太阳能烟囱 讲解

• Bansal等人定性地分析了太阳能烟囱与风塔共同引 发的自然对流，结果预测出太阳能烟囱的效果在低 风速下较好。Bouchair对典型的空洞太阳能烟囱用 于室内时的自然对流过程进行了实验研究，研究发 现存在一个可以获得最大通风量的最佳太阳能烟囱 高度和空气通道的宽度的比值 研究得出：通风量 随着烟囱深度的增加而增加，但当烟囱的深度高度 之比达到0.4时，出口端会出现逆流现象，抑制通风 量的增加。Bouchair等在实验室条件下对太阳能烟 囱进行全尺寸的实验研究，其太阳能烟囱高度为2m， 宽度为4m，深度在0.1~1m之间变化，实验结果表 明：存在一个可以获得最大通风量的最佳宽度与高 度比，如果烟囱宽度过大，在通道中心存在空气回 流现象，当深高比超过0.15时，烟囱内的空气质量 流量开始降低，最佳深度高度之比为0.1。
太阳能烟囱出现在1967年，是由法国太阳 能实验室主任Felix Trombe教授提出的太阳 能吸热壁，被称为Trombe墙。
室内自然通风、 发电、 干燥、 抽取地下水。
太阳能集热墙 太阳能集热屋面
• 现以Trombe 墙体式结构为例简述太阳能烟囱 的工作原理，太阳辐射透过透明玻璃盖板进入 烟囱通道后被蓄热材料吸收，加热通道内的空 气，使之产生内外密度差，完成热压到风压的 转换，驱动通道内空气向上流动。夏季时室内 空气由集热墙下部进入太阳能烟囱通道，被吸 收太阳辐射的集热墙加热温度升高、密度降低 后从上部出口排出至室外，以此达到通风效果。 冬季工作原理与夏季相同但运行工况相反，室 外冷空气进入太阳能烟囱通道，经集热墙加热 温度升高后，从集热墙上部入口进入室内，从 而达到通风换气以及供暖的目的
如何提高其通风效率？
太阳能烟囱的结构形式、 空气通道宽度、 进口面积、出口面积、 壁面热流、 太阳辐射强度、
烟囱的高度和深度（玻璃盖板与集热墙的 间距）对建筑物所形成的速度场、温度场
目前有关利用太阳能烟囱强化自然通风的 研究主要集中于烟囱的高度和深度以及进 口面积的优化，通过实验研究和理论模拟 得到最大气体流速条件下对应的结构参数。
①单个侧面受太阳辐射热，出风口开在受热面一侧的自然通风方式；
②单个侧面受太阳辐射热，出风口开在非受热面一侧的自然通风方式；
③两相邻侧面受太阳辐射热，出风口开在受热面一侧的自然通风方式；
④两相邻侧面受太阳辐射热，出风口开在非受热面一侧的自然通风方式。
则受热面和出风口位置的变化对应四种自然通风方式，对于每一种自然通风 方式，依次研究受热面温度TW，烟囱高度H，长度L，宽度B，出风口与进风 口面积之比Ar对通风量的影响，以便找到太阳能烟囱通风量的变化规律。作 者通过建立实际模型加以分析，得出了如下结论：
• 一般是指太阳光的辐射能量，在现代一般 用作发电。自地球形成生物就主要以太阳 提供的热和光生存，而自古人类也懂得以 阳光晒干物件，并作为保存食物的方法， 如制盐和晒咸鱼等。但在化石燃料减少下， 才有意把太阳能进一步发展。太阳能的利 用有被动式利用（光热转换）和光电转换 两种方式。太阳能发电一种新兴的可再生 能源。广义上的太阳能是地球上许多能量 的来源，如风能、化学能、水的势能等等。
对于Trombe墙体式太阳能烟囱，高度应大于1m，最佳的 结构尺寸为空气通道宽度与高度比约为1/10；进出口宽度 应大于0.1m，进出口宽度与高度比约为3/20。
2004年，赵平歌对太阳能烟囱自然通风模型进行了数值模拟研究，分析了太 阳能烟囱在多种情况下的气流的温度场和速度场分布，从而得到通风量与烟 囱的高度、进风口面积、出风口面积的关系。文章中根据受热侧面的位置、 数量变化和出风口位置变化，将其分为四种自然通风方式：
太阳能烟囱作为一种被动的太阳能利用方 式，由于不需要消耗电能和其他化石能源， 成为太阳能利用领域的热点。其实，太阳 能烟囱的技术很早就被人们利用。太阳能 烟囱作为通风装置至少在16 世纪意大利就 出现了，被成为“Scirocco rooms”
我国传统建筑中的四合院，庭院细高的天 井等都是利用烟囱效应来通风、降温、排 烟的典型，从某种意义上来说，这些建筑 己经包含了太阳能烟囱设计的思想、
现代的太阳热能科技将阳光聚合，并运用 其能量产生热水、蒸气和电力。除了运用 适当的科技来收集太阳能外，建筑物亦可 利用太阳的光和热能，方法是在设计时加 入合适的装备，例如巨型的向南窗户或使 用能吸收及慢慢释放太阳热力的建筑材料。
建筑

利用太阳能供暖和制冷的建筑。在建筑中 应用太阳能供暖、制冷，可节省大量电力、 煤炭等能源，而且不污染环境，在年日照 时间长、空气洁净度高、阳光充足而缺乏 其他能源的地区，采用太阳能供暖、制冷， 尤为有利。目前太阳能建筑还存在投资大， 回收年限长等问题。
太阳能光伏 太阳能光热
• 光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的 发电装置， 太阳能利用
• 由几乎全部以半导体物料（例如硅）制成的固体光 伏电池组成。由于没有活动的部分，故可以长时间 操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手 表以及计算机提供能源，较复杂的光伏系统可为房 屋提供照明，并入电网供电。光伏板组件可以制成 不同形状，而组件又可连接，以产生更多电能。近 年，天台及建筑物表面均可使用光伏板组件，甚至 被用作窗户、天窗或遮蔽装置的一部分，这些光伏 设施通常被称为附设于建筑物的光伏系统。
2003年，王丽萍利用实验模拟主要分析了Trombe墙体式 太阳能烟囱的特性，得出：
太阳能烟囱的通风量随着太阳辐射强度和烟囱高度的增加 明显增加。
对于Trombe墙体式太阳能烟囱，存在可以得到最大通风 量的空气通道宽度与太阳能烟囱高度最佳比值，这个比值 与进口设计有关，近似的可以认为在大多数情况下，太阳 能烟囱的最佳空气通道宽度等于太阳能烟囱高度的1/10。 并且从数值结果可以看出，获得最大通风量的太阳能烟囱 的最佳空气通道宽度在0.2-0.3m之间。