太阳能热利用与讲义建筑结合技术五—被动式太阳房

按照集热蓄热墙的结构特点，它主要有2种形 式。
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❖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２种方式将热量传入室 内：
（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。
（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。
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：
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。
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。
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。
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。
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。
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。
➢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。
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。
➢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。