被动式太阳房简介
被动式太阳房
经济问题
01
初期投资高
被动式太阳房的初期投资相对较 高,需要大量的资金投入进行建 设和改造。
02
运营成本不确定
03
经济效益不明显
虽然被动式太阳房的运行成本较 低,但长期运营成本仍存在不确 定性,需要进一步评估和核算。
由于被动式太阳房技术尚未完全 普及,其经济效益可能不明显, 需要更多的实践和验证。
技术难题
技术成熟度
被动式太阳房技术尚未完全成熟,仍存在一 些技术难题,如热能收集和储存、热能转换 效率等。
设计与施工难度
被动式太阳房的设计和施工需要较高的专业知识和 技术水平,对设计师和施工队伍的要求较高。
适应性
被动式太阳房在不同气候和地理条件下的适 应性有待提高,需要根据不同地区的特点进 行定制化设计和优化。
被动式太阳房
目录
CONTENTS
• 被动式太阳房简介 • 被动式太阳房的设计与建造 • 被动式太阳房的应用与优势 • 被动式太阳房的挑战与解决方案 • 被动式太阳房的未来发展
01 被动式太阳房简介
定义与特点
定义
被动式太阳房是一种利用太阳辐射来 获取热量的建筑,通过建筑设计、材 料选择和布局优化,实现高效利用太 阳能的目的。
保温设计
采用厚墙、双层窗户、地面保温等措施,减少室 内热量散失,提高保温性能。
热工性能优化
热能收集与储存
利用太阳能集热器收集热能,并通过 蓄热体储存热能,以供冬季使用。
热能传递与分配
合理设计热能传递路径和分配系统, 确保室内温度均匀分布,提高居住舒 适度。
材料选择
保温材料
选用高效保温材料,如聚氨酯、矿棉等,以提高建筑保温性 能。
提高居住品质
太阳房
(一)太阳房(被动式太阳房)1.工作原理及分类温室效应是被动式太阳房最基本的工作原理。
按照结构的基本类型,被动式太阳房可分为五类,即直接受益式、集热蓄热墙式、附加阳光间式、贮热屋顶式和自然对流回路式。
(1)直接受益式。
这是被动式太阳房中最简单的一种,它是利用南窗直接接受太阳辐射能。
太阳辐射能通过窗户直接照射到室内地面、墙壁及其他物体上,使它们表面温度升高,通过自然对流换热,用部分能量加热室内空气。
另一部分能量则贮存在地面、墙壁等物体内部,当太阳辐射消失或室内温度下降时再向室内释放,使室温维持在一定水平。
(2)集热蓄热墙式。
这种类型的太阳房是间接受益太阳能采暖系统。
阳光首先照射到置于太阳与房屋之间的一道带透明外罩的深色贮热墙上,加热墙体与盖板之间的空气,然后通过贮热墙上风口将热量导人室内,另一部分是通过墙体的导热向室内供热。
(3)附加阳光间式。
是集热蓄热墙式太阳房系统的一种发展,将透明盖层与墙之间的空气夹层加一个通道,形成一个可以使用的空间——附加阳光间(也可以称附加温室)。
这种系统其前部阳光间的工作原理和直接受益式系统相同,后部房间的采暖方式则等同于集热蓄热墙式。
(4)储热屋顶式和自然对流回路式。
目前实际应用得较少。
2.主要技术环节及要点(1)集热形式的合理选择。
在乡村和小城镇,最经济实用的是直接受益式、集热蓄热墙式和这两种的混合体。
(2)墙体。
太阳房外墙采用复合保温墙。
采用这种复合保温墙时,通常做法是将保温材料设置于实体砖墙的外侧,这就可以使墙中贮存的热量保留在房间里面。
在保温层外侧再设保护墙,可以是120毫米砖墙,或是瓦楞铁皮,或夹筋聚苯乙烯泡沫塑料板上直接抹水泥砂浆保护层。
还要注意两个方面的问题:一是砌筑砂浆的和易性要好,以保证灰缝中砂浆的饱满程度,防止墙体部位的冷风渗透。
二是加强传热异常部位的保温措施。
(3)集热蓄热墙。
集热蓄热墙是由蓄热性能好的砼、砖或盛水容器构成。
做法是将其外表涂成黑色或深色然后在它的外侧离墙体外100毫米处加装一道密闭的透明盖层(寒冷地区应为两层),形成一个空气夹层,在集热墙的上下端各开一个小通风口通人室内,当太阳光透过盖层照射在集热墙上时,空气夹层内的空气变热而上升,通过上下两端通风口与室内空气进行自然循环,经过循环往复,室温即可逐渐得到提高,因而达到采暖的目的,如果在原有的集热蓄热墙基础上,加装翅片式、平板式或波形板式铁(铝)制吸热体,会使这种改进的集热蓄热墙效率大大提高。
被动式太阳房热工设计手册
被动式太阳房热工设计手册被动式太阳房是一种利用自然光和太阳能来实现舒适室内温度的建筑设计方式。
被动式太阳房的热工设计涉及建筑结构、材料选择、采光照明、通风换气等方面,通过科学的设计理念和方法,有效利用太阳能资源,实现室内温度的控制与调节,提高室内舒适度,降低能耗,达到节能环保的目的。
一、被动式太阳房基本原理被动式太阳房的热工设计是基于一些基本的物理原理来实现的。
太阳光是被动式太阳房的主要能源,通过合理的设计和布局,可以最大程度地利用太阳辐射能量,将其转化为室内热能,从而减少对其他能源的依赖。
基本原理包括:1. 太阳辐射原理:太阳光能够穿透玻璃进入室内,并被室内物体吸收,转化为热能。
2. 热传导原理:室内吸收的太阳能会转化为热能,传导到室内环境中,提高室内温度。
3. 室内空气流动原理:合理布局通风口、出风口等,利用自然气流,促进室内空气对流,达到室内温度和湿度的调节。
二、被动式太阳房热工设计要点1. 建筑结构设计:被动式太阳房的建筑结构应设计合理,利用适当的材料和形状,实现室内太阳能的最大化吸收和储存。
墙体、屋顶、地面等应具备良好的隔热和保温性能,以减少室内热量的散失。
2. 材料选择:在被动式太阳房设计中,应选择适宜的材料来实现良好的热传导和保温效果。
选择具有较高透光率和热传导率的玻璃材料,确保室内足够的采光并最大程度地吸收太阳能。
3. 采光照明设计:通过合理的窗户和天窗布局,最大限度地利用自然光,减少室内照明的使用,降低能耗。
4. 通风系统设计:被动式太阳房需要合理设计室内通风系统,促进室内空气流动,保持室内空气清新和舒适,避免过度依赖机械通风系统。
三、被动式太阳房热工设计实施步骤1. 布局规划:首先进行室内布局规划,确定采光照明区域、休息区域、活动区域等,合理布局各个功能区域,确保太阳能能够充分覆盖到每个区域。
2. 结构设计:根据室内布局规划,设计合理的墙体结构、窗户和天窗布局,保证恰到好处的采光和通风效果。
被动式房屋技术简介
被动式房屋技术简介1 被动式房屋概述被动式房屋指采用各种节能技术构造最佳的建筑围护结构和室内环境,极大限度地提高建筑保温隔热性能和气密性,使建筑物对采暖和制冷需求降到最低。
在此基础上,通过各种被动式建筑手段,如自然通风、自然采光、太阳能辐射和室内非供暖热源得热等来实现室内舒适的热湿环境和采光环境,最大限度降低对主动式机械采暖和制冷系统的依赖或完全取消这类设施。
德国最早提出该概念,德国从1977年颁布第一部保温法规到2012年进一步修改建筑节能条例(EnEv),共经历了六个节能阶段,建筑采暖能耗已由最初的200kWh/(m2a)下降到目前45kWh/(m2a)的水平。
2011年德国提出了新的房屋节能目标:自2019年1月1日起,将政府办公建筑建成近零能耗房屋;自2021年1月1日起,将所有新建房屋建成近零能耗房屋。
德国Rongen Architekte 建筑师事务所提供的德国被动式房屋主要指标见表1和表2。
表1 德国被动式房屋主要指标德国被动式房屋研究所(Passive HouseInstitute)的认证指标如表2。
表2 德国被动房认证指标2 被动式房屋的核心技术被动式房屋诞生于德国,德国气候与我国北方相似,属于寒冷气候区,采用主要高新节能技术包括无热桥的高效外保温系统、采用双Low-e高性能保温隔热外窗、高效热回收新风系统、房屋良好气密性、充分利用太阳能和其它可再生能源以及智能化控制。
(1)无热桥的高效外保温系统屋顶、外墙和地下室顶板的传热系数要满足K≤0.15W/(m2.k)。
非透明外围护结构需要用较厚的保温材料完整包覆,不得出现由梁、板、柱等形成的结构性热桥,不得出现结露发霉现象。
对于不可避免的由金属连接件造成的热桥要采取阻断热桥设施。
这种构造措施使得整个外围护结构起到冬季保温、夏季隔热的作用。
(2)采用双Low-e高性能保温隔热外窗外窗具有良好的采光、隔热和保温性能。
外窗要满足传热系数K≤0.8W/(m2.k)、玻璃的太阳能总透射比g≥0.35、玻璃选择性系数S≥1.25的性能要求。
被动式太阳房简介
被动式太阳房简介什么是太阳房?所谓太阳房,就是能够利用太阳能进行采暖和降温的房子。
我国传统的民房几乎都是太阳房,是最原始、最感性的太阳房,是现代太阳房的雏形。
“太阳房”一词起源于美国。
当时,人们看到用玻璃建造的房子内阳光充足,温暖如春,便形象地称为太阳房。
辽宁省太阳房试验示范工作始于21世纪80年代初期,发展势头强劲,每年以10万平方米的速度发展,到2000年底,全省共推广太阳房250.7万平方米,居全国首位。
其中有住宅、农村中小学校舍、村镇办公室、敬老院等。
近年来,被动式太阳能校舍发展速度较快,原因有以下几点:1.太阳能校舍几乎不用烧柴、煤等常规能源,学生不再受烟熏之苦,有益于学生的身心健康。
2. 学校主要是白天使用,并且在最寒冷的一、二月份学生放假,因此,被动式太阳房的优越性能够充分发挥出来。
3. 国家教育部及省教委非常重视太阳能校舍的建设,曾多次召开专题会议,讨论改建危旧校舍成太阳能校舍的问题。
根据多年来的测试及统计分析,被动式太阳房具有以下的特点:1.工程造价低。
据统计,太阳房的工程造价比普通房增加10%—15%。
2.冬暖夏凉。
冬季,在无辅助热源的情况下,太阳房比普通房室内温度高5—8℃左右,室内外温差达到15℃;夏季,太阳房比普通房室内温度低3—5℃。
3.节能效果好。
据测算,一栋100平方米的太阳房和普通房,在保证室内温度相同的情况下,每年可节约薪柴或秸秆1.5吨左右;在保证烧柴量相同的情况下,太阳房比普通房室内温度高5—8℃。
4.需要辅助热源,当室外温度很低或连续阴天时,应当有辅助热源提供热量来维持室内温度。
辅助热源可采用吊炕等。
辽宁省技术监督局和辽宁省建设厅于1997年联合颁布了《村镇被动式太阳能建筑设计施工规程》,辽宁省人民政府于1998年授予该项技术为省科技进步三等奖。
一、太阳房的分类按照目前国际惯用名称,太阳房分为两大类:主动式太阳房和被动式太阳房。
主动式太阳房是以太阳能集热器、管道、散热器、风机或泵以及储热装置等组成的强制循环太阳能采暖系统,或者是上述设备与吸收式制冷机组成的太阳能空调系统。
第五章 太阳房
可以阻止夏季阳光直接摄入室内, (3)挑出的屋檐可以阻止夏季阳光直接摄入室内,还可 )挑出的屋檐可以阻止夏季阳光直接摄入室内 以采用遮帘等措施阻挡夏季阳光,避免夏季过热。 遮帘等措施阻挡夏季阳光 以采用遮帘等措施阻挡夏季阳光,避免夏季过热。
2、集热蓄热墙式 、 带玻璃外罩的集热墙, (1)在南向设有带玻璃外罩的集热墙,空气夹层的温升比 )在南向设有带玻璃外罩的集热墙 墙表面的温升快,通过对流,形成空气的自然循环, 墙表面的温升快,通过对流,形成空气的自然循环, 实现供暖目的,这 种设计首先由法国人特朗勃提出 实现供暖目的, 的,因此,习惯上称为特朗勃墙。 因此,习惯上称为特朗勃墙。
(2)为了提高墙体的吸热率,墙体的表面通常涂成深色 )为了提高墙体的吸热率, 或选择性涂层等。 或选择性涂层等。
(3)优点:室内温度波动比较小; )优点:室内温度波动比较小; 缺点:室内采光差; 缺点:室内采光差;
(4)为了使室内既有自然采光,又能较好地利用太阳 )为了使室内既有自然采光, 能,我国这类太阳房多采取直接受益式和集热蓄热 墙组合式,称为槛墙式。 墙组合式,称为槛墙式。 槛墙式
厕所
楼梯间
储藏室
厨房
餐厅
卧室
起居室
(3)方位和朝向 ) 坐北朝南冬暖夏凉 以正南为标准, 南偏东 以正南为标准,在南偏东15oC和南偏西 oC的范围之 和南偏西15 的范围之 间都是较好的朝向。 间都是较好的朝向。 (4)尽量增加太阳能集热量 ) ①加大南窗和集热墙的面积; 加大南窗和集热墙的面积; ②避免南向遮挡阳光; 避免南向遮挡阳光; ③房间进深不宜过身; 房间进深不宜过身; ④采用含铁量低、透过率高的玻璃。 采用含铁量低、透过率高的玻璃。
(二) 被动式太阳房的几种主要形式 二 被动式太阳房的分类
被动式太阳房的设计
被动式太阳房的设计摘要:被动式太阳房是太阳能建筑的一项内容,太阳能建筑又是太阳能热利用的一种形式,也是一种新型节能建筑,具有节约常规能源、改善居住环境、减轻环境污染等优点。
关键词:被动式太阳房;建筑节能;建筑供暖Abstract: the passive solar room is a solar building content, solar building solar thermal utilization is a kind of form, is also a kind of new energy-saving building, with saving energy, improving conventional living environment, reducing environmental pollution, etc.Keywords: passive solar houses; Building energy efficiency; Building heating1、被动式太阳房的定义被动式太阳房的定义该是:利用太阳辐射能替代部分常规能源,使环境温度达到一定的使用要求的建筑物。
如冬季利用太阳能采暖的称为“太阳暖房”,夏季利用太阳能降温和制冷的称作“太阳冷房”。
2、被动式太阳房的分类被动式太阳房型式有多种多样,分类方法也有不同;目前通用的有四种分类法。
(1)按传热过程可分为三种。
①直接受益式在北半球阳光通过南窗玻璃直接进入被采暖的房间,被室内地板、墙壁、家具等吸收后转变为热,给房间供暖,称为直接受益式太阳房。
②间接受益式阳光不直接进入被采暖的房间,而是通过墙体热传导和热空气循环对流将太阳热能送人被采暖的房间。
③隔断式采暖太阳热只通过传热介质(空气或水)的热循环进入被采暖的房间。
(2)按集热——蓄热系统的不同分为下列五种。
①蓄热墙式蓄热墙放在玻璃窗后面,蓄热墙的材料可用混凝土、水墙或相变材料。
被动式太阳房的设计和发展
被动式太阳房的设计和发展第1章绪论太阳房的意义被动式太阳房是一种简单、经济、有效地利用太阳能采暖的建筑,具有效果好、造价低、易维护等特点,目前在我国应用较广。
太阳能是一种巨大、清洁、便宜的能源,是人类生存的地球上可再生能源的源泉,人人都能分享,是极具开发价值的能源。
太阳能有着巨大的辐射能量,地球每年接收的太阳辐射能量估算有60亿KW。
研究和发展太阳能的利用是未来人类生存和发展之必要,尤其是对住宅采暖、供给热水有着广阔前景,把太阳能作为替代矿物燃料是可持续发展的首要战略目标。
第2章被动式太阳房的原理2.1太阳房的原理被动式太阳房(简称太阳房)(为冬冷夏冷为例)是通过建筑朝向和周围环境的合理布置、内部空间和外部形体的巧妙处理以及建筑材料和结构的恰当选择,使其在冬季能集取、蓄存和分配太阳能的一种建筑。
它不仅能在不同程度上满足建筑物在冬季的采暖要求,而且也能在夏季遮蔽太阳辐射,散逸室内热量使之达到降温的目的。
被动式太阳房系统一般不需要机械设备和动力,以区别于需要其它设备和动力的主动式太阳房。
温室效应是被动式太阳房的最基本工作原理。
被动式太阳房是不用任何其他机械动力,依靠自然循环向室内供暖,多余的热量储存在墙壁、天花板和地基热体内,夜间向室内放热,以保持一定温度。
通过建筑朝向和周围环境的合理布置,内部空间和外部形体的巧妙处理,以及建筑材料和结构、构造的恰当选择,在冬季集取、保持、贮存、分布太阳热能,从而解决建筑物的采暖问题。
被动式太阳房的集热及贮热方式主要是利用建筑物的围护结构墙或窗,或是比较简单的平板装置作为集热器,能够由人随意控制,其构造可不用复杂机械设备及复杂的管道通风系统;造价较低,太阳房的工程造价仅比普通工程造价增加12%左右,容易被人们接受;维护管理方便,不需要专业技术人员维护管理。
第3章可行性分析3.1太阳房的环境分析太阳房位于北纬40049,,东经111041`,海拔1041.lm,是在陇南市中心地带,年平均温度5.7℃,平均风速1.6m/s,年日照时数2976h,年辐射总量为5.63xlo6KJ(m'.y)。
被动式太阳房简介(一)
什 幺是 太 阳房
所谓太 阳房 . 就是能 够 年 用 太 阳能 进 行 呼 采 暖 和 降 温 的 房
子 。我 国传 统 的民房 几乎都 是太 阳房 , 是 最原始 、 感性 的太 最
的情况下, 房比 太阳 普通房室内温度高 l 譬 5 8 左 室内 温 达剜lc 量 屯一 o 右, 外 差 c 5 ;l o
等奖 。 太用房 的分类 按照 目前国 际惯用 名称 , 阳房 分 太 为两 大类 : 主动式太 阳房 和被动式太 阳
一
、
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房。 主动 式太 阳房 是 以太 阳能 集热 器 、
米 . 全 国首 位 。 中有 住宅 、 村 中小 居 其 农 学校 舍 、 村镇 办公室 、 敬老 院等 。 度较 快 , 因有以下 几点 :①太 阳能 校 原 舍几 乎不 用烧 柴 、 等常规 能掉 ,学 生 爆
■ I 2冬 夏 。 季在 辅 热 . 暖 凉 冬 ,无 助 源
( 7 ● 、
维普资讯
选 蔽 太 阳能辐 射 , 逸 室 内 热量 , 而 散 从 使建筑物降温 达到冬腰夏竦 的 目的 被 动 式太 阳 房最 大 的 优 点 是构 造 简单 , 造价低 廉 维护 管理方便 但是 , 被动式 太阳房 也有畿点 , 主要是室 内温 度波动 较太 , 适度 差 , 夜晚 、 外温 舒 在 室 度轻 低或 连 续 阴 天时 需要 辅助 热 源来
夏 t 阳 比 通 室 程 低3 三 季 太 房 普 房 内 度 ℃I
一
节能效果 好 据测 算 , 栋 1o平 1 0 方米 的太 阳房 和普 通房 , 在保证 室 内温 度相 同 的情况 下 , 年可 节约 薪柴 或秸 每 秆 15吨左右 ; . 在饶柴 量相等 的情况 下 ,
被动式太阳房
被动式太阳房被动式太阳房的类型很多,到目前为止尚无统一的划分标准,分类方法也不尽相同。
被动式太阳房分为两大类,即直接受益式和间接受益式。
直接受益类型是太阳辐射能直接穿过建筑透光面进入室内;间接受益类型是通过一个接受部件,太阳辐射在接受部件处转换成热能,再经由送热方式对建筑供暖。
早在公元前五世纪,著名哲学家苏格拉底(Socrates)就曾提出了借助太阳使房屋冬暖夏凉的学说。
古希腊人根据这一学说在奥林萨斯(olynihus)建成了一座“太阳城”—北丘,城中街道上所有的主要建筑都能接受南向阳光的照射。
这是古人对直接受益式太阳房的应用。
蓄热集热墙是间接受益被动式太阳房的一种,在南向墙体前一定距离处安装透光面就可以组成蓄热集热墙,又名“特朗勃墙”(TrombeWall)。
蓄热集热墙具有易于与建筑结合、初投资相对较少等优点,受到了很多的研究和关注。
国内外的学者对蓄热集热墙的特性均做了很多的研究。
太阳能相变蓄热集热墙工作原理太阳能蓄热集热墙常被应用于非直接受益式太阳房,其结构图如图2一1所示。
以南墙为蓄热墙体,蓄热墙体外表面涂刷吸热涂料以吸收太阳能,并将所收集的热量储存在墙体中。
在蓄热墙体外间隔一定距离处加装一层玻璃幕墙,使蓄热墙体与一玻璃幕墙之间形成一个空气通道,并利用烟囱效应使得空气通道中的空气流通,从而达到改善室内热环境的目的。
传统的太阳能蓄热集热墙的蓄热墙体一般采用厚重砖墙,以显热形式将太阳能储存在蓄热墙体中,其蓄热能力不高。
太阳能相变蓄热集热墙则是在传统太阳能蓄热集热墙的基础上,在南墙外表面加装一层相变材料板用于蓄热。
由于采用潜热蓄热,系统的蓄热能力得到了较大幅度提升。
冬季工况如图,冬季工况下,将蓄热墙上下通风口打开,同时关闭玻璃幕墙上下通风口,使得空气通道与室内连通。
日间,相变材料板吸收太阳能热量,逐渐提高温度并发生相变。
大量的太阳能被收集并储存在了相变材料板中。
同时,室内的冷空气也从蓄热墙下端开口进入空气通道,经由空气通道加热后,进入室内,以承担部分房间热负荷。
主动式太阳能与被动式太阳能
主动式太阳能与被动式太阳能被动式太阳房太阳能采暖的应用形式之一是被动式太阳房,即依靠建筑围护结构本身来完成吸热、蓄热、放热功能的采暖系统。
被动式太阳房的外围护结构应具有较大的热阻,室内要有足够的热重质材料,如砖石、混凝土或相变蓄能材料,以保持房屋有足够的蓄热性能。
在冬季被动式太阳房日间通过建筑围护结构吸收并存储太阳能,夜间建筑围护结构放出存储热量满足室内需要。
被动式太阳房技术可以降低冬季的采暖负荷,甚至在无需其他辅助采暖方式时即可满足室内环境的要求。
①直接受益式。
冬季阳光在通过较大面积的南向玻璃窗后,直接照射到蓄热能力较大的室内地面、墙面和家具上,这些材料日间吸收并存储大部分的太阳能,夜间逐渐释放,使房间在晚上仍能维持一定的温度。
由于南向窗户面积较大,这种形式的太阳房应配置保温窗帘,并具有良好的保温性能和密封性能以减少热量损失。
窗户还应设置遮阳板,以遮挡夏季阳光进入室内。
②集热蓄热墙式。
这种形式的被动式太阳房是由透光玻璃罩和蓄热墙体构成,中间留有空气层,墙体上下部位设有通向室内的风口。
日间利用南向集热蓄热墙体吸收穿过玻璃罩的阳光,墙体会吸收并传入一定的热量,同时夹层内空气受热后成为热空气通过风口进入室内;夜间集热蓄热墙体的热量会逐渐传入室内。
集热蓄热墙体的外表面涂成黑色或某种深色,以便有效地吸收阳光。
为防止夜间热量散失,玻璃外侧应设置保温窗帘和保温板。
集热蓄热墙体可分为实体式集热蓄热墙、花格式集热蓄热墙、水墙式集热蓄热墙、相变材料集热蓄热墙和快速集热墙等形式。
③附加阳光间式。
阳光间附建在主体房屋的南侧,其围护结构全部或部分由玻璃等透光材料构成,地面做成蓄热体。
日间阳光间得到太阳光辐射而被加热,其内部温度始终高于外环境温度,热量通过与主体房间相邻的公共墙上的门、窗传入主体房间室内。
阳光间既可以在白天供给主体房间热量,又可在夜间作为缓冲区,减少房间热量损失。
④蓄热屋顶池式。
屋顶池式太阳房兼有冬季采暖和夏季降温两种功能,适用于冬季不太寒冷、夏季较热的地区。
被动式太阳房
序言被动式太阳房是通过建筑朝向和周围环境的合理布置,内部空间和外部形体的巧妙处理,以及建筑材料和结构构造的恰当选择,使其在冬季能采集保持、贮存和分配太阳能,从而解决建筑物的采暖问题。
同时,在夏季又能遮蔽太阳能辐射,散逸室内热量,从而使建筑物降温,达到冬暖夏凉的目的。
被动式太阳房【摘要】:本文结合我国现状,谈谈被动式太阳房的原理和设计要点。
【关键词】:太阳房被动能量转化一太阳房的分类按照目前国际惯用名称,太阳房分为两大类:主动式太阳房和被动式太阳房。
主动式太阳房是以太阳能集热器、管道、散热器、风机或泵以及储热装置等组成的强制循环太阳能采暖系统,或者是上述设备与吸收式制冷机组成的太阳能空调系统。
这种系统控制、调节比较方便、灵活,人处于主动地位。
而被动式太阳房是集蓄热、集热、保温等三要素。
下面就按集热形式,将被动式太阳房分为五类:1. 直接受益式直接受益式是被动式太阳房中最简单也是最常用的一种。
它是利用南窗直接接受太阳能辐射。
太阳辐射通过窗户直接射到室内地面、墙壁及其他物体上,使它们表面温度升高,通过自然对流换热,用部分能量加热室内空气,另一部分能量则贮存在地面、墙壁等物体内部,使室内温度维持到一定水平。
直接受益式系统中的南窗在有太阳辐射时起着集取太阳辐射能的作用,而在无太阳辐射的时候则成为散热表面,因此在直接受益系统中,南窗尽量加大的同时,应配置有效的保温隔热措施,如保温窗帘等。
由于直接受益式被动式太阳房热效率较高,但室温波动较大,因此,使用于白天要求升温快的房间或只是白天使用的房间,如教室、办公室、住宅的起居室等。
如果窗户有较好的保温措施,也可以用于住宅的卧室等房间。
2. 集热蓄热墙式集热蓄热墙式被动式太阳房是间接式太阳能采暖系统。
阳光首先照射到置于太阳与房屋之间的一道玻璃外罩内的深色储热墙体上,然后向室内供热。
采用集热蓄热墙式被动式太阳房室内温度波动小,居住舒适,但热效率较低,常常和其他形式配合使用。
被动式太阳能暖房
被动式太阳能暖房被动式, 暖房, 太阳能近年来,在我区隆德、彭阳、原州区、盐池、同心、利通区、中卫、平罗等县(市、区)推广被动式太阳能暖房70000余平方米、节能效果显著,很受广大群众的欢迎。
一、被动式太阳能暖房通常,把利用太阳能采暖或空调的建筑物称为太阳能暖房。
太阳能暖房可划分为主动式和被动式两大类。
被动式太阳能暖房是一种让阳光射进房屋,并自然地加以应用的建筑物。
它不需要另外附加太阳能采暖机械设备系统(集热器、管道等),整个建筑物本身就是一个太阳能集热系统。
二、被动式太阳能暖房基本工作原理被动式太阳能暖房最简单最基本的工作原理,是让阳光穿过建筑物的南向玻璃(集热面)进入室内,经储热体,如砖、土坯、石头等吸收太阳能而转化为热量,并将建筑物主要房间妥善布置,紧靠南向集热面和储热体,从而使其被间接加热。
这里,主要利用了“温室效应”的原理,即玻璃具有透过“短波太阳辅射”而不透过“长波红外热辅射”的特殊性质。
一旦太阳能能通过玻璃,并被材料所吸收,则由这些材料再次发出的热辐射,就不会再通过玻璃再返回到室外,而被限制在房间内部加以利用。
因此,太阳能采暖房需三个方面就是集热、蓄热和保温。
三、我国常用的几种被动式太阳能采暖方式1、直接受益式——太阳窗式被动式太阳能暖房。
直接受益是让阳光直接加热采暖房间。
白天,阳光透过宽大的南窗玻璃面。
照射到起储热作用的内墙和地板上,夜晚,墙和地板内储存的热量又通过对流,辐射和传导被释放出来,使室温维持到一定水平。
如图1。
2、集热蓄热墙式被动太阳房阳光首先照射到位于太阳与房屋之间的一道戴玻璃外罩的深色蓄热墙体上,然后通过两种途径向室内供热。
①蓄热墙外表面吸收太阳辐射后,通过传导把热量传送到墙的内表面,再以辐射和对流的方式和室内空气进行热交换,向室内供热。
②玻璃罩与墙体间夹层内的空气被热的墙体外表面加热后上升,通过墙体上部的通气孔进入室内;同时,室内冷空气通过墙体下部通气孔吸进夹层;如此形成向室内输送热风的对流循环。
被动式太阳能建筑
被动式太阳能建筑太阳能建筑的工作原理和特点1、被动式太阳房被动式太阳房最基本的工作机理是所谓“温室效应”。
被动式太阳房的外围护结构应具有较大的热阻,室内要有足够的重质材料,如砖石、混凝土,以保持房屋有良好的蓄热性能。
按采集太阳能的方式区分,被动太阳房可以分为以下几类:(1)直接受益式冬天阳光通过较大面积的南向玻璃窗,直接照射至室内的地面墙壁和家俱上,使其吸收大部分热量,因而温度升高。
所吸收的太阳能,一部分以辐射、对流方式在室内空间传递,一部分导入蓄热体内,然后逐渐释放出热量,使房间在晚上和阴天也能保持一定温度。
采用这种方式的太阳房,由于南窗面积较大,应配置保温窗帘,并要求窗扇的密封性能良好,以减少通过窗的热损失。
窗应设置遮阳板,以遮挡夏季阳光进入室内。
(2)集热蓄热墙式这种太阳房主要是利用南向垂直集热蓄热墙吸收穿过玻璃采光面的阳光,通过传导、辐射及对流,把热量送至室内。
椅的外表面涂成黑色或某种深色,以便有效地吸收阳光。
集热蓄热堵的形式有:实体式集热蓄热墙,花格式集热蓄热墙,水墙式集热蓄热墙,相变材料集热蓄热墙,快速集热墙等。
(3)附加阳光间式阳光间附建在房屋南侧,其围护结构全部或部分由玻璃等透光材料构成。
与房间之间的公共墙上开有门、窗等孔洞。
阳光间得到阳光照射被加热,其内部温度始终高于外环境温度。
所以既可以在白天通过对流经曲’刁、窗供给房间以太阳热能,又可在夜间作为缓冲区,减少房间热损失。
(4)屋顶他式屋顶池式太阳房兼有冬季采暖和夏季降温两种功能,适合冬季不属寒冷,而夏季较热的地区。
用装满水的密封塑料袋作为储热体,置于屋顶顶棚之上,其上设置可水平推拉开闭的保温盖板。
冬季白天晴天时,将保温板敞开,让水袋充分吸收太阳辐射热,水袋所储热量,通过辐射和对流传至下面房间。
夜间则关闭保温板,阻止向外的热损失。
夏季保温盖板启闭情况则与冬季相反。
白天关闭保温盖板,隔绝阳光及室外热空气,同时用较凉的水袋吸收下面房间的热量,使室温下降;夜晚则打开保温盖板,让水袋冷却。
被动式太阳房热工设计手册
被动式太阳房热工设计手册引言被动式太阳房是一种利用太阳能实现采暖和节能的建筑形式。
其独特的设计理念和采暖原理使得其在冬季能够利用太阳能实现室内温度的提高,从而减少对传统暖气系统的依赖,达到节能环保的目的。
本手册旨在为太阳房的热工设计提供指导,以确保其能够有效地利用太阳能实现室内温度的调节。
第一部分:被动式太阳房的基本原理被动式太阳房采用的是被动采暖原理,其主要包括以下几个方面:1. 太阳能的利用:太阳能是被动式太阳房采暖的关键。
通过合理设计太阳房的朝向、窗户的尺寸和位置,以确保充分利用太阳能的辐射热量。
2. 热量的储存和释放:太阳能采暖要求夜间和阴雨天也可以维持室内温度。
太阳能被动房需要设计合适的热量储存和释放系统,以供给夜晚和阴雨天使用。
3. 保温隔热:太阳房需要做好保温隔热工作,避免室内热量的流失,并保持室内温度稳定。
第二部分:太阳房热工设计的关键要点1. 合理的朝向和窗户设计:太阳房的朝向和窗户设计是其能否有效利用太阳能的关键。
一般来说,南向或接近南向的朝向是最理想的选择,以便在冬季获得最大程度的光照。
窗户的尺寸和位置也需要经过精心设计,以确保白天充分利用太阳能,夜间减少热量流失。
2. 合理的热量储存和释放系统:太阳能被动房需要设计合适的热量储存和释放系统,以应对夜晚和阴雨天的室内温度调节需求。
常见的储热方式包括热容器、地板浇筑和热储墙等,可以根据具体情况选择合适的方式。
3. 有效的保温隔热设计:太阳房需要做好保温隔热工作,包括外墙、屋顶和地面的保温设计,以防止室内热量的流失。
在太阳房的窗户和门的设计上也需要考虑到保温隔热的问题。
第三部分:太阳房热工设计的实施步骤1. 需求分析与初步设计:首先需要进行需求分析,包括太阳房的朝向、面积、使用功能等。
根据需求进行初步设计,确定太阳房的结构形式、朝向和窗户设计等。
2. 热工计算和模拟:利用相关软件进行太阳房热工计算和模拟,包括日照能量计算、室内温度模拟等,以评估太阳房的热工性能。
6建筑物理-被动式太阳房
夏季白天
转向阀
冬季白天
冬季夜间
夏季白天 夏季夜间
日光间 日光间
Exam.6 陕西窑洞太阳能采暖模型
夏季
卧室
南
起居室
附加日光间
Eaxm.7 美国首次被动式太阳房设计竞赛获奖作品之一
直接受益式
蓄热体 卧室
冬季
蓄热体 起居室 附加日光间
直接受益式
蓄热体 卧室
蓄热体 起居室 附加日光间
年太阳能采暖率为44% 反射百叶位于两层玻璃之间, 保证了叶面清洁. 百叶被安装成凹面 向上以聚集阳光,而且它的角度用一个拨动的标度盘逐月进行调整
被动式太阳房设计
Designs for Passive Solar Houses
建筑与土木工程学院 郑澍奎
太阳能采暖(Solar Heating)
收集太阳能
集热器 表面吸热系数大 集热器位置与朝向:
贮存能量
蓄热器 材料热容大 朝南(或略偏东)
分配能量
散热器
南 成都地区太阳能集热器的朝向以哪个方向为好?
被动式太阳房分类
直接受益式(Direct Benefit) 集热墙式(Wall Collecting) 附加日光间式(Green House)
A.直接受益式(Direct Benefit)
把太阳光直接引进室内
S
吸收
混凝土
玻璃
保温
直接受益式太阳房采暖原理示意图 集热器, 蓄热器, 散热器: 混凝土墙面和地面 混凝土热容: 2500 kJ/m3 °C
三、相变贮冷 系统运行:
凉风 热风
相变材料结晶并放出热量
热气
凉气
相变材料熔化并吸收热量
夜间,室外温度低于26 °C时
常见被动式太阳房技术类型探讨
常见被动式太阳房技术类型探讨作者:徐向飞杨欣炜朱宝旭来源:《装饰装修天地》2019年第15期摘; ; 要:本文介绍了被动房的定义、被动房的分类、各类被动房的基本原理和优缺点,通过被动式太阳房技术应用情况阐述了被动房的使用范围及运行过程中的注意事项。
关键词:被动房;基本原理;注意事项1; 被动式太阳房的简介被动式太阳房是指不借助机械装置,冬季直接利用太阳能进行采暖、夏季采用遮阳散热的房屋。
在寒冷地区,冬季太阳高度较低,可以将建筑本身设计成一个太阳能集热器,通过建筑设计把高效隔热材料、透光材料、储能材料等有机地集成在一起,同时通过建筑朝向和周围环境的合理布置,建筑内部空间和外部形体的巧妙处理,以及结构、构造的恰当选择,使房屋在冬季能集取、保持、储存、分布太阳热能,从而解决建筑物的采暖问题,同时在夏季也能遮蔽太阳辐射,散逸室内热量,从而使建筑物降温。
被动式太阳房不需要机械设备和动力,以区别于主动式太阳房。
2; 被动式太阳房的优点被动式太阳房的集热及贮热方式主要是利用建筑物的围护结构墙或窗,或是比较简单的平板装置作为集热器,能够由人随意控制,其构造可不用复杂机械设备及复杂的管道通风系统;造价较低,太阳房的工程造价仅比普通工程造价增加12%左右,容易被人们接受;维护管理方便,不需要专业技术人员维护管理。
3; 被动式太阳房的分类及基本原理3.1; 直接受益式直接受益式是指太阳辐射直接通过玻璃或其他透光材料进入需采暖房间的采暖方式。
在北半球阳光通过南向窗玻璃直接进入房间,被室内地板、墙壁、家具等吸收后转变为热能,为房间供暖。
直接受益式的集热及热利用过程如下:(a)采暖房间开设大面积南向玻璃窗,晴天时阳光直接射入室内,使室温上升。
(b)射入室内的阳光照射到地面、墙面上,使其吸收并蓄存一部分热量。
(c)夜晚室外降温时,将保温帘或保温窗扇关闭,此时储存在地板和墙内的热量开始释放,使室温维持在一定水平。
3.2; 集热蓄热墙式集热蓄热墙式是指利用建筑南向垂直的集热蓄热墙面吸收穿过玻璃或其他透光材料的太阳辐射热,然后通过传导、辐射及对流的方式将热量送到室内的采暖方式。
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被动式太阳房简介
作者:黄岳海文章来源:本站原创
什么是太阳房?所谓太阳房,就是能够利用太阳能进行采暖和降温的房子。
我国传统的民房几乎都是太阳房,是最原始、最感性的太阳房,是现代太阳房的雏形。
“太阳房”一词起源于美国。
当时,人们看到用玻璃建造的房子内阳光充足,温暖如春,便形象地称为太阳房。
辽宁省太阳房试验示范工作始于21世纪80年代初期,发展势头强劲,每年以10万平方米的速度发展,到2000年底,全省共推广太阳房2 50.7万平方米,居全国首位。
其中有住宅、农村中小学校舍、村镇办公室、敬老院等。
近年来,被动式太阳能校舍发展速度较快,原因有以下几点:
1.太阳能校舍几乎不用烧柴、煤等常规能源,学生不再受烟熏之苦,有益于学生的身心健康。
2. 学校主要是白天使用,并且在最寒冷的一、二月份学生放假,因此,被动式太阳房的优越性能够充分发挥出来。
3. 国家教育部及省教委非常重视太阳能校舍的建设,曾多次召开专题会议,讨论改建危旧校舍成太阳能校舍的问题。
根据多年来的测试及统计分析,被动式太阳房具有以下的特点:
1.工程造价低。
据统计,太阳房的工程造价比普通房增加10%—15%。
2.冬暖夏凉。
冬季,在无辅助热源的情况下,太阳房比普通房室内温度高5—8℃左右,室内外温差达到15℃;夏季,太阳房比普通房室内温度低3—5℃。
3.节能效果好。
据测算,一栋100平方米的太阳房和普通房,在保证室内温度相同的情况下,每年可节约薪柴或秸秆1.5吨左右;在保证烧柴量相同的情况下,太阳房比普通房室内温度高5—8℃。
4.需要辅助热源,当室外温度很低或连续阴天时,应当有辅助热源提供热量来维持室内温度。
辅助热源可采用吊炕等。
辽宁省技术监督局和辽宁省建设厅于1997年联合颁布了《村镇被动式太阳能建筑设计施工规程》,辽宁省人民政府于1998年授予该项技术为省科技进步三等奖。
一、太阳房的分类
按照目前国际惯用名称,太阳房分为两大类:主动式太阳房和被动式太阳房。
主动式太阳房是以太阳能集热器、管道、散热器、风机或泵以及储热装置等组成的强制循环太阳能采暖系统,或者是上述设备与吸收式制冷机组成的太阳能空调系统。
这种系统控制、调节比较方便、灵活,人处于主动地位。
主动式太阳房的一次性投资大,设备利用率低,技术复杂,需要专业技术人员进行维护管理,而且仍然要耗费一定量的常规能源。
因此,对于居住建筑和中小型共用建筑来说,主要采用被动式太阳房,今后提到的太阳房指的就是被动式太阳房。
被动式太阳房是通过建筑朝向和周围环境的合理布置,内部空间和外部形体的巧妙处理,以及建筑材料和结构、构造的恰当选择,使其在冬季能采集、保持、贮存和分配太阳能,从而解决建筑物的采暖问题。
同时,在夏季又能遮蔽太阳能辐射,散逸室内热量,从而使建筑物降温,达到冬暖夏凉的目的。
被动式太阳房最大的优点是构造简单,造价低廉,维护管理方便。
但是,被动式太阳房也有其缺点,主要是室内温度波动较大,舒适度差,在夜晚、室外温度较低或连续阴天时需要辅助热源来维持室温。
集热、蓄热、保温是被动式太阳房建设的三要素,缺一不可。
被动式太阳房按集热形式可分为五类:
1. 直接受益式
直接受益式是被动式太阳房中最简单也是最常用的一种。
它是利用南窗直接接受太阳能辐射。
太阳辐射通过窗户直接射到室内地面、墙壁及其他物体上,使它们表面温度升高,通过自然对流换热,用部分能量加热室内空气,另一部分能量则贮存在地面、墙壁等物体内部,使室内温度维持到一定水平。
直接受益式系统中的南窗在有太阳辐射时起着集取太阳辐射能的作用,而在无太阳辐射的时候则成为散热表面,因此在直接受益系统中,南窗尽量加大的同时,应配置有效的保温隔热措施,如保温窗帘等。
由于直接受益式被动式太阳房热效率较高,但室温波动较大,因此,使用于白天要求升温快的房间或只是白天使用的房间,如教室、办公室、住宅的起居室等。
如果窗户有较好的保温措施,也可以用于住宅的卧室等房间。
2. 集热蓄热墙式
集热蓄热墙式被动式太阳房是间接式太阳能采暖系统。
阳光首先照射到置于太阳与房屋之间的一道玻璃外罩内的深色储热墙体上,然后向室内供热。
采用集热蓄热墙式被动式太阳房室内温度波动小,居住舒适,但热效率较低,常常和其他形式配合使用。
如和直接受益式及附加阳光间式组成各种不同用途的房间供暖形式,可以调整集热蓄热墙的面积,满足各种房间对蓄热要求的不同,这种组合可以使用于各种房间的要求。
但玻
璃夹层中间容易积灰,不好清理,影响集热效果,且立面涂黑不太美观,推广有一定的局限性。
3. 附加阳光间式
附加阳光间式被动式太阳房是集热蓄热墙系统的一种发展,将玻璃与墙之间的空气夹层加宽,形成一个可以使用的空间——附加阳光间。
这种系统其前部阳光间的工作原理和直接受益式系统相同,后部房间的采暖方式则雷同于集热蓄热墙式。
4. 贮热屋顶式
5. 自然对流回路式
这两种形式目前国内采用极少。
二、太阳房的基本原理
太阳房的基本原理就是利用“温室效应”。
因为,太阳辐射是在很高的温度下进行的辐射,很容易透过洁净的空气、普通玻璃、透明塑料等介质,而被某一空间里的材料所吸收,使之温度升高,它们又向外界辐射热量,而这种辐射是长波红外辐射,较难透过上述介质,于是这些介质包围的空间形成了温室,出现所谓的“温室效应”。
三、太阳房设计要点
(一)太阳房的建设地点、朝向和房间距的确定
正确确定太阳房的建设地点、朝向和房间距,是能否充分利用太阳能、达到冬暖夏凉的关键,建房前一定要在村镇建设规划允许的情况下,合理选择建设地点、朝向和房间距。
1. 太阳房的建设地点
太阳房的建设地点最好选在背风向阳的地方,在冬至日从上午9时至下午3时的6个小时内,阳光不被遮挡,直接照射进室内或集热器上。
2. 太阳房的朝向
根据多年来的经验,太阳房的朝向在南偏东或偏西15°以内,这样能保证在整个采暖期内,南向房间里有充足的日照,夏季避免过多的日晒。
3. 太阳房的房间距
太阳房与前面的建筑物之间的距离应大于前面建筑物高度的两倍为宜。
(二)太阳房外部形状和内部各房间的安排
太阳房的南墙是太阳房的主要集热部件,南墙面积越大,所获得的太阳能越多。
因此,太阳房的形状最好采用东西延长的长方形,墙面上不要出现过多的凸凹变化。
太阳房内部房间的安排应根据房间的用途确定,应将主要房间如住宅的卧室、起居室和学校的教室等安排在南向,而将辅助房间如住宅的厨
房、卫生间和教室的走廊等放在北向。
(三)太阳房的墙体
太阳房的墙体除具有一般普通房屋墙体的功能外,还具有集热、贮热和保温功能,是太阳房的重要组成部分。
辽宁省太阳房的墙体主要采用复合墙体。
其做法是将普通370毫米的外墙拆分成两部分,一部分为240毫米(一砖),放在内侧,做为承重墙,中间放保温材料(如苯板、袋装散状珍珠岩等),其厚度根据设计室温而定,一般苯板为8—10毫米,珍珠岩为130毫米以上。
外侧为1 20毫米的保护墙(半砖)。
承重墙与保护墙之间必须用钢筋拉结使它们形成一个整体。
拉结方法为用直径为6毫米的钢筋拉结,钢筋两端设有弯钩,长度比复合墙厚少40毫米。
水平间距两砖到两砖半(500—750毫米),垂直距离为8—10皮砖(500—600毫米)。
拉结钢筋要上下交错布置。
(四)门窗
太阳房的门窗是太阳房获取太阳能的主要集热部件,也是重要的失热部件。
由于门经常开启,保温困难,最好设门斗或双层门。
窗的功能在太阳房设计中,除了具有采光\通风和观察作用外,还具有集取太阳能的功能,对于直接受益式太阳房来说,窗户起着决定性作用。
因此,在设计太阳房集热窗时,在满足抗震要求的情况下,应尽量加大南窗面积,减小北窗面积,取消东西窗,采用双层窗,有条件的用户最好采用塑钢窗。
(五)空气集热器
空气集热器是设在太阳房南窗下或南窗间墙上获取太阳能的装置。
它是由透明盖板(玻璃或其它透光材料)、空气通道、上下通风口、夏季排气口、吸热板、保温板等几部分构成。
空气集热器的做法:
在南墙窗下或窗间(也可以都做),根据设计尺寸要求,砌出深为120毫米的凹槽,上、下各留一个风口,尺寸为200×200毫米。
然后将凹槽及风口内用砂浆抹平,安装40毫米厚的保温苯板,苯板外覆盖一层涂成深色的金属吸热板,保温板和吸热板上留出与上下风口相应的孔洞,使它们彼此相通。
在最外层安装透明玻璃盖板,玻璃盖板可用木框、铝合金框或塑钢框,分格要少,尽可能减少框扇所产生的遮光现象。
框四周要用砂浆抹严,防止灰尘进入。
玻璃盖板上边要有活动排风口,以便夏季排风降温。
室内风口要有开启活门。
(六)屋面
屋面是房子热损失最大的地方,占整个房屋热损失的30%—40%,因此,屋面保温尤为重要。
辽宁省农房屋面基本上有两种类型,一种是坡屋面,另一种是平屋面,虽然大多都有不同程度的保温层,但保温效果远远不够。
被动式太阳房平屋顶一般采用在预制板上铺100毫米厚苯板或180毫米厚的袋装珍珠岩;坡屋顶是在室内吊顶上放80毫米厚苯板或100毫米厚的岩棉板。
(七)地面
被动式太阳房地面除了具有普通房屋地面的功能以外,还具有贮热和保温功能,由于地面散失热量较少,仅占房屋总散热量的5%左右,因此,太阳房的地面与普通房屋的地面稍有不同。
其做法有两种:。