青海省地區(qū)集合住宅被動(dòng)式太陽(yáng)能采暖應(yīng)用略析

摘 要：被動(dòng)式太陽(yáng)能采暖技術(shù)主要是利用建筑物的朝向、周邊環(huán)境的合適條件，巧妙處理建筑物內(nèi)部構(gòu)造和外部形體，恰當(dāng)選擇建筑物的材料和結(jié)構(gòu)，使得建筑物被動(dòng)接受太陽(yáng)能供暖。使用被動(dòng)式太陽(yáng)能取暖技術(shù)的建筑具有建造低廉、施工簡(jiǎn)單、效果明顯等優(yōu)點(diǎn)，成為我國(guó)廣大農(nóng)村利用太陽(yáng)能的最優(yōu)選擇。本文結(jié)合我國(guó)青海地區(qū)的氣候環(huán)境、地理地形，就該地區(qū)的集合住宅建筑中進(jìn)行被動(dòng)式太陽(yáng)能取暖技術(shù)設(shè)計(jì)以及應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

關(guān)鍵詞：集合住宅 太陽(yáng)能利用 被動(dòng)式太陽(yáng)能采暖

中圖分類號(hào)：TU7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2012）09（a）-0044-01

1 集合住宅使用被動(dòng)式太陽(yáng)能采暖技術(shù)的必要性和可行性

我國(guó)青海地區(qū)太陽(yáng)輻射強(qiáng)、日照時(shí)間長(zhǎng)，而平均氣溫又較低，特別是冬天，平均氣溫在零下幾度，利用充足的太陽(yáng)能解決青海地區(qū)冬天采暖問題就成為必然選擇。建設(shè)采用被動(dòng)式太陽(yáng)能取暖技術(shù)的集合住宅，一是可以大大節(jié)省建筑耗能，據(jù)測(cè)算，節(jié)約的幅度在一半以上。二是相當(dāng)程度上減少了其他能源的使用，例如煤炭、天然氣等，有效降低了二氧化碳的排放，保護(hù)了居住環(huán)境。三是國(guó)家近幾年加大了太陽(yáng)能利用的推廣力度，特別是對(duì)一些不發(fā)達(dá)又有著豐富太陽(yáng)能的地區(qū)加大了技術(shù)、資金、人才投入，青海省是重點(diǎn)扶持地區(qū)之一。國(guó)家建設(shè)部在青海的可再生能源建筑示范項(xiàng)目對(duì)被動(dòng)式太陽(yáng)能采暖技術(shù)起到了積極的推廣作用。

2 建筑中被動(dòng)式太陽(yáng)能采暖設(shè)計(jì)的原理

被動(dòng)式太陽(yáng)能采暖技術(shù)的三大要素是：集熱，蓄熱，保溫。在集合住宅中的采暖設(shè)計(jì)都是圍繞這三個(gè)要素來(lái)進(jìn)行的。

2.1 利用建筑物的自身潛能，合理科學(xué)的控制建筑物的熱能流動(dòng)

要形成舒適的室內(nèi)環(huán)境，保持室內(nèi)環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定，就必須控制室內(nèi)外的熱能流動(dòng)，一是盡可能多的采集到熱能（主要是太陽(yáng)能），白天熱能通過輻射、傳導(dǎo)、對(duì)流等方式進(jìn)入到建筑中，建筑獲得充分的熱能。影響到建筑對(duì)熱能采集的因素主要有太陽(yáng)、氣候、風(fēng)力、濕氣。二是盡可能的減少熱能的流出，以維持建筑晚間氣溫的穩(wěn)定。影響熱能流出（損失）的因素主要是建筑構(gòu)造、氣候、周邊風(fēng)力、濕氣等。三是為了集熱和保溫的最大效果，建筑本身還需要進(jìn)行熱能的蓄藏。建筑蓄熱能力主要和建筑的結(jié)構(gòu)和材料有關(guān)，同時(shí)建筑物的周邊氣候等環(huán)境也會(huì)對(duì)儲(chǔ)熱有影響。

2.2 集合住宅被動(dòng)式太陽(yáng)能采暖設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是要使得建筑物集熱最多，失熱最小，儲(chǔ)熱適當(dāng)，建筑本身維持適當(dāng)溫度

最大限度獲取熱能，一是采取有效的太陽(yáng)能集熱方法，例如采用具有優(yōu)異性能的太陽(yáng)能集熱器，加強(qiáng)對(duì)集熱器的維護(hù)和保養(yǎng)。二是對(duì)生成熱科學(xué)回收和再利用，采用高性能的熱能回收利用節(jié)能設(shè)備。要將建筑物熱損失降至最小程度，建筑要具有良好的氣密性并采用先進(jìn)的換氣技術(shù)，減小對(duì)流和換氣產(chǎn)生的熱損失；建筑墻體選用合適的材料，并采用合適的保溫方法，將傳導(dǎo)和輻射產(chǎn)生的熱損失降到最低。建筑物儲(chǔ)熱主要通過建筑物的儲(chǔ)熱構(gòu)件和儲(chǔ)熱池來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.3 自然環(huán)境對(duì)被動(dòng)式太陽(yáng)能建筑的影響

被動(dòng)式太陽(yáng)能采暖技術(shù)是在適應(yīng)建筑周邊自然環(huán)境的條件下充分發(fā)揮建筑自身潛能的一種利用太陽(yáng)能的技術(shù)。因此，在進(jìn)行集合住宅的太陽(yáng)能利用設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮到自然環(huán)境對(duì)建筑的影響。影響建筑對(duì)太陽(yáng)能利用的自然環(huán)境因素包括氣候、地形地貌等，例如1）太陽(yáng)輻射量，2）風(fēng)。

3 青海地區(qū)集合住宅被動(dòng)式太陽(yáng)能采暖技術(shù)的運(yùn)用

針對(duì)我國(guó)青海地區(qū)的氣候、地理等自然環(huán)境因素以及該地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件，在青海的集合住宅中積極推廣被動(dòng)式太陽(yáng)能采暖技術(shù)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益，下面就該技術(shù)在集合住宅上的運(yùn)用進(jìn)行說明。

3.1 集合住宅采用的被動(dòng)式太陽(yáng)能采暖技術(shù)的形式

被動(dòng)式太陽(yáng)能采暖技術(shù)的主要形式有：1）直接受益式；2）集熱儲(chǔ)熱墻式；3）附加陽(yáng)光間式；4）組合式等。其中后面三種方式都是間接式利用太陽(yáng)能技術(shù)。

（1）直接受益式。這是被動(dòng)式采暖技術(shù)中最簡(jiǎn)單的一種方式，也是非常符合普通房屋的形式，只要是裝有大面積南向玻璃門的房間都可以改造成直接受益式太陽(yáng)能房。一是要有足夠大的南向玻璃窗，并配備保溫窗簾。二是玻璃窗扇密封性能足夠好，減少熱能損失。三是窗戶需要有遮陽(yáng)板，在夏天太陽(yáng)光照太強(qiáng)烈時(shí)便于阻擋其進(jìn)入室內(nèi)，冬天還可以起到良好的保溫效果。四是選取合適的玻璃，例如低輻射玻璃膜玻璃就可以在降低遮陽(yáng)系數(shù)，反射太陽(yáng)遠(yuǎn)紅外熱輻射的情形下有效降低傳熱系數(shù)，極大提高了玻璃的保溫節(jié)能性能。四是在設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮到窗墻比，一般在0.35～0.5之間，比例太大室內(nèi)空氣對(duì)流等會(huì)增加熱損失，太小的話不能更好的集熱。

（2）集熱儲(chǔ)熱墻式。這是建筑間接利用太陽(yáng)能采暖的方式，其形式又依據(jù)墻體材料等的不同可以分為：a實(shí)體式集熱儲(chǔ)熱墻；b花格式集熱儲(chǔ)熱墻；c水墻式集熱儲(chǔ)熱墻；d相變材料集熱儲(chǔ)熱墻；e快速集熱墻等。青海地區(qū)集合住宅主要是采用特隆布?jí)Γ▽?shí)體式集熱儲(chǔ)熱墻的一種改進(jìn)形式），特隆布?jí)Φ膲w一般為混凝土或?qū)嵭拇u，具備良好的集熱儲(chǔ)熱功能，一是儲(chǔ)熱多，可以最大限度獲取、利用太陽(yáng)能；二是散熱慢，可以盡量延緩?fù)黹g室內(nèi)溫度的下降。在冬天，太陽(yáng)能透過玻璃蓋板集中在重質(zhì)墻體并被其儲(chǔ)藏起來(lái)，墻體的熱能又通過墻體上下的兩個(gè)風(fēng)口進(jìn)入到室內(nèi)的熱循環(huán)，同時(shí)，玻璃蓋板和墻體之間的空氣又能較好地阻止熱能的向外流出。在夏天，為了避免室內(nèi)溫度過高，一般是采用在玻璃蓋板上側(cè)設(shè)計(jì)風(fēng)口，加快熱能流出，并在特隆布?jí)υ诓Ａw板一面加裝遮陽(yáng)設(shè)備，可以一定程度上起到降溫作用。

（3）附加陽(yáng)光間式。附加陽(yáng)光間式其實(shí)是直接受益式和集熱儲(chǔ)熱墻式的組合方式。其設(shè)計(jì)一般是在建筑的南墻面附建一間玻璃房，同時(shí)在南墻上開有一些用來(lái)通風(fēng)的門或窗，并且在墻內(nèi)裝有儲(chǔ)熱構(gòu)件。陽(yáng)光通過陽(yáng)光間的玻璃投射到墻體，溫室效應(yīng)的作用下，陽(yáng)光間的溫度要高于室內(nèi)溫度，從而起到為室內(nèi)提供溫度并有效減小室內(nèi)溫度流出的作用。在冬天，陽(yáng)光間的熱能通過墻體的開口進(jìn)入室內(nèi)循環(huán)，保持室內(nèi)溫度在合適水平。

（4）組合式。組合式是多種被動(dòng)式采暖技術(shù)的結(jié)合，以便獲取最好的采暖效果。其中應(yīng)用廣泛的有太陽(yáng)墻等。太陽(yáng)墻采暖系統(tǒng)是目前世界上已經(jīng)運(yùn)用的最高效的太陽(yáng)能集熱和利用技術(shù)之一。它采用的是多孔波形的金屬板集熱，并結(jié)合了風(fēng)機(jī)在散熱、保溫方面的優(yōu)勢(shì)，顯然，與傳統(tǒng)的玻璃集熱、重質(zhì)墻儲(chǔ)熱的方式相比，該系統(tǒng)雖然熱能利用率高、能量流動(dòng)性更好，但其金屬結(jié)構(gòu)、風(fēng)機(jī)散熱，使得建造成本更高，并不適合在青海地區(qū)推廣。

4 集合住宅其它的補(bǔ)充采暖技術(shù)

為了更好的進(jìn)行集合住宅的采暖，還可以適當(dāng)運(yùn)用其它一些采暖技術(shù)作為補(bǔ)充，例如太陽(yáng)能空調(diào)采暖、太陽(yáng)能熱水輻射等。

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