西藏大學工學院 ■ 嚴李強 董學卓 王世杰

0 引言

西藏地區(qū)現(xiàn)有住宅的采暖方式主要是依靠燃燒煤、木材或石油等傳統(tǒng)能源或是通過架設(shè)遠距離電線[1]。但由于西藏地廣人稀，架設(shè)高壓電線所需成本極高，而且燃燒常規(guī)能源還會造成環(huán)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(qū)是我國太陽總輻射資源最豐富的地區(qū)，全區(qū)年日照小時數(shù)達1500～3400 h，年總輻射多在6000～8000 MJ/m2之間。因此，在西藏地區(qū)大力開發(fā)太陽能，將建筑與太陽能相結(jié)合，不但能解決本地能源不足的問題，減輕生態(tài)環(huán)境破壞，響應(yīng)國家綠色能源的號召[3]，還能創(chuàng)造經(jīng)濟效益。

太陽能與建筑相結(jié)合作為目前最成熟且推廣度最高的建筑形式，必將在經(jīng)濟、能源等多方面的可持續(xù)發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用。鑒于此，本文立足于拉薩農(nóng)村地區(qū)，在前人已有的研究成果的基礎(chǔ)之上，總結(jié)探索拉薩農(nóng)村地區(qū)主動式和被動式太陽能技術(shù)在藏式建筑中的應(yīng)用情況，為西藏更好地利用太陽能技術(shù)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(shù)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(qū)屬于中國建筑氣候區(qū)劃圖中的Ⅳ類C地區(qū)，屬于寒冷地區(qū)，如圖1所示。

圖1 拉薩地區(qū)建筑氣候區(qū)規(guī)劃等級

2 拉薩周邊地區(qū)民居主動式太陽能的利用現(xiàn)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(diào)查，分析后發(fā)現(xiàn)；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(jīng)常使用太陽灶燒水，而30%的居民表示由于當?shù)仫L大，需要不斷調(diào)節(jié)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(wù)進行了問卷調(diào)查，其中認為其售后服務(wù)質(zhì)量很差的占61.70%。

在對“是否會采用光伏發(fā)電”的調(diào)查結(jié)果進行分析時發(fā)現(xiàn)，只有不到4%的居民表示會采用光伏發(fā)電。很多居民由于對光伏發(fā)電不了解，從而不愿意采用光伏發(fā)電，他們認為采用光伏發(fā)電的投入成本太高，且電站一旦損壞，售后服務(wù)網(wǎng)點離家較遠，又缺少專業(yè)維修人員，無法得到及時維修；但愿意采用光伏發(fā)電的居民則認為除前期成本較高外，光伏發(fā)電可以節(jié)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(guān)于“西藏發(fā)展太陽能技術(shù)”的態(tài)度進行調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，絕大部分居民持“很看好”的態(tài)度，也有極少數(shù)持“不看好”的態(tài)度，具體如圖2所示。

圖2 居民對西藏太陽能利用前景的態(tài)度

另外，據(jù)調(diào)查結(jié)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(jié)構(gòu)來看，屋頂可以承受相關(guān)太陽能設(shè)施的重量，建筑結(jié)構(gòu)和風格基本是漢藏相結(jié)合。

3 拉薩周邊地區(qū)民居被動式太陽能的利用現(xiàn)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(huán)境的合理布置，外部形體、內(nèi)部空間的巧妙處理，以及結(jié)構(gòu)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(nèi)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(tǒng)住宅都建在山腳下。從建筑布局來看，該地區(qū)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?shù)夭厥矫窬右钥蚣芙Y(jié)構(gòu)居多，少部分民居會在屋頂鋪設(shè)一層由片石、碎石、毛石等構(gòu)成的防水材料，現(xiàn)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(zhuǎn)換為現(xiàn)在的定居和農(nóng)牧結(jié)合的生活方式[4]，藏式民居的發(fā)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(fā)展為功能更多、空間更大、居住舒適性更好的多層建筑。2)現(xiàn)代居民對室內(nèi)環(huán)境的要求越來越高，采光、通風、取暖等都作為參考因素?，F(xiàn)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(shù)的提高，藏式民居中砌筑材料以平整的現(xiàn)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(xiàn)代建材。

圖4 現(xiàn)代民居的鋁合金大窗

3)藏式民居早期建筑的室內(nèi)采光很差，但在發(fā)展過程中逐漸向空間開放、采光好的形式轉(zhuǎn)變。調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代藏式民居的室內(nèi)空間較大、采光性能好、利于通風等，如圖5所示。

圖5 現(xiàn)代藏式民居的室內(nèi)空間

通過對拉薩地區(qū)的民居進行實地調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，當?shù)孛窬映朔课蓍_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(shù)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(shù)。但根據(jù)當?shù)孛窬拥慕Y(jié)構(gòu)形式、建筑材料，該地區(qū)具備采用被動式太陽能技術(shù)的潛力。

4 建議

4.1 關(guān)于西藏地區(qū)利用主動式太陽能技術(shù)的建議

1)開設(shè)相關(guān)產(chǎn)品的檢測系統(tǒng)。根據(jù)太陽能產(chǎn)品的實際情況制定相應(yīng)的法律法規(guī)，并不斷完善監(jiān)測體系。根據(jù)設(shè)立的質(zhì)量監(jiān)測標準，明確獎懲制度，成立專門的監(jiān)管部門。這樣才能為太陽能市場營造更加透明的環(huán)境，保證購買者有法可依，若出現(xiàn)問題可利用相關(guān)法律法規(guī)來維護自身的合法權(quán)益。

2)進行校企合作。對于西藏地區(qū)的高校來說，可因地制宜的開設(shè)太陽能相關(guān)專業(yè)，培養(yǎng)該領(lǐng)域的技術(shù)型人才，進行產(chǎn)、學、研的有機結(jié)合。校企合作對于科研成果走向產(chǎn)業(yè)化有著極大的推動作用，可進一步完善專業(yè)人才的培養(yǎng)體系。比如，山東大學在晶體硅領(lǐng)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(zhàn)略合作有關(guān)；再者，“太陽能與建筑一體化”專業(yè)就是在校企合作的模式下建立的[5]。學校與企業(yè)展開深入合作，結(jié)合西藏實際情況培養(yǎng)具有較高技能水平的高素質(zhì)應(yīng)用型人才，能夠在很大程度上推進太陽能技術(shù)的自主創(chuàng)新，并打造出具有自主知識產(chǎn)權(quán)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(chǎn)業(yè)的發(fā)展。對于太陽能這種清潔能源產(chǎn)業(yè)來說，其發(fā)展離不開政府的大力支持，通過政府的支持，西藏地區(qū)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(qū)無電鄉(xiāng)的通電工程”“阿里光電計劃”“金太陽工程”“無電地區(qū)電力建設(shè)項目”等太陽能技術(shù)推廣示范工程。此外，在西藏建設(shè)光伏電站存在上網(wǎng)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(qū)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最大推動者，積極的地方補貼政策將吸引大量優(yōu)秀企業(yè)入駐西藏。

4)做好示范性推廣工程。針對太陽能產(chǎn)品在西藏地區(qū)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(yōu)勢，可直接看到太陽能產(chǎn)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(huán)保理念和環(huán)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(chǎn)品的積極性，在推廣的過程中應(yīng)主動與新農(nóng)村建設(shè)相結(jié)合，這樣太陽能資源的推廣應(yīng)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?shù)氐哪茉唇Y(jié)構(gòu)，為居民的生活提供更加舒適的環(huán)境。

5)加強宣傳力度，轉(zhuǎn)變居民的認知觀念。政府部門可以通過各種渠道向廣大農(nóng)民或城郊居民宣傳太陽能熱水器，并介紹太陽能的優(yōu)勢，潛移默化地改變他們對太陽能產(chǎn)品的認識，以求能夠更好地提升人們的節(jié)能減排意識，使太陽能產(chǎn)品在西藏地區(qū)得到當?shù)鼐用竦恼J可和應(yīng)用。

4.2 關(guān)于拉薩農(nóng)村地區(qū)被動式太陽房的選擇

根據(jù)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(yōu)缺點進行了簡單的比較。

表1 4種太陽房的優(yōu)缺點比較

通過對拉薩農(nóng)村地區(qū)的藏式民居進行分析，筆者建議拉薩農(nóng)村地區(qū)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(tǒng)藏式民居的風格。

5 結(jié)語

通過對拉薩農(nóng)村地區(qū)之前和現(xiàn)在的民居進行比較后發(fā)現(xiàn)，隨著生活水平的提高和國家發(fā)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(fā)生了轉(zhuǎn)變。在未來的藏式新農(nóng)村的發(fā)展中，應(yīng)合理保留傳統(tǒng)建筑有益的方面和文化特色，在此基礎(chǔ)上不斷改善對建筑不利的方面，使西藏地區(qū)傳統(tǒng)建筑在保留文化的同時，做到綠色能源的合理利用。

為響應(yīng)國家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，生態(tài)脆弱、資源匱乏，但太陽能資源非常豐富的西藏地區(qū)應(yīng)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(jié)合利用。