太阳能技术在拉萨农村地区的应用研究

西藏大学工学院 ■ 严李强 董学卓 王世杰

0 引言

西藏地区现有住宅的采暖方式主要是依靠燃烧煤、木材或石油等传统能源或是通过架设远距离电线[1]。但由于西藏地广人稀，架设高压电线所需成本极高，而且燃烧常规能源还会造成环境污染。太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的清洁能源，具有安全、普遍、无污染的特点[2]；而西藏地区是我国太阳总辐射资源最丰富的地区，全区年日照小时数达1500～3400 h，年总辐射多在6000～8000 MJ/m2之间。因此，在西藏地区大力开发太阳能，将建筑与太阳能相结合，不但能解决本地能源不足的问题，减轻生态环境破坏，响应国家绿色能源的号召[3]，还能创造经济效益。

太阳能与建筑相结合作为目前最成熟且推广度最高的建筑形式，必将在经济、能源等多方面的可持续发展过程中发挥重要作用。鉴于此，本文立足于拉萨农村地区，在前人已有的研究成果的基础之上，总结探索拉萨农村地区主动式和被动式太阳能技术在藏式建筑中的应用情况，为西藏更好地利用太阳能技术打开更广阔的前景。

1 拉萨的地理气候特征

拉萨 (91°06′E，29°36′N)位于西藏中部略偏东南方向，海拔多在3500 m左右，属于高原温带半干旱季风气候；日照时间较长，辐射强，年均日照小时数在3000 h以上，故有“日光城”之称。拉萨常年低温，夏季无高温，平均气温低，不足16 ℃ ，雨季降水集中，干湿季明显，湿季较多为“昼晴夜雨”的天气；冬季干燥少雨，采暖期长，月平均湿度在30%～40%左右，相对湿度小，自然气候比较恶劣。

本文研究的拉萨地区属于中国建筑气候区划图中的Ⅳ类C地区，属于寒冷地区，如图1所示。

图1 拉萨地区建筑气候区规划等级

2 拉萨周边地区民居主动式太阳能的利用现状

通过对居住于藏式民居的拉萨周边3个村的70户人家进行问卷调查，分析后发现；拥有太阳灶的家庭占比为69.73%，其中有78.54%是通过政府扶持获赠的；有65.02%的居民表示在日常生活中经常使用太阳灶烧水，而30%的居民表示由于当地风大，需要不断调节方向且温度不好控制等原因已不再使用太阳灶。与太阳灶相比，居民觉得太阳能热水器更方便，有81.62%的居民使用太阳能热水器。另外，价格和实用性也是居民购置太阳能热水器时着重考虑的因素。笔者还对太阳能热水器的售后服务进行了问卷调查，其中认为其售后服务质量很差的占61.70%。

在对“是否会采用光伏发电”的调查结果进行分析时发现，只有不到4%的居民表示会采用光伏发电。很多居民由于对光伏发电不了解，从而不愿意采用光伏发电，他们认为采用光伏发电的投入成本太高，且电站一旦损坏，售后服务网点离家较远，又缺少专业维修人员，无法得到及时维修；但愿意采用光伏发电的居民则认为除前期成本较高外，光伏发电可以节约大部分电费，还是比较满意的。除此之外，使用太阳能照明灯的居民超过50%。

通过对70户人家关于“西藏发展太阳能技术”的态度进行调研后发现，绝大部分居民持“很看好”的态度，也有极少数持“不看好”的态度，具体如图2所示。

图2 居民对西藏太阳能利用前景的态度

另外，据调查结果显示，由于村民不太了解太阳能，普遍很少利用太阳能资源；加之缺少国家政策，村民自己掏钱较为困难，若加大政府扶持，他们大多是愿意接受的。从藏式民居的结构来看，屋顶可以承受相关太阳能设施的重量，建筑结构和风格基本是汉藏相结合。

3 拉萨周边地区民居被动式太阳能的利用现状

被动式太阳房作为被动式太阳能的利用方式之一，是通过建筑物朝向和周围环境的合理布置，外部形体、内部空间的巧妙处理，以及结构和材料的选择，使建筑能够蓄存、分配和集取太阳能的一种建筑。这种建筑既能符合冬天的取暖要求，也能在炎热的夏季遮蔽太阳辐射，再通过散热使室内达到降温的目的。

拉萨位于青藏高原中部，地形复杂多变，大部分传统住宅都建在山脚下。从建筑布局来看，该地区的建筑群主要朝南，冬季不遮挡太阳，能尽可能的接收光照，采暖方便。

当地藏式民居以框架结构居多，少部分民居会在屋顶铺设一层由片石、碎石、毛石等构成的防水材料，现代窗户材料多为铝合金或塑钢。与之前旧式的藏式建筑相比，此类建筑能更好地蓄存太阳能。对于二层的民居而言，二楼通常向南开有大面积的窗户。

随着生活方式的改变，藏族居民由以前的以帐篷为主，逐渐转换为现在的定居和农牧结合的生活方式[4]，藏式民居的发展也更趋于合理化：

图3 拉萨白定村某藏式民居

1)逐渐由单层建筑发展为功能更多、空间更大、居住舒适性更好的多层建筑。2)现代居民对室内环境的要求越来越高，采光、通风、取暖等都作为参考因素。现代民居的窗户都采用热性能好的塑钢窗户，淘汰了最早保温性差的木窗，并且普遍都是大窗，如图4所示。随着建造技术的提高，藏式民居中砌筑材料以平整的现代砌块代替了岩石，拉萨周边已开始大面积使用水泥、空心砖这类现代建材。

图4 现代民居的铝合金大窗

3)藏式民居早期建筑的室内采光很差，但在发展过程中逐渐向空间开放、采光好的形式转变。调研中发现，现代藏式民居的室内空间较大、采光性能好、利于通风等，如图5所示。

图5 现代藏式民居的室内空间

通过对拉萨地区的民居进行实地调研后发现，当地民居除了房屋开大窗，朝南尽可能的接收光照外，并未采用被动式太阳能技术来建造类似于太阳房这样的房子，未高效利用被动式太阳能技术。但根据当地民居的结构形式、建筑材料，该地区具备采用被动式太阳能技术的潜力。

4 建议

4.1 关于西藏地区利用主动式太阳能技术的建议

1)开设相关产品的检测系统。根据太阳能产品的实际情况制定相应的法律法规，并不断完善监测体系。根据设立的质量监测标准，明确奖惩制度，成立专门的监管部门。这样才能为太阳能市场营造更加透明的环境，保证购买者有法可依，若出现问题可利用相关法律法规来维护自身的合法权益。

2)进行校企合作。对于西藏地区的高校来说，可因地制宜的开设太阳能相关专业，培养该领域的技术型人才，进行产、学、研的有机结合。校企合作对于科研成果走向产业化有着极大的推动作用，可进一步完善专业人才的培养体系。比如，山东大学在晶体硅领域的研究非常出色，这与其和山东建筑大学及山东省力诺集团的战略合作有关；再者，“太阳能与建筑一体化”专业就是在校企合作的模式下建立的[5]。学校与企业展开深入合作，结合西藏实际情况培养具有较高技能水平的高素质应用型人才，能够在很大程度上推进太阳能技术的自主创新，并打造出具有自主知识产权的品牌。

3)加大政府扶持。近年来，我国各地开始投入大量的人力、物力扶持太阳能产业的发展。对于太阳能这种清洁能源产业来说，其发展离不开政府的大力支持，通过政府的支持，西藏地区在解决广播、通信、无电人口用电和电视电源等方面都取得了一定的成效，并实施了“科学之光计划”“阳光计划”“西部省区无电乡的通电工程”“阿里光电计划”“金太阳工程”“无电地区电力建设项目”等太阳能技术推广示范工程。此外，在西藏建设光伏电站存在上网成本高的问题，政府的扶持成为克服这类问题、促进西藏地区光伏产业发展的最大推动者，积极的地方补贴政策将吸引大量优秀企业入驻西藏。

4)做好示范性推广工程。针对太阳能产品在西藏地区的推广而言，示范推广是最为有效的措施，能让广大居民直观地认识到太阳能的优势，可直接看到太阳能产品的效果，让居民对太阳能有更加深入的了解，逐步提升居民的环保理念和环保意识。通过上述措施能够最大限度的提升居民使用太阳能产品的积极性，在推广的过程中应主动与新农村建设相结合，这样太阳能资源的推广应用才更具有效果，以便起到较强的辐射示范效果，不断改善当地的能源结构，为居民的生活提供更加舒适的环境。

5)加强宣传力度，转变居民的认知观念。政府部门可以通过各种渠道向广大农民或城郊居民宣传太阳能热水器，并介绍太阳能的优势，潜移默化地改变他们对太阳能产品的认识，以求能够更好地提升人们的节能减排意识，使太阳能产品在西藏地区得到当地居民的认可和应用。

4.2 关于拉萨农村地区被动式太阳房的选择

根据被动式太阳房利用方式的不同，其可分为直接受益式、集热蓄热墙式、附加阳光间式、蓄热屋顶池式4种[6]。表1对以上4种被动式太阳房的优缺点进行了简单的比较。

表1 4种太阳房的优缺点比较

通过对拉萨农村地区的藏式民居进行分析，笔者建议拉萨农村地区可建造直接受益式太阳房和附加阳光间式太阳房，主要是因为这两种方式的太阳房建造成本较低，又不影响传统藏式民居的风格。

5 结语

通过对拉萨农村地区之前和现在的民居进行比较后发现，随着生活水平的提高和国家发展新能源的号召，藏族同胞的价值观念和生活方式也逐渐发生了转变。在未来的藏式新农村的发展中，应合理保留传统建筑有益的方面和文化特色，在此基础上不断改善对建筑不利的方面，使西藏地区传统建筑在保留文化的同时，做到绿色能源的合理利用。

为响应国家可持续发展的战略，生态脆弱、资源匮乏，但太阳能资源非常丰富的西藏地区应该在日后的生活中大力推广和提倡利用太阳能来采暖或改善生活水平，做到被动式太阳能和主动式太阳能相结合利用。