北京机电研究所分房:太阳房是什么?
太阳房是利用太阳能采暖和降温的房子。是一种既可取暖发电,又可去湿降温、通风换气的节能环保住宅。最简便的一种太阳房叫被动式太阳房,建造容易,不需要安装特殊的动力设备。比较复杂一点,使用方便舒适的另一种太阳房叫主动式太阳房。更为讲究高级的一种太阳房,则为空调致冷式太阳房。
“太阳房”一词起源于美国。人们看到用玻璃建造的房子内阳光充足,温暖如春,便形象地称为太阳房。太阳房是直接利用太阳辐射能的重要方面,把房屋看作一个集热器,通过建筑设计把高效隔热材料、透光材料、储能材料等有机地集成在一起,使房屋尽可能多地吸收并保存太阳能,达到房屋采暖目的。太阳房概念与建筑结合形成了“太阳能建筑”技术领域,成为太阳能界和建筑界共同关心的热点。
太阳房可以节约75%—90%的能耗,并具有良好的环境效益和经济效益,成为各国太阳能利用技术的重要方面。在太阳房技术和应用方面欧洲处于领先地位,特别是在玻璃涂层、窗技术、透明隔热材料等方面居世界领先地位。日本已利用这种技术建成了上万套太阳房,节能幼儿园、节能办公室、节能医院也在大力推广,中国也正在推广综合利用太阳能,使建筑物完全不依赖常规能源的节能环保性住宅。在不久的将来,太阳房将造福越来越多的人。
太阳房
太阳房是利用太阳能采暖和降温的房子。人们的生活能耗中,用于采暖和降温的能源占有相当大的比重。特别对于气候寒冷或炎热的地区,采暖和降温的能耗就更大。太阳房既可采暖,也能降温,最简便的一种太阳房叫被动式太阳房,建造容易,不需要安装特殊的动力设备。比较复杂一点,使用方便舒适的另一种太阳房叫主动式太阳房。更为讲究高级的一种太阳房,则为空调致冷式太阳房。
l、被动式太阳房
被动式太阳房主要根据当地气候条件,把房屋建造得尽量利用太阳的直接辐射能,它不需要安装复杂的太阳能集热器。更不用循环动力设备,完全依靠建筑结构造成的吸热、隔热、保温、通风等特性,来达到冬暖夏凉的目的。因此,相对而言,被动靠天,亦即人为的主动调节性差。在冬季遇上连续坏天气时,可能要采用一些辅助能源补助。正常情况下,早、中、晚室内气温差别也很大。但是,对于要求不高的用户,特别是原无采暖条件的农村地区,由于它简易可行,造价不高,人们仍然欢迎。在一些经济发达的国家,如美国、日本和法国,建造被动式太阳房的也不少。中国从七十年代末开始这种太阳房的研究示范,现在已有较大规模的推广,北京、天津、河北、内蒙古、辽宁、甘肃、青海和西藏等地,均先后建起了一批被动式太阳房,各种标准设计日益完善,并开展了国际交流与合作,受到联合国太阳能专家的好评。
被动式太阳房一般分直接受益式和蓄热墙式两种。直接受益式构造最简单,房屋本身就是集热-蓄热器,利用向阳面的大玻璃窗(在严寒地区最好采用双层玻璃)接受日光的直接辐射。房屋地板采取符合吸热的措施,如深色水泥地板或铺砖等。屋顶和墙壁也要作保温处理,如加装泡沫塑料吊顶或护壁,以防止热量散失。夜间要用保温窗帘。蓄热墙式则不完全靠太阳光直接射入室内,而是通过向阳面的蓄热墙将空气加热,并使热风进入室内采暖。夏季则利用蓄热墙起到抽风的作用,加强室内空气对流,达到降温的效果。
蓄热墙的方法是1967年法国国家科学研究中心太阳能研究室主任特朗教教授提出的,国际上一般称为“特朗勃墙”。 后来,在实用中,建筑师米谢尔又做了不少工作,所以也在太阳能界称之为“特朗勃-米谢尔墙”。这种蓄热墙式的太阳房已在许多国家得到推广。我国七十年代末期在甘肃试建这种被动式蓄热墙太阳房,很快受到住户的欢迎,并在此基础上结合中国的建筑特点进行了改进。蓄热墙的工作原理:当阳光辐射到蓄热墙时,先把墙体加热,并在玻璃与墙体之间加热空气。由于热空气比重轻。即形成上升的热气流。通过上风口,热风进入室内采暖。室内底层较凉的空气由下风口自动吸入空气通道。如此不断循环,室内温度则逐渐上升。当夏日时,空气加热后从排风孔排出,打开北面小窗,凉风进入室内,加强了空气对流,使室温得到下降。
我国青海省刚察县泉吉邮电所是一座早期试建的被动式太阳房,一直使用很好。当地海拔3301米,冬季采暖期长达7个月,最冷时气温低到-22℃- 15℃。在不使用辅助能源的情况下,太阳房内的温度一般可维持10℃以上。该房于1979年建成时,造价比当地普通房屋略高,但每年能节省大量采暖用煤,经济上是合算的。
根据我国农村住房的特点,清华大学在北京郊区进行了旧房改太阳房的试验,效果较好。做法是:先对原有房屋的后墙、侧墙和屋顶进行必要的保温处理,然后将南窗下的37坎墙改成当地农民使用低标号37混凝土块砌筑的花墙,表面涂无光黑漆和花纹,外加玻璃-涤纶薄膜透明盖板,并设有活动保温门。这种墙体在日照下能较多地蓄存热量,夜晚把保温门关闭,吸热混凝土块便向室内放热。
2、主动式太阳房
主动式太阳房一般由集热器、传热流体、蓄热器、控制系统及适当的辅助能源系统构成。它需要热交换器、水泵和风机等设备,电源也是不可缺少的。因此这种太阳房的造价较高。但是室温能主动控制,使用也很适宜。在一些经济发达的国家,已建造不少各种类型的主动式太阳房。例如,日本于1956年建造的柳叶太阳房,已运行快30年。该建筑作为私人住宅,建筑面积223米2,集热器为铝制管板型,采暖或降温用的集热器面积98米2,热水用的集热器33米2, 装有两个贮箱的热泵系统。供热时,集热器收集太阳热5℃~ 25℃,通过循环液传送到低温容器,经热泵升温可达到42℃, 并用管道输送到高温贮箱,降温时,热泵用高温贮箱中的水作降温介质,而把冷却了的水贮存于低温贮箱。热泵功率2.2千瓦。蓄热器容量高温为10米3,低温为4米3。日本兴建较多的一种太阳房为八崎式,从1974年以来,八崎试验太阳房竣工,采用具有选择性表面的平板集热器,并配有水-溴化锂吸收式致冷器,建筑面积143米2,采用不锈钢管板式集热器, 集热面积104米2,蓄热器容量6000升,辅助热源为液化石油气。我国北京大兴县建造的一座主动式太阳房是与联邦德国合作的成果,建筑面积314米2,采用平板式集热器,并以天窗直接受益和特朗勃墙相结合,实为主动-被动混合型太阳房,辅助能源采用特制小型燃煤炉。