太阳能热利用与建筑结合技术五-被动式太阳房.ppt
太阳能热利用与建筑结合技术被动式太阳房,1 被动式太阳房的概念,太阳房是利用太阳能进行采暖和空调的环保型节能建筑。太阳房可分为主动式太阳房和被动式太阳房。首先利用建筑物上的太阳集热器获取太阳能，然后，通过一定的设备产生热量或冷量，再送到室内进行采暖或空调，这种太阳房就是主动式太阳房。太阳能采暖系统和太阳能空调系统，都属于主动式太阳能系统。,被动式太阳房是在建筑物上采取一定的技术措施，而无须机械动力，利用太阳能进行采暖的房屋。这就是说，被动式太阳房既不需要太阳集热器，也不需要水泵或风机等机械设备，只是通过合理布置建筑物的方位，改善窗、墙、屋顶等建筑物构造，合理利用建筑材料的热工性能，以自然热交换的方式（传导、对流和辐射）使建筑物尽可能多地吸收和储存热量，以达到采暖的目的。被动式太阳房构造简单、造价低廉，是太阳能热利用技术在建筑中应用的一个重要方面。,实际上，被动式太阳房不仅指一幢具体的房屋，有时还指一项有效的建筑节能技术而言。譬如：有些建筑物虽然整体不是被动式太阳房，但其局部采用了被动式太阳房技术；还有些建筑物虽然安装了主动式太阳能系统，但同时还采用了被动式太阳房技术，以达到更好的节能效果。,2 被动式太阳房的类型,被动式太阳房的类型很多。若按太阳能利用的方式进行分类，被动式太阳房可分为以下几种类型：太阳光穿过透明材料后直接进入室内采暖的直接受益式太阳房；太阳光穿过透明材料后，投射在集热蓄热墙的吸热面上，加热夹层中的空气与墙体，再通过空气的对流和墙体的传导、辐射向室内传递热量采暖的集热蓄热墙式太阳房；在房屋的向阳面附加一个玻璃温室的附加阳光间式太阳房；由上述一种或更多种基本类型组合而成的组合式太阳房。,（1）直接受益被动式太阳房是被动式太阳房中最简单的一种类型，是跟普通房屋差别最小的一种太阳房。,通常将房屋朝南的窗户扩大，或者做成落地式大玻璃窗。在冬季，太阳光通过大玻璃窗直接照射到室内的地面、墙壁和家具上，大部分太阳辐射能被其吸收并转换成热量，从而使它们的温度升高；少部分太阳辐射能被反射到室内的其他表面，再次进行太阳辐射能的吸收、反射过程。温度升高后的地面、墙壁和家具，一部分热量以对流和辐射的方式加热室内的空气，以达到采暖的目的；另一部分热量则储存在地板和墙体内，到夜间再逐渐释放出来，使室内继续保持一定的温度。,为要使太阳房白天和夜间的室内温度波动较小，墙体应采用具有较好蓄热性能的重质材料，例如：空心砖、石块、混凝土、土坯等。另外，窗户应具有较好的密封性能，同时应配备保温窗帘。重质材料的采用还能起到夏季调节室内温度的作用。在夏季的夜间，室外较凉的空气进入室内后，使重质材料冷却，由于重质材料具有一定的热惰性，这样就能在白天延缓室内温度的上升；而且，厚实的重质材料在白天可以阻止室外热量传入室内，也能延缓室内温度的升高。,（2）集热蓄热墙被动式太阳房集热蓄热墙是由法国科学家特朗勃（Trombe）最先设计出来的，因而也称为特朗勃墙。按照集热蓄热墙的结构特点，它主要有2种形式。,实体式集热蓄热墙实体式集热蓄热墙一般设置在朝南的实体墙上，其外部装上玻璃板作为罩盖；墙体的外表面涂以黑色或深棕、深兰、墨绿等其他颜色作为吸热面；玻璃板和墙体之间形成空气夹层；另外，还在墙体的上、下部开设风口。,太阳光通过玻璃后，投射在实体墙的吸热面上，大部分太阳辐射能被实体墙吸收并转换为热量。被加热后的实体墙通过种方式将热量传入室内：墙体的热传导：将热量从墙体的外表面传往墙体的内表面，再由墙体的内表面通过对流和辐射方式将热量传入室内；墙体外表面加热玻璃板与墙体间空气夹层：被加热后的空气再经由墙体的上、下风口以对流方式向室内传递热量，以达到采暖的目的。,通常，除了在南墙的上、下部开设风口以外，有时还在北墙的上部开设风口。在冬季，北墙上风口始终关闭，南墙上、下风口在空气夹层温度高于室内温度时开启，其余时间关闭。在夏季，关闭南墙上风口，南墙下风口和北墙上风口开启，并且打开南墙玻璃板上通向室外的排气窗，利用空气夹层的“热烟囱”作用，将室内热空气抽出，以达到降温的目的。,水墙式集热蓄热墙水墙式集热蓄热墙与实体式集热蓄热墙的主要区别是用水墙代替实体墙，而且在水墙的上、下部不再开设风口。这种集热蓄热墙以水为蓄热材料，它安放在南墙内或阳光能照射到的房间墙内。通常，水墙的容器用塑料或金属来制作。,太阳光通过透明盖层后，投射在水墙的吸热面上，大部分太阳辐射能被水墙吸收并转换为热量。由于对流作用，吸收的热量很快在水墙内传递，然后由水墙的内表面通过对流和辐射方式将水墙中的热量传入室内，以达到采暖的目的。水墙式集热蓄热墙与实体式集热蓄热墙相比，其主要优点是加热快、加热均匀、蓄热能力强；主要缺点是运行管理比较麻烦。,（3）附加阳光间被动式太阳房附加阳光间实际上就是在房屋主体南面附加的一个玻璃温室。从某种意义上说，附加阳光间被动式太阳房是直接受益式（南向的温室）和集热蓄热墙式（后面带集热蓄热墙的房间）的组合形式。该集热蓄热墙将附加阳光间与房屋主体隔开，墙上一般开设有门、窗或通风口。,太阳光通过附加阳光间的玻璃后，投射在房屋主体的集热蓄热墙上。由于温室效应的作用，附加阳光间内的温度总是比室外温度高。因此，附加阳光间不仅可以给房屋主体提供更多的热量，而且可以作为一个缓冲区，减少房屋主体的热损失。冬季的白天，当附加阳光间内的温度高于相邻房屋主体的温度时，通过开门、开窗或打开通风口，将附加阳光间内的热量通过对流的方式传入相邻的房间，其余时间则关闭门、窗或通风口。,（4）组合式被动式太阳房由种或更多种太阳房基本类型组合而成的被动式太阳房，称为组合式被动式太阳房。不同采暖方式的结合使用，可以形成互为补充、更加有效的被动式太阳房。,图示为一种由直接受益窗和集热蓄热墙结合而成的组合式被动式太阳房，白天它利用自然光照明，全天利用太阳能比较均匀地供热。,被动式太阳房的技术要求,（1）对建筑总体的要求在经济适用的前提下，要把被动式太阳房的建筑造型设计得美观大方；被动式太阳房的平面布置应符合节能和利用太阳能的要求，其造型与周围建筑群的整体相协调；被动式太阳房的平面布置以正南向为宜，若因地形或其他条件所限制，其朝向允许偏离正南向15度；在冬季采暖期间，从上午9时至下午3时，其他建筑物等对被动式太阳房集热面的遮挡不超过15度。,（2）对室温的要求冬季，被动式太阳房主要房间的室温保持基础温度（14）时的太阳能保证率应在4055%；夏季，被动式太阳房室内温度不高于当地普通房屋。,（3）对围护结构的要求根据太阳房气象区划，我国可利用太阳能采暖的地区划分为4个区域，被动式太阳房墙体及屋顶材料及保温层的传热系数，应不大于各区域规定的最大值；被动式太阳房地面的蓄热、保温和防潮层，应符合民用建筑节能设计标准的规定；南向透光面的夜间保温装置的热阻，应不小于各太阳能采暖区域规定的最小值；,无通风孔集热蓄热墙的日平均热效率应大于10%，有通风孔集热蓄热墙的日平均热效率应大于15%；透光材料应表面平整、厚度均匀，太阳透射比大于0.76；吸热涂层的附着力强，耐候性强，无毒，无味，太阳吸收比大于0.88；被动式太阳房的门窗应符合建筑工程施工质量验收统一标准的规定。,
