07被动式太阳能

被动式太阳能|北京林业大学园林学院本科生建筑设计课程||赵辉|北京林业大学园林学院|IntroductiononArchitectureTechnology建筑技术概论“‘古人’一个有价值的实践是对场地的利用，使得凉廊在冬季洒满阳光，在夏季遮蔽于阳光。”莱昂内·巴蒂斯塔·阿尔伯蒂（LeoneBattistaAlberti）摘自其1452年的论文《影响文艺复兴建筑风格的第一座现代建筑作品》历史大约公元50年，罗马人使用玻璃窗为房屋的采暖。玻璃创造了称之为“温室效应”的有效的热循环——太阳房（温室）文艺复兴时期，帕拉迪奥利用许多古典原理，将夏季使用的房间布置在北侧，冬季房间布置在南侧。18世纪，玻璃制造技术提高，应用于贵族的温室。20世纪20年代，玻璃广泛应用于普通建筑。古罗马哈德良宫苑太阳房赖特的雅各布二世住宅南向大面积玻璃在冬季获得热量。6英尺的水平挑檐在夏季遮挡阳光。北向是厚重土墙的隔热层，减少热量散失。北向开小窗，以便夏季通风。石墙和混凝土地板作为蓄热材料，降低白天和夜晚的温度波动。三种被动式太阳能系统直接获取图洛姆（Trombe）保温墙太阳房？1直接获取系统每个朝南的窗户都是一个直接获取太阳能的系统。南向玻璃即允许短波辐射进入，又阻止热量的长波辐射的丧失。建筑内部的蓄热材料吸收白天的短波辐射的热量，在夜晚将热量散发出来。蓄热材料面积和南向玻璃面积的比例非常重要。蓄热材料的厚度在100~150mm实例阿肯色州小石城，1000平方米1表7.7A，南向玻璃窗面积为楼板面积的19%，则在冬天可以利用接受到的太阳能的62%（有夜晚隔热材料）。2南向窗户面积为19%*1000m2=190m23表7.7B，直接暴露在阳光下，每平方米的玻璃需要3平方米的蓄热材料，190m2*3=570m2。其余430m2可以用地毯覆盖。2图洛姆保温墙系统1966年菲利克斯·图洛姆（FelixTrombe）在法国研制了该技术。蓄热墙置于南向的玻璃窗内侧，面对太阳的一侧涂成黑色或深色。图洛姆墙一般厚度在300mm在需要太阳热而不需要太阳光的地方使用。蓄热材料可以是重质的墙体，也可以是水。玻璃外侧有能在晚间封闭的隔热百叶可以提高夜间的保温能力。3太阳房太阳房是一种为建筑物主体采暖而设计的房间，其用途犹如第二起居室。太阳房必须有独立的保温区，与主体房间分开。英国阿尔派思路住宅中新生态城城市管理服务中心改造天津中新生态城，2009-2010设计师：王哲王伯荣山东交通学院图书馆进风口和出风口是窗面积的5%三种系统的比较被动式太阳能系统的朝向朝向在冬季，南向窗吸收的太阳能是东西向窗的3倍；在夏季，则是东西向窗的1/3。南偏东或偏西20°范围内的窗都是可行的。甚至南向东西45°效果也不错。一些特殊情况，正南向不好：1学校，在上午很早就需要采暖，黄昏和夜晚不需要，南偏东30°窗最好。2组合窗的不同部分有不同朝向，可适应特定的情况。如图7.16b，南偏东的直接获取窗可以快速吸收上午的热量，南偏西的图洛姆墙可以储存下午的热量。3在有晨雾或多云地区，宜南偏西开窗。4主要在晚上才有人活动的建筑（如住宅），宜南偏西10°开窗。5为避免邻近建筑或树等形成的遮挡，可采用东或西向窗。平面人的起居活动房间与太阳运行结合。如图遮阳夏季要考虑直射、反射和漫射阳光的遮阳。在炎热和干旱地区，反射热最为突出；在潮湿地区，漫射热占主体。反射板在晴朗的白天，反射板很有效。但窄窗的反射板效果很差（见图7.16c）。蓄热材料相变材料其他被动式采暖系统对流循环系统太阳能采集器产生的热流体（空气或水）被提升到储存区，同时较冷的流体由储存区下沉流入采集器，这种自然对流称为热虹吸流。戴维斯（PaulDavis）住宅坐落在斜坡上。白天，关闭调节阀，住宅下面的热空气采集器加热砾石垫层，储存热量；晚上，打开调节阀，热量从砾石垫层上升流入室内，冷空气下沉流入砾石垫层。屋顶水池水储存在黑色塑料袋中，并放在金属的屋顶平台上。冬季的白天，阳光使水袋变热，热量向下传导，通过顶棚向室内辐射。晚上活动隔热板覆盖水袋。主要问题一是没有行之有效的活动隔热板；二是水的重量以及渗漏；三是水平屋顶在高纬度地区接收的太阳辐射小。屋顶辐射捕捉装置白天打开百叶窗，晚上关闭。斜度=纬度+15°温室传统温室白天过热，晚上太冷。只适合英国、荷兰等天气多云、温和的地区。现代温室的北墙和屋顶是隔热材料，南墙和屋顶安装双层玻璃窗。水桶作为蓄热材料，使用挑檐来遮阳限制夏季过热辐射，在温室的低处和顶部安装有活动通风孔。小结被动式太阳能系统的效率80%取决于朝向，一般南向最佳。尽量扩大南向玻璃窗面积，因为一是白天吸收的热量比晚上散失的多，二是冬天吸收的热量比夏天吸收的多。被动式太阳能采暖系统的基本组成是南向玻璃窗和蓄热材料。三种主要的被动式太阳能系统：直接获取系统图洛姆保温墙系统太阳室系统直接获取系统，窗面积与蓄热墙体的面积比为1:3，应加大蓄热材料的面积而不是厚度。图洛姆保温墙系统的蓄热墙体表面应涂成黑色。因其没有采光，可与窗结合使用。太阳房是白天可作为舒适的起居室，应用蓄热墙与其他房间分开，同时有遮阳和通风设施。END