德科学家研究如何优化太阳能房屋供暖效率

　　德国、瑞士和奥地利有1700栋太阳能房屋主要利用太阳能供暖，住在这些房屋的居民无需为补交暖气费用而烦恼。这种房屋的供热原理是：屋顶的太阳能集热器加热大水箱中储存的水，然后用于供暖或洗澡。由于房屋本身隔热性能良好，这种方式可以满足60%的热能需求。

　　建造这种“太阳能主动型房屋”要符合欧盟的楼宇条例，欧盟规定从2021年开始新建筑物必须是极低能耗房屋，也就是只允许使用很少的燃料。相对于那些主要依赖房屋最佳保暖和热能回收通风设备的被动型房屋，太阳能房屋是一个很好的选择。但是，主动型房屋目前面临着一个缺陷——缺少系统的科学研究和中立的能效评估。

　　位于弗莱堡的弗朗霍夫太阳能能源系统研究所（ISE）的研究人员与斯图加特从事太阳能和热技术的同事合作，在“采暖太阳能”项目中首次着手研究这个技术基础。据ISE的研究小组组长希珀先生介绍，在这个研究项目中，研究人员要按照若干个供暖周期测量9栋太阳能主动型房屋，然后以此为基础优化房屋和降低成本。该项目由德国联邦环保部和联邦经济部通过专业项目管理机构——尤利希中心提供150万欧元的资助。

　　总体来讲，这种房屋的采暖可以完全使用太阳能，但是100%的太阳能房屋由于目前费用太贵，较为少见，而且为了安装能容纳5万升水的长时间供暖储存装置，房屋要牺牲很多空间。希珀先生介绍，较好的折中方案是太阳能主动型房屋，利用太阳能集热器生产大约60%必需的热能。因为在春节和秋季，40平米的太阳能集热器的功率以及5000升的储水器足够满足一个家庭的需要，只有在11月至次年1月里才必须通过天然气或木材采暖锅炉生产缺少的40%热能。

　　太阳能房屋的设计目前为止主要依赖于专家的实际经验，因此科研人员要科学地研究太阳能主动型房屋如何进一步地得到优化，开发出一个相应的模拟的模型，研究在什么情况下可以减少储水器大小，从而提高房屋的容纳能力。希珀先生说，储水器的大小和集热器的面积的关系是可以变化的，在60%太阳能主动型示范房屋中，如果太阳能集热器的面积从40平米提高到60平米的话，人们大约能将6000升的储水器减小到3000升。

　　对于太阳能房屋面临的一些挑战可以通过可靠的设计轻松解决。例如储水器辐射出来的热量在冬天受欢迎，但是在夏天不需要，这种情况可以通过将储水器安置在楼道上，冬天时这些辐射热不会流失，夏天可以通过打开窗户散热。另外，还需要将太阳能主动型房屋与光伏发电的零能源消耗或正能源房屋做深入的比较试验，科学家将在后续的项目中进一步研究，以便为用户提供可靠的评估标准。