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绿色建筑设计中的太阳能利用浅析现阶段的太阳能建筑设计主要向两个方向发展，即现代生活中常见到的被动式太阳房和主动式太阳房。被动式太阳房不采用其他辅助能源、完全依靠太阳能采暖，是依靠建筑围护结构本身来完成吸热、蓄热、放热功能的采暖系统。此类太阳房的外围护结构应具有较大的热阻，室内要有足够的热重质材料，以保持房屋有足够的蓄热性能。在冬季，被动式太阳房日间通过建筑围护结构吸收并存储太阳能，夜间围护结构放出存储的热量满足部分室内需要，这样可以在一定程度上降低房屋在冬季的采暖负荷，达到节约能源的目的。一、被动式太阳房主要分为五大类，即直接受益式、集热蓄热墙式、附加阳光间式、蓄热屋顶池式和对流环路式。1、直接受益式太阳房式被动式采暖技术中最为简单的一种，也是最接近普通房屋的建筑形式。如右图所示，具有大面积南向玻璃窗的房间大都可以看做是直接受益式太阳房。在冬季，阳光通过大玻璃窗直接照射到室内的地面、墙面和家具上，大部分的太阳能辐射能被吸收并转换成热量，从而使它们的温度升高；少部分太阳能被反射到室内的其他表面上，再次进行太阳能辐射的吸收、反射过程。温度升高后的地面、墙面和家具，一部分热量以对流和辐射的方式加热室内的空气，已达到采暖的目的；另外一部分热量则储存在地板和墙体内，到夜间在逐渐释放出来，是室内继续保持一定的温度。为了减小房间的温度波动，墙体和地面宜采用具有较好蓄热性能的重质材料，如石块、混凝土、土胚等。由于南向玻璃窗面积较大，所以这种形式的太阳房应配备有保温幕帘，并且具有良好的保温性能和密闭性能，以减少热量的损失。另外，窗户还应设置遮阳板，以遮挡夏季阳光进入室内。此外，直接受益式太阳房窗墙比的合理选择也是至关重要的。加大窗墙比一方面会使房间的太阳辐射得热增加，另一方面也增加了室内外的热量交换。2、集热蓄热墙式太阳房是由南向的透光玻璃罩和蓄热墙体构成的，中间留有一定距离的空气间层，墙体上下部位设有通向室内外的风口。在冬季，阳光透过玻璃罩被具有良好蓄热性能的重质墙体吸收并储存起来，在夜间将储存起来的热量通过导热的方式逐渐传递到室内。并且，阳光会加热空气间层内的空气，使其温度升高，密度减小，向上浮动，并通过重质墙体上方的风口进入室内，而室内的冷空气就会通过墙体下面的风口进入空气间层内，继续被加热，从而形成一个微型循环，是室内的冷空气不断地被加热，达到采暖的目的。集热蓄热墙体的外表面涂成黑色或某种神色，以便有效地吸收阳光。为防夜间热量散失，玻璃外侧应设置保温窗帘和保温板。然而，冬季的保温效果越好，在夏季越容易出现过热的问题。目前主要采取的办法是利用集热蓄热式墙体进行被动式通风，即在玻璃罩上侧设置风口，利用空气的流动带走部分室内热量。另外，利用夜间天空冷辐射是集热蓄热墙体蓄冷或在空气间层内设置遮阳幕帘，在一定程度上也能起到降温的作用。3、附加阳光间实际就是在房屋主体南面附加的一个玻璃温室，它其实就是直接受益式和集热蓄热墙式的组合形式。该集热蓄热墙体将附加阳光间和房屋主体分隔开，墙上一般开设有门、窗或通风口，太阳光通过附加阳光间的玻璃后，投射到房屋主体的集热蓄热墙体上。由于温室效应的作用，附加阳光间的温度总是比室外温度高。因此，附加阳光间不仅可以给房屋主体提供更多的热量，而且可以作为一个缓冲区，减少房屋主体的热损失。冬季的白天，当附加阳光间内的温度高于相邻房屋主体的温度时，通过开门、开窗或者打开通风口，将附加阳光间内的热量通过对流的方式传入相邻的房间，其余时间则关闭门、窗和通风口。4、蓄热屋顶池式太阳房兼有冬季采暖和夏季降温两种功能，普遍适用于冬季不太寒冷，夏季较热的地区。该被动式太阳房将作为蓄热体的装满水的密封塑料袋置于屋顶顶棚之上，并在其上面设置可水平开闭的保温盖板。冬季日间晴天时，将保温板打开，让水袋充分吸收并存储太阳辐射热，部分热量通过辐射和对流传至下面房间；夜间则关闭保温板，可以防止水袋释放的热量损失。夏季保温盖板的开闭情况正好与冬季相反，在白天关闭保温盖板可以减少向室内环境的传热热量，同时用较低温度的水袋吸收下面房间的热量，从而降低室内温度；夜间则打开保温盖板，使水袋向外界环境放出热量。5、对流环路式太阳房主要是与附加阳光间太阳房和蓄热墙体式太阳房相结合运用，以上均有介绍，从略。二、主动式太阳房与被动式太阳房一样，它的围护结构应具有良好的保温隔热性能。对于太阳能供暖系统来说，首先应考虑采用热媒温度尽可能低的采暖方式，所以地板辐射采暖最适宜于太阳能供暖。太阳能供热系统可以用空气，也可以用水作为热媒，两者各有利弊。热风式集热器较便宜，热交换次数少，但集热用循环动力大，是热水式的10倍，风道和蓄热装置占据的空间也大；太阳热水集热器技术较复杂，价格较高，但综合考虑优点较多，特别是近年来真空管集热器的性能、质量有很大提高，价格不断下降，所以今后太阳能供热系统将以热水集热式为主。1、热风集热式供热系统：在屋面上朝南布置太阳空气集热器，被加热的空气通过碎石贮热层后由风机送入房间，辅助热源为煤气热风炉，并设置控制调节装置，根据送风温度确定辅助热源的投入比例。2、热水集热式地板辐射采暖兼生活热水供应系统：①在屋顶设置的太阳能集热器，系统有集热循环水泵，辅助蓄热水箱，供热水箱，采暖循环水泵，辅助热源一燃气锅炉，辅助热源热水循环泵，辅助加热换热器，地板辐射采暖盘管。地板辐射采暖盘管的做法是，在地面上先铺设保温层，再铺设聚乙烯塑料盘管，然后再做地面面层。热媒水通过盘管向房间散出热量后温度降低，再返回蓄热水箱，由集热泵送到太阳集热器重新加热：夜间或阴天太阳热能不足时，则由辅助热源加热系统保证供暖。3、太阳能空调系统：兼有供暖、供冷功能，也可以只有供冷功能。夏季供冷的太阳能空调系统，制冷机为小型澳化钾吸收式制冷机，空调机为风机盘管j口需增加供暖功能，可以有两种方法：一种仍使用风机盘管作末端设备，由蓄热水箱提供热媒水给风机盘管，但水温要求较高，一般要60°C另一种是风机盘管只在夏季工作，冬季则增设地板辐射采暖系统，对水温的要求可降低，30°C一40°C即可。两种方法各有利弊，前者初投资少，但太阳能供暖率较低，运行费用高；后者初投资高，但太阳能供暖率高，运行费低。三、零能房屋零能房屋的含义是指建筑物所需的全部能源供应均来自太阳能，常规能源消耗为零。这种房屋向阳的墙面、屋面可设置太阳电池板，产生的电能除满足用户的照明、电器等需要外，还可为建筑供暖、空调供电保证房屋的热舒适度。