上，有效地补充了室内热量。 4.2.2蓄热天窗 根据2月~6月实测数据，天窗内全天平均温度比下方的卧室高6.4oC（见图9），白天阳光条件好的情况下天窗内温度可升至40oC以上，打开天窗挡板后，热量直接进入室内，弥补西侧卧室因无采暖措施而造成的热量不足。进入夜间，蓄热材料便缓慢释放热量，延缓室内温度下降速度，实测数据表明，蓄热材料表面区域温度高于普通房间2~3oC，且温度波动明显滞后3~4h，如图10所示。 4.2.3太阳能空气集热器 太阳能空气集热器安装于卧室南侧外墙上，在测试期内，太阳能空气集热器区域平均温度为11.6oC，高于对比房间1.3oC。但2~3月份比对比房间同一区域内的温度略低（见图11），主要原因在于该地区冬季十分寒冷，2、3月份白天太阳能空气集热器仅能将空腔内空气温度提升1oC左右，进入夜间后，太阳能空气集热器与墙体连接处保温措施不足，该区域温度大幅下降，造成全天平均温度低于对比房间。而进入4月份，随着室内外气温的普遍升高，集热器加热量提升，夜间热量损失减少，全天平均温度遂高于对比房间。综合来看，太阳能空气集热器的效果略逊于阳光间和天窗，且不宜在室外气温极低时使用。 5节能减排效果 5.1采暖负荷 利用能耗模拟软件Designbuilder建立示范民居模型，进行1~6月采暖负荷进行计算，并建立一个普通民居模型进行对比，该普通民居建筑形式与面积与示范民居一致，围护结构按照重建前民居的构造进行设置，室内设计采暖温度设置为12oC。 通过对比发现，示范民居由于提高了太阳能的利用水平，使得采暖过程中对常规能源的需求大为下降，测试期内，室内采暖负荷平均下降26%，其中1月份负荷下降超过32%。 5.2采暖能耗 根据1月~6月采暖热负荷，得到示范民居与普通民居的采暖能耗对比情况，示范民居在1~6月中总计减少使用采暖能耗0.75tce标准煤，太阳能使用率达到39%。 5.3CO2排放 根据逐月采暖能耗量，换算得到示范民居与普通民居的CO2排放对比情况。在1月～6月中，总计减少CO2排放1.96t，平均减排率达到39％。 6结束语 通过实地测试与模拟评估，表明高原生态节能示范民居具有良好的热工性能，采用的被动式太阳能应用技术效果明显，通过增强太阳能利用大大降低了常规能源的使用需求，有效降低了使用过程中的CO2排放，实现了生态环境保护、文化传统传承与生活环境改善等多个方面的诉求，适宜在西藏高原地区进行推广。