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被動式太陽房 節(jié)能與建筑藝術(shù)的完美結(jié)合

來源:科學(xué)時報  作者:*  日期:2008-2-21
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  太陽房,是指主要依靠太陽能來采暖和制冷的房屋,分為主動式和被動式兩大類。主動式太陽房的采暖方式,和利用常規(guī)能源的房屋的采暖系統(tǒng)基本相同,因此所需的費用很大。而被動式太陽房,是在房屋設(shè)計時,從傳熱學(xué)的原理出發(fā),將房屋建造成一種利用太陽能進行冬季室內(nèi)采暖,和夏季降低室內(nèi)溫度的高效率節(jié)能房,是環(huán)保型生
  太陽房,是指主要依靠太陽能采暖和制冷的房屋,分為主動式和被動式兩大類。主動式太陽房的采暖方式,和利用常規(guī)能源的房屋的采暖系統(tǒng)基本相同,因此所需的費用很大。而被動式太陽房,是在房屋設(shè)計時,從傳熱學(xué)的原理出發(fā),將房屋建造成一種利用太陽能進行冬季室內(nèi)采暖,和夏季降低室內(nèi)溫度的高效率節(jié)能房,是環(huán)保型生態(tài)建筑。被動式太陽房巧妙之處在于,能夠利用房屋自身的構(gòu)造收集太陽能,同時又有很好的蓄熱性能,并保持一定時間內(nèi)的穩(wěn)定。所以,它可以滿足冬季采暖、夏季隔熱、自然通風、調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣的作用。所有這些,不是依靠房屋以外的機械作用,而是依賴房屋本身的形體和巧妙的構(gòu)造。這也是被動式太陽房與主動式太陽房的主要區(qū)別。


  從廣義的角度看,被動式太陽房與普通房始終是接軌的,它們共同之處都是在利用太陽能。只是被動式太陽房在利用太陽能方面的目的、方向更明確,它以最大的可能使房屋的耗熱降到最低,且盡可能從多方面有目的地獲取太陽能。宏觀地看待普通房與被動式太陽房,前者利用太陽能是自發(fā)、無專節(jié)能目標的,而被動式太陽房是人們有意識地利用太陽能,因而它的節(jié)能意識強烈、節(jié)能效果突出。


  被動式太陽房的組成
  能量來源 被動式太陽房的能量來源于可再生能源,主要是由屋頂上的太陽能裝置來供電,只是在極少的情況下需要額外的能量用于取暖,例如使用地源熱泵技術(shù)。

  三層玻璃 被動式太陽房試圖接收盡可能多的陽光。因此,房子大多向南,戶面積也應(yīng)盡可能地大。而3層隔離窗的設(shè)計,是為了使室內(nèi)產(chǎn)生的熱量不會向外流失。


  隔熱裝置 被動式房屋只有依靠高標準的隔熱裝置,才能儲存各種熱量,成為出色的節(jié)能高手。

  通風設(shè)備 被動式太陽房的核心是自動通風系統(tǒng)。從廢氣中抽取熱量,再使用這個熱量為吸入的新鮮空氣加熱。

  被動式太陽房的類型
  被動式太陽房的種類很多,到目前為止尚無統(tǒng)一的劃分標準,因此分類方法也不盡相同。如果從利用太陽能的方式來劃分,大致有如下幾種類型:


  直接受益式 這是讓太陽光通過透光材料直接進入室內(nèi)的采暖形式,是太陽能采暖中和普通房差別最小的一種。冬天陽光通過較大面積的南向玻璃窗,直接照射到室內(nèi)的地面、墻壁和家具上面,使其吸收大部分熱量,因而溫度升高,少部分陽光被反射到室內(nèi)的其他面(包括窗),再次進行陽光的吸收、反射作用(或通過窗戶透出室外)。被圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面吸收的太陽能,一部分以輻射對流的方式在室內(nèi)空間傳遞,一部分導(dǎo)入蓄熱體內(nèi),然后逐漸釋放出熱量,使房間在晚上和陰天也能保持一定的溫度。


  集熱墻式 這種太陽房主要是利用南向垂直集熱墻,吸收穿過玻璃采光面的陽光,然后通過傳導(dǎo)、輻射及對流,把熱量送到室內(nèi)。墻的外表面一般被涂成黑色或某種暗色,以便有效地吸收陽光。

  附加陽光間式 這種太陽房是直接受益式和集熱墻式的混合產(chǎn)物。其基本結(jié)構(gòu)是將陽光間附建在房子南側(cè),中間用一堵墻(帶門、窗或通風孔)把房子與陽光間隔開。實際上在一天的所有時間里,附加陽光間內(nèi)的溫度都比室外溫度高,因此,陽光間既可以供給房間以太陽熱能,又可以作為一個緩沖區(qū),減少房間的熱損失,使建筑物與陽光間相鄰的部分獲得一個溫和的環(huán)境。由于陽光間直接得到太陽的照射和加熱,所以它本身就起著直接受益系統(tǒng)的作用。白天當陽光間內(nèi)空氣溫度大于相鄰的房間溫度時,開門(或窗或墻上的通風孔)將陽光間的熱量通過對流傳入相鄰的房間,其余時間關(guān)閉。


  組合式 以上簡述的幾種基本類型的被動式太陽房都有它們的獨特之處。我們把由兩個或兩個以上被動式基本類型組合而成的系統(tǒng)稱為組合式系統(tǒng)。不同的采暖方式結(jié)合使用,就可以形成互為補充的、更為有效的被動式太陽能采暖系統(tǒng)。直接受益窗和集熱墻兩種形式結(jié)合而成的組合式太陽房,可同時具有白天自然照明和全天太陽能供熱比較均勻的優(yōu)點。

  被動式太陽房是一種經(jīng)濟、有效地利用太陽能采暖的建筑,是太陽能熱利用的一個重要領(lǐng)域,具有重要的經(jīng)濟效益和社會效益。它的推廣有利于節(jié)約常規(guī)能源、保護自然環(huán)境、減少污染,使人與自然環(huán)境得到和諧的發(fā)展。


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