太陽能技術在拉薩農村地區的應用研究

西藏大學工學院 ■ 嚴李強 董學卓 王世杰

0 引言

西藏地區現有住宅的采暖方式主要是依靠燃燒煤、木材或石油等傳統能源或是通過架設遠距離電線[1]。但由于西藏地廣人稀，架設高壓電線所需成本極高，而且燃燒常規能源還會造成環境污染。太陽能作為一種取之不盡、用之不竭的清潔能源，具有安全、普遍、無污染的特點[2]；而西藏地區是我國太陽總輻射資源最豐富的地區，全區年日照小時數達1500～3400 h，年總輻射多在6000～8000 MJ/m2之間。因此，在西藏地區大力開發太陽能，將建筑與太陽能相結合，不但能解決本地能源不足的問題，減輕生態環境破壞，響應國家綠色能源的號召[3]，還能創造經濟效益。

太陽能與建筑相結合作為目前最成熟且推廣度最高的建筑形式，必將在經濟、能源等多方面的可持續發展過程中發揮重要作用。鑒于此，本文立足于拉薩農村地區，在前人已有的研究成果的基礎之上，總結探索拉薩農村地區主動式和被動式太陽能技術在藏式建筑中的應用情況，為西藏更好地利用太陽能技術打開更廣闊的前景。

1 拉薩的地理氣候特征

拉薩 (91°06′E，29°36′N)位于西藏中部略偏東南方向，海拔多在3500 m左右，屬于高原溫帶半干旱季風氣候；日照時間較長，輻射強，年均日照小時數在3000 h以上，故有“日光城”之稱。拉薩常年低溫，夏季無高溫，平均氣溫低，不足16 ℃ ，雨季降水集中，干濕季明顯，濕季較多為“晝晴夜雨”的天氣；冬季干燥少雨，采暖期長，月平均濕度在30%～40%左右，相對濕度小，自然氣候比較惡劣。

本文研究的拉薩地區屬于中國建筑氣候區劃圖中的Ⅳ類C地區，屬于寒冷地區，如圖1所示。

圖1 拉薩地區建筑氣候區規劃等級

2 拉薩周邊地區民居主動式太陽能的利用現狀

通過對居住于藏式民居的拉薩周邊3個村的70戶人家進行問卷調查，分析后發現；擁有太陽灶的家庭占比為69.73%，其中有78.54%是通過政府扶持獲贈的；有65.02%的居民表示在日常生活中經常使用太陽灶燒水，而30%的居民表示由于當地風大，需要不斷調節方向且溫度不好控制等原因已不再使用太陽灶。與太陽灶相比，居民覺得太陽能熱水器更方便，有81.62%的居民使用太陽能熱水器。另外，價格和實用性也是居民購置太陽能熱水器時著重考慮的因素。筆者還對太陽能熱水器的售后服務進行了問卷調查，其中認為其售后服務質量很差的占61.70%。

在對“是否會采用光伏發電”的調查結果進行分析時發現，只有不到4%的居民表示會采用光伏發電。很多居民由于對光伏發電不了解，從而不愿意采用光伏發電，他們認為采用光伏發電的投入成本太高，且電站一旦損壞，售后服務網點離家較遠，又缺少專業維修人員，無法得到及時維修；但愿意采用光伏發電的居民則認為除前期成本較高外，光伏發電可以節約大部分電費，還是比較滿意的。除此之外，使用太陽能照明燈的居民超過50%。

通過對70戶人家關于“西藏發展太陽能技術”的態度進行調研后發現，絕大部分居民持“很看好”的態度，也有極少數持“不看好”的態度，具體如圖2所示。

圖2 居民對西藏太陽能利用前景的態度

另外，據調查結果顯示，由于村民不太了解太陽能，普遍很少利用太陽能資源；加之缺少國家政策，村民自己掏錢較為困難，若加大政府扶持，他們大多是愿意接受的。從藏式民居的結構來看，屋頂可以承受相關太陽能設施的重量，建筑結構和風格基本是漢藏相結合。

3 拉薩周邊地區民居被動式太陽能的利用現狀

被動式太陽房作為被動式太陽能的利用方式之一，是通過建筑物朝向和周圍環境的合理布置，外部形體、內部空間的巧妙處理，以及結構和材料的選擇，使建筑能夠蓄存、分配和集取太陽能的一種建筑。這種建筑既能符合冬天的取暖要求，也能在炎熱的夏季遮蔽太陽輻射，再通過散熱使室內達到降溫的目的。

拉薩位于青藏高原中部，地形復雜多變，大部分傳統住宅都建在山腳下。從建筑布局來看，該地區的建筑群主要朝南，冬季不遮擋太陽，能盡可能的接收光照，采暖方便。

當地藏式民居以框架結構居多，少部分民居會在屋頂鋪設一層由片石、碎石、毛石等構成的防水材料，現代窗戶材料多為鋁合金或塑鋼。與之前舊式的藏式建筑相比，此類建筑能更好地蓄存太陽能。對于二層的民居而言，二樓通常向南開有大面積的窗戶。

隨著生活方式的改變，藏族居民由以前的以帳篷為主，逐漸轉換為現在的定居和農牧結合的生活方式[4]，藏式民居的發展也更趨于合理化：

圖3 拉薩白定村某藏式民居

1)逐漸由單層建筑發展為功能更多、空間更大、居住舒適性更好的多層建筑。2)現代居民對室內環境的要求越來越高，采光、通風、取暖等都作為參考因素。現代民居的窗戶都采用熱性能好的塑鋼窗戶，淘汰了最早保溫性差的木窗，并且普遍都是大窗，如圖4所示。隨著建造技術的提高，藏式民居中砌筑材料以平整的現代砌塊代替了巖石，拉薩周邊已開始大面積使用水泥、空心磚這類現代建材。

圖4 現代民居的鋁合金大窗

3)藏式民居早期建筑的室內采光很差，但在發展過程中逐漸向空間開放、采光好的形式轉變。調研中發現，現代藏式民居的室內空間較大、采光性能好、利于通風等，如圖5所示。

圖5 現代藏式民居的室內空間

通過對拉薩地區的民居進行實地調研后發現，當地民居除了房屋開大窗，朝南盡可能的接收光照外，并未采用被動式太陽能技術來建造類似于太陽房這樣的房子，未高效利用被動式太陽能技術。但根據當地民居的結構形式、建筑材料，該地區具備采用被動式太陽能技術的潛力。

4 建議

4.1 關于西藏地區利用主動式太陽能技術的建議

1)開設相關產品的檢測系統。根據太陽能產品的實際情況制定相應的法律法規，并不斷完善監測體系。根據設立的質量監測標準，明確獎懲制度，成立專門的監管部門。這樣才能為太陽能市場營造更加透明的環境，保證購買者有法可依，若出現問題可利用相關法律法規來維護自身的合法權益。

2)進行校企合作。對于西藏地區的高校來說，可因地制宜的開設太陽能相關專業，培養該領域的技術型人才，進行產、學、研的有機結合。校企合作對于科研成果走向產業化有著極大的推動作用，可進一步完善專業人才的培養體系。比如，山東大學在晶體硅領域的研究非常出色，這與其和山東建筑大學及山東省力諾集團的戰略合作有關；再者，“太陽能與建筑一體化”專業就是在校企合作的模式下建立的[5]。學校與企業展開深入合作，結合西藏實際情況培養具有較高技能水平的高素質應用型人才，能夠在很大程度上推進太陽能技術的自主創新，并打造出具有自主知識產權的品牌。

3)加大政府扶持。近年來，我國各地開始投入大量的人力、物力扶持太陽能產業的發展。對于太陽能這種清潔能源產業來說，其發展離不開政府的大力支持，通過政府的支持，西藏地區在解決廣播、通信、無電人口用電和電視電源等方面都取得了一定的成效，并實施了“科學之光計劃”“陽光計劃”“西部省區無電鄉的通電工程”“阿里光電計劃”“金太陽工程”“無電地區電力建設項目”等太陽能技術推廣示范工程。此外，在西藏建設光伏電站存在上網成本高的問題，政府的扶持成為克服這類問題、促進西藏地區光伏產業發展的最大推動者，積極的地方補貼政策將吸引大量優秀企業入駐西藏。

4)做好示范性推廣工程。針對太陽能產品在西藏地區的推廣而言，示范推廣是最為有效的措施，能讓廣大居民直觀地認識到太陽能的優勢，可直接看到太陽能產品的效果，讓居民對太陽能有更加深入的了解，逐步提升居民的環保理念和環保意識。通過上述措施能夠最大限度的提升居民使用太陽能產品的積極性，在推廣的過程中應主動與新農村建設相結合，這樣太陽能資源的推廣應用才更具有效果，以便起到較強的輻射示范效果，不斷改善當地的能源結構，為居民的生活提供更加舒適的環境。

5)加強宣傳力度，轉變居民的認知觀念。政府部門可以通過各種渠道向廣大農民或城郊居民宣傳太陽能熱水器，并介紹太陽能的優勢，潛移默化地改變他們對太陽能產品的認識，以求能夠更好地提升人們的節能減排意識，使太陽能產品在西藏地區得到當地居民的認可和應用。

4.2 關于拉薩農村地區被動式太陽房的選擇

根據被動式太陽房利用方式的不同，其可分為直接受益式、集熱蓄熱墻式、附加陽光間式、蓄熱屋頂池式4種[6]。表1對以上4種被動式太陽房的優缺點進行了簡單的比較。

表1 4種太陽房的優缺點比較

通過對拉薩農村地區的藏式民居進行分析，筆者建議拉薩農村地區可建造直接受益式太陽房和附加陽光間式太陽房，主要是因為這兩種方式的太陽房建造成本較低，又不影響傳統藏式民居的風格。

5 結語

通過對拉薩農村地區之前和現在的民居進行比較后發現，隨著生活水平的提高和國家發展新能源的號召，藏族同胞的價值觀念和生活方式也逐漸發生了轉變。在未來的藏式新農村的發展中，應合理保留傳統建筑有益的方面和文化特色，在此基礎上不斷改善對建筑不利的方面，使西藏地區傳統建筑在保留文化的同時，做到綠色能源的合理利用。

為響應國家可持續發展的戰略，生態脆弱、資源匱乏，但太陽能資源非常豐富的西藏地區應該在日后的生活中大力推廣和提倡利用太陽能來采暖或改善生活水平，做到被動式太陽能和主動式太陽能相結合利用。