太陽(yáng)能利用被動(dòng)式太陽(yáng)能建筑.ppt

第十章： 太陽(yáng)能利用,水墻,水的比熱是4.18X103J/(kgK)，其他一般建筑材料 如磚，混凝土，土坯，木材等比熱都在水的比熱的1/5 左右，故用同質(zhì)量的水貯熱比其他材料貯存的熱量多， 反過(guò)來(lái)要貯存一定的熱量，所用水比其他材料重量輕， 這就是引起人們研究，發(fā)展水墻的主要原因。,發(fā)展水墻的原因何在？,水墻太陽(yáng)能房示意圖,如圖是早在20世紀(jì)70年代美國(guó)steve bear住房試驗(yàn)的水墻太陽(yáng)能房。 水盛于鋼桶內(nèi)，外表有黑色吸熱層，放在向陽(yáng)單層玻璃窗后。玻璃窗 外設(shè)有隔熱蓋板，冬季白天放平可作為反射板，將太陽(yáng)輻射能反射到 鋼桶水墻上去，增加吸收熱，冬夜則關(guān)上，減少熱損失。夏季則相反， 白天關(guān)上以減少進(jìn)熱，晚上打開(kāi)，以便向外輻射降溫。,關(guān)于水墻的尺寸，顏色及材料的選擇： 1.尺寸：一般水墻的容積可按太 陽(yáng)房的窗的玻璃面積乘以30cm左右來(lái) 進(jìn)行估算。 2.顏色：水墻容器表面的顏色以 黑色最好，藍(lán)色和紅色容器的吸熱能 力比黑色容器分別少5%-9%。 3.材料一般可用金屬和玻璃鋼制 成。容器表面常做成螺紋的圓柱體， 以增加剛度。,水幕太陽(yáng)能墻:擺脫對(duì)空調(diào)的依賴(lài),畫(huà)面左側(cè)為設(shè)置了循環(huán)流水系統(tǒng)的玻璃外墻，右側(cè)為太陽(yáng)能外墻，墻上鋪滿鮮花和綠植,世博園阿爾薩斯案例館的水幕玻璃,位于浦西世博園“城市最佳實(shí)踐區(qū)”一角的阿爾薩斯案例館，被青枝綠葉覆蓋著，但這棟建 筑最新奇的不是綠墻，而是“水幕太陽(yáng)能墻”?！皦w”包括三個(gè)層面，外層為太陽(yáng)能電板和 第一層玻璃，中間層為密閉艙，第三層為水幕玻璃。水幕太陽(yáng)能墻向世人展示了一種建筑 本身具有的氣候調(diào)節(jié)機(jī)制，尤其適用于冬冷夏熱的地區(qū)。阿爾薩斯案例的原型是法國(guó)阿爾 薩斯布克斯韋爾中學(xué)的太陽(yáng)墻，在當(dāng)?shù)刂饕獞?yīng)用于冬季供暖。但考慮到上海夏季高溫潮濕 的氣候特點(diǎn)，這一走進(jìn)“城市最佳實(shí)踐區(qū)”的案例又增添了夏季功能。太陽(yáng)能水幕墻夏天運(yùn) 行時(shí)，密閉艙會(huì)打開(kāi)。密閉艙中的空氣和沿著立面往下流的水幕相連，加上太陽(yáng)能墻產(chǎn)生 的陰影，起到給建筑降溫的效果。利用太陽(yáng)能水幕墻的原理，可以在夏季有效降低室內(nèi)溫 度，在冬季補(bǔ)充室內(nèi)溫度，極大地降低對(duì)空調(diào)的依賴(lài)。常規(guī)空調(diào)是不是不夠綠色環(huán)保？能 否讓建筑具有自動(dòng)調(diào)溫功能？在2010年上海世博會(huì)上，來(lái)自法國(guó)阿爾薩斯的案例給出了一 個(gè)肯定的答案。,充水墻,前面講的水墻是用鋼桶或鋼管或塑料管盛水作為儲(chǔ)熱物質(zhì)，與現(xiàn)砌特朗伯墻比，其優(yōu)點(diǎn)是，第一次投資減少，體積一定時(shí)儲(chǔ)熱容量較多，同時(shí)，采用較大的體積可能提高太陽(yáng)能對(duì)年需熱量供應(yīng)的百分比。缺點(diǎn)是維修費(fèi)較高，向墻內(nèi)側(cè)傳熱的延遲性較小，這是由于水有對(duì)流的緣故，致使室內(nèi)溫度較實(shí)心墻體時(shí)波動(dòng)更大。 為了獲取實(shí)心墻與沖水墻兩者的優(yōu)點(diǎn)，研究人員進(jìn)行了大量試驗(yàn)。最終確定采用總尺寸為1200mm2400mm250mm的混凝土水箱，箱壁厚為50mm，水盛在箱內(nèi)密封塑料袋內(nèi)，這種水墻稱(chēng)為特朗伯墻。有的設(shè)計(jì)者認(rèn)為，將來(lái)這種墻應(yīng)再厚些增大儲(chǔ)熱量，以便在長(zhǎng)時(shí)陰云天氣時(shí)保持墻體溫度。 能適合這種設(shè)想的一種做法是，采用預(yù)制混凝土空心板作為載水墻，水就盛在裝于板空腔內(nèi)的薄塑料管里。有一種空腔直徑250mm，厚300mm的板，差不多占?jí)w積的一般都是水，與實(shí)心混凝土墻比，儲(chǔ)熱容量增加了約50%，比用混凝土墻空腔造價(jià)要少，又由于斷面50%是混凝土，故比金屬管沖水墻傳熱過(guò)墻的時(shí)間延遲較長(zhǎng)，墻內(nèi)側(cè)溫度波動(dòng)較小。由于儲(chǔ)熱容量增大，就能從太陽(yáng)能獲取更多需要的熱量。 這種設(shè)想還需從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面進(jìn)一步研究，混凝土技術(shù)方面可能存在的問(wèn)題是，外側(cè)表面與其相鄰的混凝土水內(nèi)表面之間會(huì)產(chǎn)生較陡的溫度梯度，最大溫度可能達(dá)到33度?？傊@種設(shè)想很值得進(jìn)一步研究。,附加陽(yáng)光間,附加陽(yáng)光間屬一種多功能的房間，除了可作為一種集熱設(shè)施外，還可以用來(lái)作為 休息、娛樂(lè)、養(yǎng)花、養(yǎng)魚(yú)等的空間，是寒冬季節(jié)讓人們有如置身于大自然中的一種室 內(nèi)環(huán)境，也是為其毗連的房間供熱的一種有效設(shè)施。,利用附加陽(yáng)光間獲得太陽(yáng)能,附加陽(yáng)光間除最好能在墻面全部設(shè)置玻璃外，還應(yīng)在毗連主房坡頂部分加設(shè)傾斜的玻璃。這樣做可以大大增加集熱量，但傾斜部分的玻璃擦洗比較困難。另外，當(dāng)夏季時(shí)，如無(wú)適當(dāng)?shù)母魺岽胧?，?yáng)光間內(nèi)的氣溫往往將變得過(guò)高。當(dāng)冬季時(shí)，由于玻璃墻的保溫能力非常差，如無(wú)適當(dāng)?shù)母郊颖卦O(shè)施，則日落后的室內(nèi)氣溫將會(huì)大幅度地下降。以上這些問(wèn)題，必須在設(shè)計(jì)之前充分考慮，并應(yīng)提出解決這些問(wèn)題的具體措施。,附加陽(yáng)光間有以下優(yōu)點(diǎn)： 有附加陽(yáng)光間的年度熱損失只相當(dāng)于無(wú)該陽(yáng)光間的年度熱損失的一半； 附加陽(yáng)光間的管理比特朗伯墻簡(jiǎn)單； 可以種花卉、果樹(shù)，成為毗連種植溫室，同時(shí)還可曬衣物； 開(kāi)闊視野，舒暢心情； 夏季可開(kāi)創(chuàng)通風(fēng)，并設(shè)窗簾等遮陽(yáng)物，防止直射熱。,我們針對(duì)北方農(nóng)村民居使用火炕采暖的傳統(tǒng)生活習(xí)慣，設(shè)計(jì)了一種新型太陽(yáng)炕系統(tǒng)。利用太陽(yáng)能低溫地板輻射采暖技術(shù)改造傳統(tǒng)火炕。在保持傳統(tǒng)火炕風(fēng)貌的同時(shí)，進(jìn)一步提高了采暖舒適度，消除了傳統(tǒng)火炕固有的一些缺陷，賦予了其新的內(nèi)涵，形成了一套太陽(yáng)能采暖、熱水雙聯(lián)供系統(tǒng)。是一次利用新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)做法進(jìn)行承揚(yáng)的新探索。,太陽(yáng)炕系統(tǒng),人居，生態(tài)，旅游獲得技術(shù) 專(zhuān)項(xiàng)獎(jiǎng)。 對(duì)傳統(tǒng)火坑進(jìn)行了創(chuàng)新的改造， 創(chuàng)造了太陽(yáng)坑這種農(nóng)村新型采暖 方式，受到了專(zhuān)家的一致好評(píng)。,人居，生態(tài)，旅游,傳統(tǒng)火炕一般將火炕與灶臺(tái)相連， 以植物秸稈，茅草及少量的煤為 燃料，通過(guò)與炕相連的灶炊事產(chǎn) 生的高溫?zé)煔庖龑?dǎo)到煙道中來(lái)加 熱炕體，使炕表面溫度升高，以 整個(gè)炕面作為散熱面均勻地向室 內(nèi)輻射熱量而達(dá)到取暖效果。隨 后，煙氣從設(shè)于炕體另一端的煙 囪口排出。傳統(tǒng)火炕構(gòu)造簡(jiǎn)單， 施工方便，采暖效果好，深受人 們的歡迎，是一種非常符合養(yǎng)生 學(xué)的生態(tài)建筑做法。,太陽(yáng)炕透視圖,結(jié)合現(xiàn)代的地板 輻射采暖技術(shù)對(duì) 傳統(tǒng)火炕形式進(jìn) 行再創(chuàng)新。,太陽(yáng)能低溫地板輻射采暖是一種以可再生能源- 太陽(yáng)能作為熱源，通過(guò)敷設(shè)于地板中的盤(pán)管加熱地板， 利用輻射和對(duì)流對(duì)房間進(jìn)行供暖的新型太陽(yáng)能采暖系 統(tǒng)。因此，傳統(tǒng)的火炕建造理念與太陽(yáng)能低溫地板輻 射采暖技術(shù)結(jié)合，由太陽(yáng)能作為主要能源，輔以沼氣 等其他輔助能源，在保留傳統(tǒng)火炕采暖舒適性好等優(yōu) 點(diǎn)的同時(shí)徹底克服了其存在的缺點(diǎn)，并增加了生活熱 水供應(yīng)等新的功能，形成了一種新型的采暖系統(tǒng)-太陽(yáng)炕系統(tǒng)。,太陽(yáng)炕構(gòu)造示意圖,太陽(yáng)炕是太陽(yáng)炕系統(tǒng)的核心部件，由于太陽(yáng)炕與低溫 地板輻射采暖的設(shè)計(jì)原理相似，因此我們?cè)诘蜏氐匕?輻射采暖構(gòu)造的基礎(chǔ)上，結(jié)合傳統(tǒng)火炕的特點(diǎn)，進(jìn)行 太陽(yáng)炕的構(gòu)造設(shè)計(jì)。 太陽(yáng)炕下部架空，可避免傳統(tǒng)火炕因下部落地引起大量 熱量向地面的散失以及地面寒氣的上升，同時(shí)可以作為 儲(chǔ)藏空間使用。 結(jié)構(gòu)層由傳統(tǒng)火炕的土坯改成混凝土預(yù)制板，一方面增加 了結(jié)構(gòu)層的強(qiáng)度及耐久性，另一方面也大大減少了施工量 節(jié)約了時(shí)間。在混凝土預(yù)制板上部， 設(shè)有聚苯乙烯保溫層和錫箔反射層， 主要作用是加強(qiáng)太陽(yáng)炕的保溫