青海省地區集合住宅被動式太陽能采暖應用略析

摘 要：被動式太陽能采暖技術主要是利用建筑物的朝向、周邊環境的合適條件，巧妙處理建筑物內部構造和外部形體，恰當選擇建筑物的材料和結構，使得建筑物被動接受太陽能供暖。使用被動式太陽能取暖技術的建筑具有建造低廉、施工簡單、效果明顯等優點，成為我國廣大農村利用太陽能的最優選擇。本文結合我國青海地區的氣候環境、地理地形，就該地區的集合住宅建筑中進行被動式太陽能取暖技術設計以及應用進行了詳細闡述。

關鍵詞：集合住宅 太陽能利用 被動式太陽能采暖

中圖分類號：TU7文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2012）09（a）-0044-01

1 集合住宅使用被動式太陽能采暖技術的必要性和可行性

我國青海地區太陽輻射強、日照時間長，而平均氣溫又較低，特別是冬天，平均氣溫在零下幾度，利用充足的太陽能解決青海地區冬天采暖問題就成為必然選擇。建設采用被動式太陽能取暖技術的集合住宅，一是可以大大節省建筑耗能，據測算，節約的幅度在一半以上。二是相當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，保護了居住環境。三是國家近幾年加大了太陽能利用的推廣力度，特別是對一些不發達又有著豐富太陽能的地區加大了技術、資金、人才投入，青海省是重點扶持地區之一。國家建設部在青海的可再生能源建筑示范項目對被動式太陽能采暖技術起到了積極的推廣作用。

2 建筑中被動式太陽能采暖設計的原理

被動式太陽能采暖技術的三大要素是：集熱，蓄熱，保溫。在集合住宅中的采暖設計都是圍繞這三個要素來進行的。

2.1 利用建筑物的自身潛能，合理科學的控制建筑物的熱能流動

要形成舒適的室內環境，保持室內環境相對穩定，就必須控制室內外的熱能流動，一是盡可能多的采集到熱能（主要是太陽能），白天熱能通過輻射、傳導、對流等方式進入到建筑中，建筑獲得充分的熱能。影響到建筑對熱能采集的因素主要有太陽、氣候、風力、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定。影響熱能流出（損失）的因素主要是建筑構造、氣候、周邊風力、濕氣等。三是為了集熱和保溫的最大效果，建筑本身還需要進行熱能的蓄藏。建筑蓄熱能力主要和建筑的結構和材料有關，同時建筑物的周邊氣候等環境也會對儲熱有影響。

2.2 集合住宅被動式太陽能采暖設計的關鍵是要使得建筑物集熱最多，失熱最小，儲熱適當，建筑本身維持適當溫度

最大限度獲取熱能，一是采取有效的太陽能集熱方法，例如采用具有優異性能的太陽能集熱器，加強對集熱器的維護和保養。二是對生成熱科學回收和再利用，采用高性能的熱能回收利用節能設備。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的換氣技術，減小對流和換氣產生的熱損失；建筑墻體選用合適的材料，并采用合適的保溫方法，將傳導和輻射產生的熱損失降到最低。建筑物儲熱主要通過建筑物的儲熱構件和儲熱池來實現。

2.3 自然環境對被動式太陽能建筑的影響

被動式太陽能采暖技術是在適應建筑周邊自然環境的條件下充分發揮建筑自身潛能的一種利用太陽能的技術。因此，在進行集合住宅的太陽能利用設計時要充分考慮到自然環境對建筑的影響。影響建筑對太陽能利用的自然環境因素包括氣候、地形地貌等，例如1）太陽輻射量，2）風。

3 青海地區集合住宅被動式太陽能采暖技術的運用

針對我國青海地區的氣候、地理等自然環境因素以及該地區的社會經濟條件，在青海的集合住宅中積極推廣被動式太陽能采暖技術，取得了較好的經濟、社會效益，下面就該技術在集合住宅上的運用進行說明。

3.1 集合住宅采用的被動式太陽能采暖技術的形式

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

（1）直接受益式。這是被動式采暖技術中最簡單的一種方式，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板，在夏天太陽光照太強烈時便于阻擋其進入室內，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系數，反射太陽遠紅外熱輻射的情形下有效降低傳熱系數，極大提高了玻璃的保溫節能性能。四是在設計時要充分考慮到窗墻比，一般在0.35～0.5之間，比例太大室內空氣對流等會增加熱損失，太小的話不能更好的集熱。

（2）集熱儲熱墻式。這是建筑間接利用太陽能采暖的方式，其形式又依據墻體材料等的不同可以分為：a實體式集熱儲熱墻；b花格式集熱儲熱墻；c水墻式集熱儲熱墻；d相變材料集熱儲熱墻；e快速集熱墻等。青海地區集合住宅主要是采用特隆布墻（實體式集熱儲熱墻的一種改進形式），特隆布墻的墻體一般為混凝土或實心磚，具備良好的集熱儲熱功能，一是儲熱多，可以最大限度獲取、利用太陽能；二是散熱慢，可以盡量延緩晚間室內溫度的下降。在冬天，太陽能透過玻璃蓋板集中在重質墻體并被其儲藏起來，墻體的熱能又通過墻體上下的兩個風口進入到室內的熱循環，同時，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，為了避免室內溫度過高，一般是采用在玻璃蓋板上側設計風口，加快熱能流出，并在特隆布墻在玻璃蓋板一面加裝遮陽設備，可以一定程度上起到降溫作用。

（3）附加陽光間式。附加陽光間式其實是直接受益式和集熱儲熱墻式的組合方式。其設計一般是在建筑的南墻面附建一間玻璃房，同時在南墻上開有一些用來通風的門或窗，并且在墻內裝有儲熱構件。陽光通過陽光間的玻璃投射到墻體，溫室效應的作用下，陽光間的溫度要高于室內溫度，從而起到為室內提供溫度并有效減小室內溫度流出的作用。在冬天，陽光間的熱能通過墻體的開口進入室內循環，保持室內溫度在合適水平。

（4）組合式。組合式是多種被動式采暖技術的結合，以便獲取最好的采暖效果。其中應用廣泛的有太陽墻等。太陽墻采暖系統是目前世界上已經運用的最高效的太陽能集熱和利用技術之一。它采用的是多孔波形的金屬板集熱，并結合了風機在散熱、保溫方面的優勢，顯然，與傳統的玻璃集熱、重質墻儲熱的方式相比，該系統雖然熱能利用率高、能量流動性更好，但其金屬結構、風機散熱，使得建造成本更高，并不適合在青海地區推廣。

4 集合住宅其它的補充采暖技術

為了更好的進行集合住宅的采暖，還可以適當運用其它一些采暖技術作為補充，例如太陽能空調采暖、太陽能熱水輻射等。

參考文獻

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