太阳能热利用与讲义建筑结合技术五—被动式太阳房
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
太阳能利用被动式太阳能建筑
充水墙
前面讲旳水墙是用钢桶或钢管或塑料管盛水作为储热物质，与现砌特朗伯墙比， 其优点是，第一次投资降低，体积一定时储热容量较多，同步，采用较大旳体积可能 提升太阳能对年需热量供给旳百分比。缺陷是维修费较高，向墙内侧传热旳延迟性较 小，这是因为水有对流旳缘故，致使室内温度较实心墙体时波动更大。
为了获取实心墙与冲水墙两者旳优点，研究人员进行了大量试验。最终拟定采用 总尺寸为1200mm×2400mm×250mm旳混凝土水箱，箱壁厚为50mm，水盛在箱内密 封塑料袋内，这种水墙称为特朗伯墙。有旳设计者以为，将来这种墙应再厚些增大储 热量，以便在长时阴云天气时保持墙体温度。
水幕太阳能墙:摆脱对空调旳依赖
画面左侧为设置了循环流水系统旳玻璃外墙，右侧为太阳能外墙，墙上铺满鲜花和绿植
世博园阿尔萨斯案例馆旳水幕玻璃
位于浦西世博园“城市最佳实践区”一角旳阿尔萨斯案例馆，被青枝绿叶覆盖着，但这栋建 筑最新奇旳不是绿墙，而是“水幕太阳能墙”。“墙体”涉及三个层面，外层为太阳能电板和 第一层玻璃，中间层为密闭舱，第三层为水幕玻璃。水幕太阳能墙向世人展示了一种建筑 本身具有旳气候调整机制，尤其合用于冬冷夏热旳地域。阿尔萨斯案例旳原型是法国阿尔 萨斯布克斯韦尔中学旳太阳墙，在本地主要应用于冬季供暖。但考虑到上海夏季高温潮湿 旳气候特点，这一走进“城市最佳实践区”旳案例又增添了夏季功能。太阳能水幕墙夏天运 行时，密闭舱会打开。密闭舱中旳空气和沿着立面往下流旳水幕相连，加上太阳能墙产生 旳阴影，起到给建筑降温旳效果。利用太阳能水幕墙旳原理，能够在夏季有效降低室内温 度，在冬季补充室内温度，极大地降低对空调旳依赖。常规空调是不是不够绿色环境保护？ 否让建筑具有自动调温功能？在2023年上海世博会上，来自法国阿尔萨斯旳案例给出了一 个肯定旳答案。
被动式太阳能技术在建筑中的应用探讨
被动式太阳能技术在建筑中的应用探讨被动式太阳能技术是指利用太阳辐射来改善室内舒适度以及降低建筑能耗的技术。
与主动式太阳能利用技术相比，被动式太阳能技术不需要电力或机械设备来运作，能够自然地利用太阳的热和光来达到恒温、通风和照明的目的。
下面我们将分别从被动式太阳能技术在建筑热、采光、通风和建筑材料方面的应用进行探讨。
1.建筑热利用被动式太阳能技术可以改善建筑内部的热环境。
建筑的外露墙体和屋顶等部分在阳光直射下接受太阳能的热辐射，将部分热能转化成室内热能，提高室内温度，起到采暖的作用。
同时，在炎热的夏季，可以利用太阳遮蔽和散热通风等技术将太阳热辐射降至最低，保持室内舒适度。
这种被动式太阳能技术不仅能够节省能源，减少室内能耗，还能够提高建筑的环境舒适度，提高人们的生活品质。
2.采光利用被动式太阳能技术可以实现室内采光效果的最大化。
在新建建筑中，设计师需要根据建筑的朝向和周围环境的因素等进行客观分析，在方案设计中选择最佳的采光方案。
比如，合理设置建筑的门窗位置和大小，保证室内充足的自然采光，并在需要时利用遮阳措施来调节室内光照强度，避免过度耀眼和过度昏暗的情况发生。
3.通风利用被动式太阳能技术可以实现建筑内部通风的自然循环。
建筑通风可以大大提高室内空气质量，减少室内气体污染和细菌孳生的概率。
比如，在建筑设计中，可以结合建筑空气流线的特点设计通风口位置、大小和数量等，让新鲜空气进来，老旧空气出去，营造良好的室内空气环境。
4.建筑材料利用被动式太阳能技术可以实现建筑材料的最佳选择和合理应用。
比如，在建筑外墙的选择中，可以优先选择具有隔热和保温效果的材料，如玻璃纤维、岩棉和聚苯板等，来增强建筑的保温性能。
在建筑屋顶的选择中，可以选择具有反射性或吸收性的材料，达到降温或增温的效果。
选择分体型材，可以简化DAEMA的基本单元 part 的几何形状，并减少其数量，从而提高DAEMA的整体性能。
总之，被动式太阳能技术在建筑中的应用广泛，具有重要的意义和巨大的潜力。
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。
太阳能利用(被动式太阳能建筑)
2、循环原理
由于冷水比重大、热水比重小的原理， 真空管和保温水箱便形成了冷水向下，热 水向上的自然循环，使最热的水循环到保 温水箱中。
3、保温储存原理
和其它保温水箱一样，是储存热水的 容器。 因为太阳能热水器只能白天工作， 而人们一般在晚上才使用热水，为了使白 天生产的热水在到晚上或隔天使用时保持 一定的温度，所以必须通过保温水箱把热 水储存起来。
太阳能建筑的产生
能源需求的增长 传统能源的枯竭 生存环境的考验
能源危机！！！
光热转换
光电转换
对新能源的探索和利用 可再生性 环保
？太阳能利用
太阳能建筑的产生
太阳能建筑组成的基本要素
• 1.集热系统 通过各种手段收集太阳的辐射热能。 主要方式：通过建筑构件本身、附加独立式集热器（如太阳能热水器、太 阳能空气集热器等）。
高效使用水资源
池塘在其 间的蒸发作 用，给建筑 带来温和的 气流。
多功能水池可用作 消防水池，并可以作为 冷却系统的一个部分， 在气候炎热的时候，在 外墙上通过蒸发降低温 度。
连续的外
墙，阻挡了太 阳的辐射，它 和建筑物的里 层墙是分离 的，有利于垂 直通风。
屋顶悬挂
于楼板上方， 形成夹层，阻 挡太阳的直射， 并有助于建筑 被动式自然通 风。
池塘在其间的蒸发作 用，给建筑带来温和的气 流。
自然采光设计
金属的双表皮 由穿孔的经过处理 的不锈钢平板材和 黑色玻璃组成。能 给室内提供充分的 自然采光
不锈钢经过短期氧化处 理，产生了保护层，可以耐 腐蚀，不需要维护。
被动房技术与建筑的一体化
不锈钢平板形象是变化 的，随着时间和一天中太阳 光线的变化，其颜色不断变 化（橙色赭，褐色）。它与 混凝土墙和屋顶的黑色金属 在视觉上产生对比。有节奏 的标准板材打破了单调的悬 挂表面。
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
太阳能利用与建筑节能第四章
• 建筑物要具有一个非常有效的绝热外壳；
• 应根据当地气候条件,适当考虑遮阳、通风等夏季降温设计。
太阳能利用与建筑节能
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3.被动式房设计原则与要点
3.2 设计要点
(1)直接受益窗集热方式的制约因素:
• 夏季容易引起房间过热的现象；
• 开窗面积对抗震结构设计有影响； (2)集热蓄热墙设计要点:
• 易形成不舒适眩光； • 室内温度波动大，舒适性差。
• 集热蓄热墙的整体以及透光材料与墙体之间的构造设计；
• 合理确定集热蓄热墙通风口的位置、面积； • 选择合适的集热蓄热墙厚度和材料； • 选择恰当的透光盖板的材料、层数；
• 选择吸收率高、耐久性强的吸热涂层；
• 注意夏季排气口的设置。
太阳能利用与建筑节能 11
3.被动式房设计原则与要点
3.2 设计要点
在屋顶上，通常是有吸热和储热功能
的蓄水塑料袋或相变材料，其上设可 开闭的隔热盖板，冬夏兼顾。 （4）附加阳光间式 特点： • 可为自身和相邻的空间提供热量；
a)阳光间满足白天使用 a) 冬季白天工况 b) 冬季夜间工况
• 布置相比直接受益式空间更加灵活；
• 热量的流动性较差。
b)夜间作为热缓冲区
太阳能利用与建筑节能 7
1.维护费用较高
2.对夏季降温要求很高 3.效率低 1.构造复杂 2.造价很高
蓄热屋顶池式 对流环路式
1.集热蓄热量大,且蓄热体位置合理,能获得较好的室内温度环境
2.适用于有一定高差的南向坡地
1.构造复杂
2.造价很高
太阳能利用与建筑节能
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3.被动式房设计原则与要点
3.1 设计原则
被动式太阳房设计必须满足下列原则: • 主要供暖房间紧靠集热表面和蓄热体布置，而将次要房间围在 北面和东西两侧； • 室内布置尽可能多的蓄热体；
节能建筑中的被动式太阳能利用
节能建筑中的被动式太阳能利用随着世界各国对环境保护和能源利用的重视程度不断提高，人们越来越关注节能建筑的建设和推广。
而在节能建筑中，被动式太阳能利用技术是一种既经济又环保的可行方案，能够有效地提高建筑能源利用效率，减少建筑物对环境的破坏。
被动式太阳能利用技术是指利用太阳辐射热量来实现建筑物的被动升温、被动冷却、被动照明和被动通风等的技术。
该技术的应用范围非常广泛，不仅适用于住宅、商业建筑、学校、医院等地的新建筑，也可应用于既有建筑的改造和节能升级。
在被动式太阳能利用技术中，被动太阳能房屋设计是最为常用的一种方法。
该设计主要通过太阳能的光照、辐射和热量等自然能源，来实现建筑物的被动升温。
而被动太阳能房屋设计所采用的具体方法则包括：采用遮阳帘、阳台、落地窗、透明保温材料等来增加房屋的太阳辐射面积；利用墙体、地面、屋顶等材料来增加建筑物对太阳辐射的吸收与反射；将窗户设计成能利用自然通风的形式，以改善房屋的室内空气质量和通风效果。
通过这些被动太阳能设计方法，可以有效地提高建筑物的能源利用效率和室内舒适性，同时也减少了对环境的污染。
除了被动太阳能房屋设计之外，被动式太阳能利用技术还包括太阳能热水器、太阳能照明系统、太阳能驱动的通风和空调系统等。
其中，太阳能热水器是目前最为普及和成熟的被动太阳能利用技术之一。
它通过利用太阳辐射能，将水加热至适宜使用温度，从而减少了传统燃油或电力加热的能源消耗。
太阳能照明系统则可以将自然光源与室内照明系统相结合，实现节能照明的目的。
被动式太阳能利用技术的应用不仅能够减少能源消耗，同时还可以提高建筑物的空气质量和健康状况，提高室内舒适度，为用户创造更佳的使用体验。
此外，该技术的应用也符合未来经济发展的理念，能够为建筑、房地产和相关产业的转型升级提供有力支持。
尽管被动式太阳能利用技术在节能建筑中起到了重要的作用，但在实际应用中，仍存在一些问题需要解决。
比如，如何最大限度地利用太阳能，同时不影响建筑物的强度和耐久性等问题。
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。
被动式太阳能建筑设计案例及解释
被动式太阳能建筑设计案例及解释大家好呀！今天咱就来聊聊这个超酷的被动式太阳能建筑设计哈。
这种建筑设计那可是既环保又实用，能充分利用太阳能来满足建筑的各种需求呢。
下面咱就来看几个案例，顺便解释解释其中的奥秘哈。
一、德国达姆施塔特的太阳能研究所。
这个地方可是被动式太阳能建筑的经典案例哟。
它的设计那叫一个巧妙。
建筑的朝向经过精心规划，最大限度地让朝南的立面能够接收到充足的阳光。
你想啊，太阳每天从南边照过来，这个立面就像一个大大的太阳能收集器一样。
而且呀，它的外墙使用了特殊的保温材料，这种材料就像是给建筑穿上了一层厚厚的保暖棉衣，能有效地减少热量的散失。
窗户呢，也是经过特殊设计的，采用了双层甚至三层玻璃，中间还充了惰性气体，大大提高了保温性能。
同时，窗户的大小和位置也经过精确计算，既能让阳光充分照进来，又能避免在夏天的时候过多的热量进入室内。
在通风系统方面，它采用了自然通风的方式。
利用热空气上升、冷空气下沉的原理，在建筑内部形成了一个自然的空气循环系统。
夏天的时候，热空气从屋顶的通风口排出，冷空气从底部的通风口进入，给室内带来凉爽的感觉；冬天的时候，又能通过调节通风口的大小和位置，让温暖的空气在室内停留更长时间，起到保温的作用。
二、瑞士的敏豪森住宅。
敏豪森住宅也是被动式太阳能建筑的一个杰出代表哈。
这个住宅的设计充分考虑了当地的气候条件和太阳的运行轨迹。
从外观上看，它的屋顶设计很特别，采用了倾斜的屋顶，而且屋顶上覆盖了大量的太阳能光伏板。
这些光伏板就像一个个小太阳电池，能把太阳能转化为电能，为住宅提供电力。
除了发电，这个倾斜的屋顶还能让雨水自然地流下来，收集起来用于灌溉或者其他用途，是不是很环保呀？在建筑的内部，采用了热缓冲墙的设计。
热缓冲墙就像是一个热量的储存库，白天的时候，阳光照射在墙上，墙吸收热量并储存起来；到了晚上，当室内温度下降的时候，墙又会慢慢地释放出储存的热量，保持室内温度的稳定。
这种设计不仅提高了室内的舒适度，还减少了对传统能源的依赖。
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。
《太阳能利用》第四章被动式太阳能热利用技术
5.被动房集热蓄热优化设计
(2)提高外窗保温性能
• 窗户类型 单扇窗热阻很小，仅适用于较温暖地区，严寒和寒冷地区，应采
用双层甚至三层窗。 • 窗框材料
①将薄壁实腹型材改为空心型材；②开发塑料构件；③开发断桥 隔热复合型窗框材料；④窗框与墙体之间的连接处理成弹性构造。
四层玻璃窗
垂直封闭空气间层传热过程
5.被动房集热蓄热优化设计
（3）外墙保温构造 在建筑外墙上加设保温层,是外墙保温的常用做法。外墙为建筑垂 直构件,为了方便施工,外保温和内保温构造常采用板状保温材料。 依据保温层放置的位置不同,墙体构造和施工方法存在一定差异
不同保温层位置的外墙构造图
外墙保温层固定方法
5.被动房集热蓄热优化设计
目前蓄热体依据材料的不同可分为显热和潜热两类 • 显热蓄热体
科尔贝特住宅采用水墙进行蓄热
蜂窝状蓄热体
4.被动房集热蓄热优化设计
• 潜热蓄热体 相变材料是利用某些化学物质在产生相变时储存或释放热量来进行
蓄热，具有在一定温度范围内改变其物理性质的能力。
相变蓄热水箱
相变蓄热球
5.被动房集热蓄热优化设计
3.被动式房设计原则与要点
3.2 设计要点
(1)直接受益窗集热方式的制约因素: • 夏季容易引起房间过热的现象； • 开窗面积对抗震结构设计有影响；
• 易形成不舒适眩光； • 室内温度波动大，舒适性差。
(2)集热蓄热墙设计要点:
• 集热蓄热墙的整体以及透光材料与墙体之间的构造设计； • 合理确定集热蓄热墙通风口的位置、面积； • 选择合适的集热蓄热墙厚度和材料； • 选择恰当的透光盖板的材料、层数； • 选择吸收率高、耐久性强的吸热涂层； • 注意夏季排气口的设置。
浅谈被动式太阳房在新农村建设应用中的设计要点
浅谈被动式太阳房在新农村建设应用中的设计要点被动式太阳房是一种利用太阳能进行室内采光和空气调节的建筑设计。
在新农村建设中，被动式太阳房设计成为一种重要的解决方案，可以提供舒适的居住环境和节能的功能。
以下是浅谈被动式太阳房在新农村建设应用中的设计要点。
1. 地理位置选择：被动式太阳房的设计需要考虑地理位置和环境条件。
要选择阳光充足的地方，以确保房屋能够充分利用太阳能。
还要考虑周围的自然环境，如山脉、河流和植被等对太阳能的阻挡。
2. 建筑朝向和太阳能利用：被动式太阳房的建筑朝向是非常重要的设计要点。
房屋的朝向应该尽可能朝向太阳，以便充分吸收阳光，并确保室内采光良好。
还要考虑房屋的布局和窗户的位置，以最大限度地利用太阳能热量。
3. 保温隔热设计：被动式太阳房在保温隔热方面的设计也是重要的要点。
由于新农村地区的气温变化较大，所以要考虑到房屋对温度的保持和调节。
采用良好的保温材料和隔热层，可有效减少能量的损失，并提供适宜的室内温度。
4. 自然通风和空气调节：被动式太阳房的设计还应该考虑到自然通风和空气调节。
通过设计合理的窗户和通风口，可以实现自然通风，提供新鲜空气并排出室内湿气和污染物。
还可以利用空气的对流效应实现室内空气的循环和调节。
5. 防止过热和过冷：被动式太阳房在设计中要考虑到防止过热和过冷的问题。
在夏季，阳光直射可能导致室内过热，所以需要采取措施减少阳光的进入。
可以使用遮阳网、百叶窗或者植物遮荫等方式。
而在冬季，太阳能的利用有助于提供充足的热量，但是夜晚温度可能过低，所以要考虑到室内加热的问题。
6. 与周围环境融合：被动式太阳房的设计要与周围的环境融合。
在新农村建设中，要考虑到被动式太阳房与传统农村建筑的协调性。
可以利用当地的传统建筑元素和材料，使房屋更加与周围的环境相得益彰。
7. 可持续发展和节能设计：被动式太阳房是一种可持续发展的建筑设计，也是一种节能设计。
在新农村建设中，要将节能设计的概念与被动式太阳房的设计相结合，以减少能源的消耗和对环境的影响。
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。
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
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➢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。
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。
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。
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。
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。
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
➢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。
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。
（4）组合式被动式太阳房
由２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。
（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。
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。
太阳能热利用与建筑 结合技术五—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。
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。
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：