建筑节能 13期

摘要：如今中国经济发展快速，城市中高楼大厦鳞次栉比，同时建筑的能源消耗也急剧增加。如何降低建筑能耗就成了节约能源、保护环境的迫切需要思考的问题。

关键词：建筑，节能，太阳能

中图分类号：TE08文献标识码： A

太阳能作是可再生清洁能源，替代常规能源在建筑中的综合利用，可以有效解决传统采暖方式中能耗大、能源利用率低的问题。太阳能的利用有两种形式。一种是主动式太阳能。主动式太阳能建筑的采暖方式，和利用常规能源的房屋的采暖系统基本相同，因此所需的费用很大。另一种是被动式太阳能的利用。“被动式太阳能”是指不借助风扇、泵和复杂的控制系统而对太阳能进行收集、贮藏和再分配的系统。被动式太阳能建筑，能够利用房屋的自身构造收集太阳能，同时又有很好的蓄热性能，并保持一定时间内的稳定。所以，它可以满足冬季采暖、夏季隔热、自然通风、调节室内空气的作用。所有这些，不是依靠房屋以外的机械作用，而是依赖房屋本身的形体和巧妙的构造。

一、被动式太阳房按集热形式

（1）直接受益式是被动式太阳房最简单也是最常见的一种。这种方式的太阳房利用南窗直接接收太阳辐射能。太阳辐射通过窗户直接照射到室内地面、墙壁及其它物体上，使它们表面温度升高，通过自然对流换热，部分能量加热室内空气，另一部分能量则储存在地面、墙壁等物体内部，使室内温度维持一定水平。

直接受益式系统中的南窗在有太阳能辐射时起着采集太阳辐射能的作用，而在无太阳辐射的时候则成为散热表面，因此在直接受益系统中，南窗尽量加大的同时，应配置有效的保温隔热措施，如保温窗帘等。

由于直接受益式被动式太阳房热效率较高，但室温波动较大，因此，适用于白天要求升温快的房间或只是白天使用的房间，如教室、办公室、住宅的起居室等。如果窗户有较好的保温措施，也可用于住宅的卧室等房间。

（2）集热蓄热墙式被动式太阳房是间接式太阳能采暖系统。阳光首先照射到置于太阳与房间之间的一道玻璃外罩内的深色储热墙体上，然后向室内供热。

采用集热蓄热墙式被动式太阳房室内温度波动小，居住舒适，但热效率较低，常常和其他形式配合使用如和直接受益式及其附加阳光间式组成各种不同用途的房间供暖形式，可以调整集热蓄热墙的面积，满足各种房间对蓄热要求的不同，这种组合可以适用于各种房间的要求。但玻璃夹层中间容易积灰，不好清理，影响集热效果，且立面涂黑不太美观，推广有一定的局限性。

（3）附加阳光间式被动式太阳房是集热蓄热墙系统的一种发展，将玻璃与墙之间的空气夹层加宽，形成一个可以使用的空间――附加阳光间。这种系统其前部阳光间的工作原理和直接受益式系统相同，后部房间的采暖方式则雷同与集热蓄热墙式。

附加阳光间式被动式太阳房一般与直接受益式配合使用。但投资较高，不易采取保温措施，可用于有条件的起居门厅、公共建筑的大厅等房间，但不易大面积采用。

（4）屋顶池式太阳房兼有冬季采暖和夏季降温两种功能，适合冬季不属寒冷，而夏季较热的地区。用装满水的密封塑料袋作为储热体，置于屋顶顶棚之上，其上设置可水平推拉开闭的保温盖板。冬季白天晴天时，将保温板敞开，让水袋充分吸收太阳辐射热，水袋所储热量，通过辐射和对流传至下面房间。夜间则关闭保温板，阻止向外的热损失。夏季保温盖板启闭情况则与冬季相反。白天关闭保温盖板，隔绝阳光及室外热空气，同时用较凉的水袋吸收下面房间的热量，使室温下降；夜晚则打开保温盖板，让水袋冷却。保温盖板还可根据房间温度、水袋内水温和太阳辐照度，进行自动调节启闭。

二、被动式太阳能系统运作原理

从简单的知识可以懂得，一般情况下，热能是从高温物体传递到低温物体，直到温度差消失。为了使热能分布到整个居住空间，被动式太阳能房屋设计采用了热传导、对流、热辐射和热容的热传递和蓄热机制。

三、被动式太阳能房屋设计的五要素

（1）采光口：允许阳光射入的玻璃窗便是典型的采光口。一般来说，采光口与正南方的角度不应超过30度，而且在采暖季节中早上9点至下午3点间不被其他建筑或大叔遮蔽阳光

（2）吸热体：吸热体的坚固深色表面就是太阳能吸收器。这个吸热表面可以是砌体墙、地板、分隔物或储水容器，吸热表面必须放置在太阳辐射经过的路径上。

（3）蓄热体：蓄热体能够储存由太阳能产生的热能。吸热器和蓄热体往往都是合为一体的，区别在于吸热器是指暴露在太阳辐射下的吸热表面，而蓄热体是指表面下的蓄热物质。

（4）热能分配：指热能从蓄热体传递到室内各个部分的发式。一个严格的被动式太阳能设计应该只采用三种天然的热传递方式，即热传导、对流和热辐射。有些情况下，会使用风扇、管道和送风机来促进热能的再分配。

（5）调节器：悬挑的屋顶能够遮蔽夏季烈日。其他用于避免温度过高或过低的装置还包括电子传感器、可控制的排风设备、百叶窗和遮阳篷。

这五个要素构成了一个完整的被动式太阳能房屋设计。每个要素都体现其独立的功能，但五个要素联合起来才能确保设计的成功

四、被动式太阳能建筑的建造条件

（1）太阳能资源必须丰富，要考虑当地的气象条件、冬季日照时间、太阳辐射强度等；

（2）要有足够的空旷场地，南向没有遮挡物；

（3）东西应有足够的长度，因为太阳房为了多得阳光，需要大开间、小进深。

被动式太阳能建筑是一种经济、有效地利用太阳能采暖的建筑，是太阳能热利用的一个重要领域，具有重要的经济效益和社会效益。被动式太阳能建筑使人们有意识地利用太阳能，因而它的节能意识强烈、节能效果突出。