太陽能改造在鄂北地區(qū)農(nóng)房中的應(yīng)用

楊子江

（湖北工程學(xué)院 新技術(shù)學(xué)院，湖北 孝感432000）

1 農(nóng)房的基本概況及改造措施

孝感地區(qū)某農(nóng)村住房，雙坡屋頂建筑，房屋總寬7.2m，進(jìn)深6.6m，主體一層，局部?jī)蓪樱妶D1。建筑面積71.28m2，建筑體積V0＝320.76m3，屋頂面積F＝72m2，保持立面基本不變，將南向坡屋頂改造成直接收益式太陽房，相應(yīng)構(gòu)造見圖2。充分利用原有建筑的椽木結(jié)構(gòu)（小頭直徑80mm，間距200mm，房間跨度7200mm），設(shè)置1200mm寬的保溫簾，其展開后的布置與卷閘門相似。在離地面1500mm處設(shè)置一絞盤，外表與室外運(yùn)動(dòng)設(shè)施中的圓盤相似，與使用者是老年人的特點(diǎn)相適應(yīng)。在保溫卷簾向陽面設(shè)置3mm厚的金屬板，當(dāng)夏天白天保溫卷簾關(guān)閉時(shí)，金屬板可以顯著提高空氣溫度，增強(qiáng)空氣流動(dòng)。保溫板可以隨金屬板一同卷放。根據(jù)PMV－PPT曲線圖，當(dāng)室溫為30℃時(shí)，氣流速度為3m／s。組合起來時(shí)，人的感覺比室溫為28℃、氣流速度為0m／s時(shí)要舒適。此外，利用房屋本身構(gòu)造，設(shè)置10m2的真空平板熱水器。改造后，對(duì)比房南墻總面積為30.24 m2，窗墻面積比＝18.9／30.24＝0.625。將太陽房從南向坡屋頂改成直接受益式，玻璃幕墻面積5×7.2＝36m2，北墻總面積7.2×4.2＝30.24 m2，窗墻面積比1.8／30.24＝0.06。太陽房和對(duì)比房的圍護(hù)構(gòu)造、傳熱系數(shù)及各部分面積，見表1。

2 太陽房和對(duì)比房的熱負(fù)荷計(jì)算

2.1 房間負(fù)荷系數(shù)計(jì)算公式［1－2］

圖1 農(nóng)房剖面示意圖

圖2 農(nóng)房立面示意圖

表1 太陽房和對(duì)比房的圍護(hù)構(gòu)造、傳熱系數(shù)及各部分面積

式中TCL 為房間總負(fù)荷系數(shù)［KJ／（K·d）］；NCL為房間凈負(fù)荷系數(shù)［KJ／（K·d）］；nb為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的編號(hào)總數(shù)；j為房物各個(gè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的編號(hào)；Aj為圍護(hù)結(jié)構(gòu) 的面積；Kj為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)［W／m2·k］；n為房間的換熱次數(shù)（次／h）為室外空氣密度，可取＝1.2kg／m3；p為當(dāng)?shù)卮髿鈮海↘Pa）；cp為空氣的比定壓熱容（kg·k）；

根據(jù)住宅建筑平面尺寸，可得太陽房的凈負(fù)荷系數(shù) NLC［3］：

表2 月太陽能供暖率SHFM，SHFC，M ，月輔助熱量Qaux，M ，Qaux，c，M計(jì)算表

對(duì)比房的總負(fù)荷系數(shù)TLC：

2.2 計(jì)算太陽房采暖期的節(jié)能率ESFq

計(jì)算采暖期太陽房的輔助熱量Qaux，q：

Qaux，q＝ ∑Qaux，M＝3387＋2027＋373.56＋532＋2572＝8891.6MJ。

計(jì)算采暖期對(duì)比房的輔助熱量 Qaux，c，q：

計(jì)算采暖期太陽房的節(jié)能量△Qaux，q及節(jié)能率ESFq：

節(jié)能率ESFq：

3 結(jié)論

通過對(duì)農(nóng)村傳統(tǒng)雙坡屋頂進(jìn)行太陽能改造，把南向傳統(tǒng)的小圓瓦改造成12mm厚安全玻璃組成的玻璃幕墻，利用原有的椽木加設(shè)了夜間保溫簾，加強(qiáng)對(duì)窗、墻、屋頂構(gòu)件的保溫。對(duì)充分利用太陽能，減少建筑的能耗，有著顯著作用，太陽房的采暖期的節(jié)能率為72.3%。這還是僅僅是完全被動(dòng)式太陽能采暖，利用建筑本身已有的構(gòu)造，完全可以加上主動(dòng)式太陽能輻射熱水采暖系統(tǒng)，這樣，完全可以達(dá)到零能耗建筑的水平，并且加上熱水輻射采暖系統(tǒng)之后，房間本身的熱穩(wěn)定性能也會(huì)提升，更增加了居住的舒適性。

［1］徐占發(fā).建筑節(jié)能技術(shù)實(shí)用手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

［2］李元哲.被動(dòng)式太陽房設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，1993.

［3］羅運(yùn)俊.太陽能應(yīng)用技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.