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 以“光耀我能”為主題的中國(guó)國(guó)際太陽(yáng)能十項(xiàng)全能競(jìng)賽2021巡回路演第二站，近日在徐州舉辦，來(lái)自中、美、法等十國(guó)的30所高校的參賽團(tuán)隊(duì)參與十項(xiàng)指標(biāo)評(píng)比和公眾展示。這一國(guó)際性大學(xué)生建筑科技競(jìng)賽有太陽(yáng)能“奧林匹克”和綠色住宅“世博會(huì)”之稱(chēng)，競(jìng)賽要求每個(gè)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)、建造并運(yùn)行一棟以太陽(yáng)能為能源的高性能全尺寸房屋，依托十項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)比來(lái)選出優(yōu)秀作品。

作為世界頂尖的綜合性建筑設(shè)計(jì)比賽，一直是探索未來(lái)人居生活的風(fēng)向標(biāo)。大賽上，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)與波蘭克拉科夫AGH科技大學(xué)聯(lián)合代表隊(duì)設(shè)計(jì)“零能耗建筑”——太陽(yáng)能綠色建筑木質(zhì)模型，憑借預(yù)賽階段的優(yōu)異表現(xiàn)和出色的設(shè)計(jì)方案，正式入選SDC2021競(jìng)賽的決賽圈，并將于今年9月份在張家口正式實(shí)施建造，完成后將作為張家口國(guó)家級(jí)可再生能源示范區(qū)應(yīng)用技術(shù)產(chǎn)業(yè)園的一部分，服務(wù)于2022年北京冬奧會(huì)。

傳統(tǒng)建筑物一直存在著數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、模型精細(xì)化程度等方面的不足，大量使用電氣設(shè)備，能源使用時(shí)段途徑分配不合理，以及建筑體量不斷增大等相關(guān)原因，致使建筑產(chǎn)生巨大能耗，也越來(lái)越引起人們的關(guān)注和重視。

面對(duì)我國(guó)“碳中和”“碳達(dá)峰”的目標(biāo)，推進(jìn)可再生能源、清潔能源的使用，已成為未來(lái)新能源模式的重要方向。建筑行業(yè)作為碳排放量相對(duì)較大的行業(yè)之一，探索一種新型的以清潔能源為主要能量來(lái)源，甚至完全依靠清潔能源維持所需能耗的綠色節(jié)能的建筑模式，已成為未來(lái)可持續(xù)建筑的關(guān)鍵。

建筑的綠色節(jié)能首先應(yīng)從建筑能源應(yīng)用的場(chǎng)景出發(fā)，降低日常生活能耗。聯(lián)合團(tuán)隊(duì)從建筑自身設(shè)計(jì)思考，以采暖、照明、通風(fēng)、制冷等建筑功能為出發(fā)點(diǎn)，在建筑設(shè)計(jì)之初就達(dá)到一種低能耗的效果，例如，增加圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能、降低建筑的體型系數(shù)，增加采光環(huán)境，以達(dá)到低耗能的效果。聯(lián)合團(tuán)隊(duì)還采用硅存儲(chǔ)技術(shù)墻，可根據(jù)季節(jié)對(duì)墻體進(jìn)行改變，以達(dá)到保溫和儲(chǔ)能的效果。

此外，從建筑能源的來(lái)源角度綜合高效利用清潔能源，也是重點(diǎn)思考方向。聯(lián)合團(tuán)隊(duì)充分利用太陽(yáng)能光伏板和太陽(yáng)能集熱器，為整個(gè)建筑提供電能和熱。對(duì)于利用太陽(yáng)能的天氣制約因素，團(tuán)隊(duì)則采用定日鏡和地下儲(chǔ)能兩種方式來(lái)提高能量的收集和存儲(chǔ)效果。

所謂定日鏡，是一個(gè)球體中間有一面鏡子，主要功能是將其放在住宅周?chē)?，通過(guò)自動(dòng)調(diào)整鏡面折射太陽(yáng)光，來(lái)給住宅的光伏板和集熱器進(jìn)行補(bǔ)光，提高能量的收集效率，其本身也能自動(dòng)發(fā)出燈光，提高住宅周邊的景觀效果。此外，充分采用地埋管，將太陽(yáng)充足時(shí)所產(chǎn)生的富裕能量存入地下，利用土壤進(jìn)行儲(chǔ)能；當(dāng)天氣不理想，能量不足以支持建筑的正常能量使用時(shí)，將土壤儲(chǔ)能提取出來(lái)以供建筑使用。

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)居住環(huán)境的要求會(huì)越來(lái)越高，建筑的智能化、綠色化必定是未來(lái)的趨勢(shì)，而在建筑的綠色節(jié)能方面，如何充分利用太陽(yáng)能將成為建筑行業(yè)重點(diǎn)研究的方向之一。

（作者系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)教授）