被動式太陽房使用管理：小康家園建設篇簡介

出版說明

1.農村推廣太陽能建筑是實施節(jié)能建筑最有效的措施

2.被動式太陽房的機種類型

3.被動式太陽房構件

4.農業(yè)太陽房需增加輔助熱源

5.被動式太陽房的使用與管理

本套書系緊緊圍繞建設社會主義新農村的內涵，在內容上，分農業(yè)生產新技術、新型農民培訓、鄉(xiāng)村民主管理、農村政策法律、農村能源環(huán)境、農業(yè)基礎建設、小康家園建設、鄉(xiāng)村文化生活、農村衛(wèi)生保健、鄉(xiāng)村幼兒教育等板塊；在出版形式上，將手冊式、問答式、圖說式與掛圖、光盤相結合；在運作方式上，按社會主義新農村發(fā)展的階段性，分期分批實施；在讀者對象上，依據廣大農村讀者的文化水平和閱讀習慣，分別推出適合廣大農民、農技人員和鄉(xiāng)村干部三個層次的讀本。整套書系內容通俗易懂，圖文并茂，突出科學性、針對性、實用性和趣味性，力求用新技術、新內容、新形式，開拓服務的新境界。

本冊是建設社會主義新農村書系之小康家園建設篇中一冊，主要講解了省柴節(jié)煤灶炕的技術知識。

國外被動式太陽房多由建筑師自行設計和建造,已建的被動式太陽房種類繁多，尚無統(tǒng)一的設計標準。各種資料上對被動式太陽房的分類方法也不相同。

如果從對太陽熱能利用的角度來區(qū)分，被動式太陽房大致可分為下述五種典型型式：1.利用南窗直接接受太陽輻射能的被動式太陽房（直接受益式）（右圖a,b）；2.利用南墻進行集熱和蓄熱的被動式太陽房（集熱蓄熱墻式（Trombe墻））（右圖c,d）；3.混合式被動太陽房（組合式）（右圖e,f）；4.利用屋頂進行集熱和蓄熱的被動式太陽房（屋頂集熱蓄熱式）（右圖g）；5.利用熱虹吸作用(自然循環(huán))的被動式太陽房（對流環(huán)路式（集熱墻式））（右圖h）。

但是應該指出，目前被動式太陽房主要用來解決冬季的采暖問題，很多國家對它進行了多方面的試驗并逐步過渡到實用階段；至于如何利用被動技術解決夏季的降溫問題困難還比較多，尚處于探索階段。只有第四種利用屋頂進行集熱蓄熱的型式，采取一定的措施后，才能有降溫作用 。

被動式太陽房直接受益式

直接受益式太陽房是讓太陽光通過透光材料直接進入室內的采暖形式，是被動式太陽能采暖中和普通房差別最小的一種太陽房。該類太陽房升溫快、構造簡單、建筑形式美觀、熱效率較高、造價低且管理方便。但如果設計不當，很容易引起室溫日波動大，白天溫度較高，晚上較低，舒適性差，輔助能耗增多；此外，白天室內的眩光問題不容易解決，僅適用于綜合氣象因數值SDM大于20的地區(qū)。因此，直接受益式適宜建于氣候比較溫和的地區(qū)，用于寒冷地區(qū)效果較差。適用于白天要求升溫快的房間或只是白天使用的房間，如商店、學校、辦公室、住宅的起居室等。若窗戶有較好的保溫措施，也可用于住宅的臥室等房間 。

以拉薩市拉薩市直接受益式太陽房設計為例，南向窗墻面積比的提高有利于獲得較高的室內平均溫度，但是需要注意晝夜溫差的問題。拉薩市南向房間進深增大會引起南北向房間室內平均溫度的降低。在保證窗墻比不變的條件下，增大建筑開間不會引起室內平均溫度的變化，但是室內溫度波動明顯變大。外墻保溫性能的改善能有效改進南北向房間的室內平均溫度。外窗熱工性能有效改善南北向房間的室內熱環(huán)境，良好的外窗熱工性能能夠提高南北向房間室內平均溫度，同時降低室內溫度波動。圍護結構良好的蓄熱性能對維持室內熱穩(wěn)定有顯著的作用。在居住建筑設計時應盡量選擇厚重材質 。

被動式太陽房集熱蓄熱墻式（Trombe墻）

實體式集熱蓄熱墻式與直接受益式相比具有較好的蓄熱能力。水墻式集熱蓄熱墻運行管理相對麻煩，我國較少采用。相變材料蓄熱墻式與水墻式的結構形式相似，只是蓄熱物質采用的是相變材料而不是水，目前的主要問題是相變材料的相變溫度和相變時間難以隨房間采暖需要進行有效控制，技術未完全成熟，而且施工較復雜，造價較高，目前國內還很少應用?；ǜ袷郊療嵝顭釅蛯嶓w式集熱蓄熱墻的主要區(qū)別是前者墻體上遍布了通風孔。采用集熱蓄熱墻式被動式太陽房室內溫度波動小，居住舒適，但熱效率較低，常和其他形式配合使用，可以調整集熱蓄熱墻的面積，滿足各種房間對蓄熱的不同要求，但結構復雜，玻璃夾層中間易積灰，不好清理，影響集熱效果，且成本高，立面顏色較深，外形不太美觀，推廣有一定的局限性 。

集熱蓄熱墻式被動太陽能建筑的理論研究主要包括穩(wěn)態(tài)理論研究和動態(tài)理論研究。目前以穩(wěn)態(tài)研究居多，主要是由于穩(wěn)態(tài)理論研究在條件上可以一定程度的簡化，獲取更直觀的數學模型，便于計算。而動態(tài)理論研究的模型計算量大，手工完成較困難，采用計算機動態(tài)模擬時，受外界環(huán)境因素影響明顯，計算結果與實際存在較大誤差 。

目前，集熱蓄熱墻式被動太陽能建筑的研究熱點主要集中在百葉式集熱蓄熱墻、多孔式集熱蓄熱墻、熱管式集熱蓄熱墻和花格式集熱蓄熱墻等類型 。

百葉式集熱蓄熱墻是在傳統(tǒng)Trombe墻的空氣夾層懸掛可翻轉的百葉窗簾，如圖2所示。窗簾的葉片一面涂有高吸收率涂層，一面涂有高反射率涂層。視覺效果上，百葉式集熱蓄熱墻使建筑外墻更加美觀，同時，任意角度翻轉可提高墻體的集熱效果。運行原理是：夏季，關閉室內出風口，開啟室內進風口和室外出風口，將涂有高反射率涂層的百葉窗簾葉片外翻，提高可見光的反射率，減少南墻得熱量，防止室內溫度過高，如圖2a所示；冬季白天，關閉室外出風口，開啟室內進風口和出風口，將涂有高吸收率涂層的葉片外翻，提高太陽輻射吸收率，通過對流和導熱的方式將熱量傳送至室內，提高室內溫度，如圖2b所示；夜間，關閉室內進、出風口，閉合的百葉簾將空氣夾層分為兩個空氣窄層，抑制對流，增加墻體熱阻，降低室內向室外環(huán)境損失的熱量，減少室內溫度下降速率，如圖2c所示。

多孔式集熱蓄熱墻主要有兩種形式：一是在集熱蓄熱墻內添加多孔介質；二是在南墻外表面安裝涂有選擇性涂層的多孔金屬板。多孔式集熱蓄熱墻能夠最大限度地將太陽能轉化為熱能，加熱后的空氣在浮升力和風機作用下流入室內，提高室內溫度，同時置換室內空氣，起到通風換氣的作用 。

熱管式集熱蓄熱墻是將熱管布置在被動式太陽能墻體中用于供暖，具有傳熱速度快、熱能利用率高等特點。其工作原理為：在蒸發(fā)段，工作液吸熱后由液態(tài)轉為蒸汽態(tài)，在壓力差作用下通過內腔進入冷凝段，將熱量傳遞給冷源，并凝固為液態(tài)；在重力作用下工作液回流至蒸發(fā)段，進而完成熱量的傳遞 。

被動式太陽房屋頂集熱蓄熱式

屋頂集熱蓄熱式有兩種設計方案，即使用充滿水的塑料袋或相變儲熱材料。這種太陽房在冬季采暖負荷不高而夏季又需要降溫的情況下使用比較適宜。但由于屋頂需要有較強的承載能力，隔熱蓋的操作也比較麻煩，目前實際中應用較少 。

集熱蓄熱屋頂是將平屋頂或坡屋頂的南向坡面做成集熱蓄熱墻形式，其主要結構由外到內依次為：玻璃蓋板，空氣夾層、涂有吸熱材料且開有通風孔的重質屋頂。目前，南向集熱蓄熱墻主要依靠熱壓作用帶動空氣循環(huán)流動加熱室內空氣。但由于屋頂豎向高差較小，熱壓作用不明顯，為克服上述缺點并改善對流換熱性能，在出風口位置安裝小型軸流風機，使夾層空氣在玻璃蓋板和重質屋頂之間以強迫對流的方式進行流動，提高供熱效率。集熱蓄熱屋頂太陽房物理模型如圖所示 。

被動式太陽房附加陽光間式

與集熱蓄熱墻式相比，附加陽光間增加了地面作為集熱蓄熱體；與直接受益式相比，附加陽光間式的采暖房間溫度波動和眩光程度得到有效降低。陽光間不僅起到了減少風沙侵入、集熱保溫的作用，而且還可以作為白天休息活動場所和溫室花房，容易和整個建筑融為一體。這種太陽房適用于民用住宅，越來越受到人們的重視，成為一種適合村鎮(zhèn)地區(qū)建設的被動式太陽房。附加陽光間式被動式太陽房一般與直接受益式配合使用，但投資較高，不易采取保溫措施，可用于有條件的起居室門廳、公共建筑的大廳等房間，不宜大面積采用 。

附加陽光間式太陽房是由直接受益式和儲熱墻相結合的太陽房形式。建筑物由被儲熱墻隔開的兩個受熱區(qū)域組成：一是直接受益式陽光間，一是間接被加熱的空間。陽光透過玻璃窗一部分直接照射在采暖房間，一部分被陽光間的地面和公共墻吸收，通過熱空氣循環(huán)和熱傳導進入采暖房間，起到太陽能供暖作用。由于陽光間的設計易和整個房屋的建筑設計融為一體，因此這種太陽房越來越受到人們的關注 。

被動式太陽房對流環(huán)路式（集熱墻式）

對流環(huán)路式集熱墻接受陽光后升溫較快，白天向室內供熱較多，較適合于白天使用的房間，如教室、辦公室、醫(yī)院門診部等。對流環(huán)路卵石床蓄熱式（熱虹吸式）太陽房性能很好，但投資較大，目前也較少應用 。

集熱墻式太陽房的采暖效果好壞由熱對流現象的好壞來決定，而熱對流的好壞則由集熱氣隙中空氣上下兩端的溫差和空氣流動的阻力來決定。所以，在設計中可以有以下幾條原則：1.盡量增加集熱墻高度，以增大空氣的溫差。2.在結構允許條件下，盡可能使上、下對流化分別設置在集熱墻的最頂端和最下端。3.上、下對流口的總面積應相等。除此之外，太陽房的氣隙厚薄，集熱墻厚度和對流孔尺寸等主要結構參數尚須根據外界條件來具體確定 。

被動式太陽房組合式

以上幾種基本類型都有各自的獨特之處。通常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)。不同的采暖方式結合使用，就可形成互為補充、更為有效的被動式太陽能采暖系統(tǒng) 。

目前，太陽能利用系統(tǒng)的研究日益深化，為今后太陽房的建造開辟了更廣闊的前景。如美國麻省理工學院新型被動式太陽能建筑、熱二極管集熱板等 。

內容介紹

《"十二五"國家重點圖書出版規(guī)劃·新農村建設小康家園叢書:新農村農業(yè)設施建設實用技術圖集》為新農村農業(yè)設施實用技術圖集，內容包括大柵與溫室、果蔬與谷物儲存設施、畜禽與水產養(yǎng)殖設施以及廢棄物處理設施的方案設計圖?！?十二五"國家重點圖書出版規(guī)劃·新農村建設小康家園叢書:新農村農業(yè)設施建設實用技術圖集》的核心內容是環(huán)境安全型植物栽培溫室和畜禽養(yǎng)殖場地，全書技術方案以圖示為主，分類明確，通俗易懂，為農業(yè)設施技術人員和栽培養(yǎng)殖專業(yè)戶以及廣大農民朋友提供技術參考。