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1、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1、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。 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
2、，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。 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。 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。 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。 集热蓄热墙又称特朗勃墙，在南墙上除窗以外的墙面上覆盖玻璃，墙表面涂成黑色，在墙的上、下留有通风口，以使热风自然对流循环，把热换到室内。南墙表面的温度在阳光照射时可达6070。一部分热量通过热传导把热量传送到墙的内表面，然后以辐射和对流的
3、形式向室内供热；另一部分热量把玻璃罩与墙体间夹层内的空气加热，热空气由于密度变小而上升，由墙体上部分的风口向室内供热。室内冷空气由墙体下风口进入墙外的夹层，再由太阳加热进入室内，如此反复循环，向室内供热。 附加阳光间式这种形式是集热蓄热墙形式的发展，即将玻璃与墙之间的夹层放宽，形成一个可以使用的空间，称为附加阳光间或称附加温室。附加阳光间与房间之间的关系比较灵活，既可用砖石墙间隔，也可用落地窗分开。阳光间白天可向室内供热，晚间可作房间保温层。 屋顶浅池式这种形式是在屋顶修浅水池，利用水池集热蓄热，而后通过屋顶极向室内传热，这种形式仅适用单层房屋。 自然循环式集热部件（空气或水）与采暖房间分开，
4、与特朗勃墙有些相似，这种方式对南山坡上的房屋比较适用。 (3)根据被动式太阳房的功能而分为“太阳暖房”、“太阳冷房”和“太阳能空调房”等。 被动式太阳房是与主动式太阳房相对而言的。太阳能向室内传递不用任何机械动力，不需要专门的蓄热器、热交换器、水泵（或风机）等设备，而是完全由自然的方式（经由辐射、传导和自然对流）进行。为了与主动式太阳房相区别，人们称之为“被动式太阳房”，或简称为“被动房”。 从太阳能热利用的角度被动太阳能供暖系统又可分为五种类型。 a直接受益式(Direct gain)：利用南墙直接照射的太阳房 b集热蓄热墙式(Trombe wall)：利用南墙进行集热蓄热 c综合式(Syn
5、thesize)：即温室和前两种相结合的方式d屋顶集热蓄热式(Thermal storage roofs)：利用屋顶进行集热蓄热 e热虹吸式，又称对流环路式(Convective loops)：利用热虹吸作用进行加热循环 3、被动式太阳房的基本结构 被动式太阳房既然是房屋建筑发展的继续，因此被动式太阳房的组成也和普通房屋一样，由屋盖、围护结构(墙或板)、地面、采光部件、保温系统等部件组成，只是在被动式太阳房中防热御寒所用的能源来自太阳。房屋的各种部件具有双重功能，如窗户在普通房屋中是采光部件，在被动式太阳房中兼有集热作用；墙体是围护部件，在被动式太阳房中兼有蓄热保温、调节室内温度波动的作用；屋
6、顶既有防寒保温作用，同时也兼有吸热集热作用；地面同时兼有蓄热作用。 由于被动式太阳房是集热、蓄热、耗热的综合体，所以它的基本组成系统还应具备“收集”太阳能部件，然后把收集到的热量“储存”、“积蓄”起来，以备使用；再把这些热量进行“分配”使用。当储存的热量不够用时，还要增加“辅助”热量来补充。这些最基本的部分灵活运用于不同的建筑设计中，这些基本结构组成部分包括以下几方面。 (1)太阳能集热器集热器的作用就是收集太阳的热量。主要有两种：利用建筑物本身作集热器，如南向窗户、加玻璃罩的集热墙、玻璃温室等；集热器位于南墙上，它是附加于建筑物上，并独立于建筑物的构件。为什么被动式太阳房的集热件都采用玻璃罩
7、呢?这是因为玻璃有一种特性，它能通过短波(太阳辐射热)而不能透过长波(常温和低温物体表面热辐射)，一旦太阳的辐射热透过玻璃并被此空间的材料吸收，由这些材料再次辐射而产生的热能就不会通过玻璃返回到外面，这种获取热量的过程叫做“温室效应”（或称热箱原理）。在阳光充足的白天，南向大窗可透过阳光，使阳光照射到地板、墙壁上，它们由此吸收了热量，玻璃窗就形成了“温室效应” 。 (2)蓄热体蓄热也是太阳能热利用的关键问题，加强建筑物的蓄热性能是改善被动式太阳房热工性能的重要措施之一，当有日照时，如果房间蓄热性能好（即热容量大），则吸热体可以多吸收和储存一部分多余的太阳热；在无日照时，它又能逐渐地向室内放出热
8、量，因而大大减小室温的波动，同时由于降低了室内平均温度，所以也减少了向室外的散热。根据日本曾对较寒冷的札幌（北纬43）地区一所住宅进行模型模拟计算的结果，由于混凝土蓄热性优于木材，所以采用混凝土地板时，室内的温度波动比采用木地板时要小得多，同时由于前者的平均室温低，所以需要的辅助热能亦减少。 蓄热体可分为两类： 利用热容量随着温度变化而变化的显热材料，如水、石子、混凝土等； 利用其熔解热（凝固热）以及其熔点前后显热的潜热类材料，如芒硝或冰等。 蓄热体应用于太阳能采暖中，应具有下列特性： 蓄热成本低（包括蓄热材料和储存容器）； 单位容积的蓄热量大； 化学性能稳定、无毒、无操作危险，废弃时不会造成
9、公害； 对储存容器无腐蚀作用； 资源丰富，可就地取材； 容易吸热和放热。 (3)分配系统在主动式太阳房中，分配系统是将集热器收集的热量用热水或热空气，通过管道、散热器、地下盘管等传递到采暖房间。而被动式太阳房一般不需要专设分配系统，建筑的墙、地面、天棚等构件储存的热量，以辐射、对流和传导的方式直接传递到采暖房间，自然循环式被动式太阳房则需要风道或水管传送热量。 (4)辅助加热设施这是被动式太阳房不可缺少的组成部分之一，因为被动式太阳房的太阳能保证率不可能达到100%（因为这样也很不经济），所以不仅在连阴天下雪期间，就是正常情况下，为保证室内的设计温度，也需要辅助热源。一般可利用的热源种类很多，如柴油、煤油、煤气、煤炭和电热暖风机等都可作为辅助采暖的能源。 参考文献： 【1】 柳孝图著，建筑物理，中国建筑工业出版社 【2】 丹尼尔-D-希拉著，薛一冰 管振忠等译，太阳能建筑被动式采暖和降温，中国建筑工业出版社