被動式太陽房

被動式太陽房5/7/2023被動式太陽房原理1第1頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四5/7/2023被動式太陽房原理2介紹能源簡介太陽輻射原理及太陽能資源分布被動式太陽房原理太陽房設(shè)計建設(shè)要點(diǎn)太陽房基本熱工參數(shù)的計算被動式太陽房應(yīng)用實(shí)例個人理解第2頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四5/7/2023被動式太陽房原理3能源簡介第3頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四5/7/2023被動式太陽房原理4能源年消費(fèi)總量：能源簡介目前探明可開發(fā)能源總資源總量一次能源年消費(fèi)(億tce/年)年份1998年2000年2009年2050年預(yù)計世界140.50149.06194.48178.95中國12.0412.8016.7034.00探明可開發(fā)能源總資源儲量(億tce)能源類別煤炭石油天然氣水能總計世界份額71.41%14.73%1.56%12.30%100%儲量98422030215169613782中國份額58.80%3.40%1.30%36.50%100%儲量81847185081392第4頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四5/7/2023被動式太陽房原理52006年全球主要國家一次能源消費(fèi)量及結(jié)構(gòu)

占全球消費(fèi)一次能源消消費(fèi)結(jié)構(gòu)%比例（%）費(fèi)量（Mtce）石油天然氣煤炭核電水電美國20.74%333840.424.424.682.5中國15.61%222021.12.769.60.85.8俄羅斯6.48%970.919.153.616.455.8日本4.78%749.446.513.923.112.63.8印度3.89%553.329.98.55515.6德國3.02%462.937.523.925.311.41.9加拿大2.96%453.631.525.910.26.629.7法國2.41%374.45.515.45.139.14.9英國2.08%324.736.537.417.28.10.7韓國2.08%320.94713.324.414.80.5巴西1.90%277.9439.46.91.139.6意大利1.67%262.746.938.79.2-5.2伊朗1.64%231.448.449.10.7-1.7沙特阿拉伯1.46%21458.241.8---西班牙1.42%210.653.519.714.58.83.5墨西哥1.34%210.359.6304.11.64.3歐盟15.84%2450.140.824.717.412.94.1OECD歐洲51.05%7917.7412321.19.65.3世界-1505336.423.527.866.3數(shù)據(jù)來源:BPStatisticalReviewofWorldEnergy,June2006第5頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四5/7/2023被動式太陽房原理6能源簡介2004年中國建筑能耗計算結(jié)果

第6頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四5/7/2023被動式太陽房原理7能源簡介以石油、天然氣和煤炭等化石能源為主的時期，終將走向枯竭，被新的能源所取代。我國能源經(jīng)濟(jì)可開發(fā)剩余可開采儲量的資源保證程度為129.7年。到2060年，全球新能源和可再生能源的比例，將會發(fā)展到占世界能源構(gòu)成的50%以上。第7頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四5/7/2023被動式太陽房原理8新能源和可再生能源定義：不同于常規(guī)化石能源、可持續(xù)發(fā)展、幾乎是取之不竭、對環(huán)境無多大損害、有利于生態(tài)良性循環(huán)。類型：

1、大中型水電

2、新再生能源：小水電、太陽能、風(fēng)能、現(xiàn)代生物質(zhì)能、地?zé)崮?、海洋能等?/p>

3、傳統(tǒng)生物質(zhì)能意義：1、是化石能源的替代能源。2、是與人類賴以生存的地球環(huán)境相協(xié)調(diào)的清潔能源。3、是不發(fā)達(dá)國家和特殊用途解決供電、用能的現(xiàn)實(shí)能源。第8頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四5/7/2023被動式太陽房原理9太陽能的利用太陽能熱水中國《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》要求，到2010年太陽能熱水器總集熱面積達(dá)到1.5億平方米；到2020年太陽能熱水器總集熱面積將達(dá)到3億平方米。太陽能光伏發(fā)電到2007年年底，全國光伏系統(tǒng)的累計裝機(jī)容量達(dá)到100MW。2008年全球太陽能安裝總量已累計達(dá)15GW。太陽房建筑截至2004年底，中國北方地區(qū)被動式太陽房的建筑面積約為1800萬m2。第9頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四5/7/2023被動式太陽房原理10太陽輻射原理及太陽能資源分布第10頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四5/7/2023被動式太陽房原理11太陽輻射原理及太陽能資源分布專用名詞：太陽常數(shù)：地球大氣層頂部垂直太陽光線的年平均太陽照度值，約為1370±3.5W/m2。太陽高度角：在通過太陽的垂直平面內(nèi)太陽與水平面之間的夾角。太陽方位角太陽時第11頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四5/7/2023被動式太陽房原理12太陽輻射原理及太陽能資源分布沈陽地區(qū)太陽位置特點(diǎn)：沈陽緯度:42.405856°經(jīng)度:123.43°

冬至太陽最大高度角:90-(42.405856+23.5)=24.094144°夏至太陽最大高度角:90-(42.405856-23.5)=71.094144°太陽直射在南緯:10.0438°~23.5°~2.0603°

23.5*(30-22+31)/365*423.5*(30-22)/365*4

冬季太陽最大高度角:37.156°~24.0941°~45.534°

90-(42.405856+10.438)90-(42.405856+2.0603)

冬季南向與地面最大傾角:52.844°~65.906°~44.466°冬季建議南向與地面傾角:當(dāng)?shù)鼐S度+5~10°

(北京經(jīng)度:116.47°60'*6.96/15=27.84')第12頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四5/7/2023被動式太陽房原理13太陽輻射原理及太陽能資源分布冬、夏季太陽光線入射角度示意：第13頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四5/7/2023被動式太陽房原理14太陽輻射原理及太陽能資源分布我國太陽能資源分布情況：第14頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四5/7/2023被動式太陽房原理15太陽輻射原理及太陽能資源分布我國太陽能資源分布情況：第15頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四5/7/2023被動式太陽房原理16被動式太陽房原理第16頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四5/7/2023被動式太陽房原理17被動式太陽房原理太陽房太陽能采暖房的簡稱，即依靠太陽能進(jìn)行采暖的建筑。被動式太陽房主要依靠建筑熱工措施（主要是通過建筑朝向、建筑構(gòu)造及其和周邊環(huán)境相互關(guān)系的合理配置），集取、集存和分配太陽熱能，來造成一定的室內(nèi)溫度條件，以滿足冬季采暖要求，并兼顧夏季，使之達(dá)到冬暖夏涼的目的。被動式太陽房一般不需要機(jī)械設(shè)備和動力，以區(qū)別需要機(jī)械設(shè)備和動力的主動式太陽房。主動式太陽房在被動式太陽房基礎(chǔ)上，在冬季采暖室內(nèi)溫度條件達(dá)不到使用要求時采用輔助熱源進(jìn)行聯(lián)合供熱的建筑。第17頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四5/7/2023被動式太陽房原理18被動式太陽房類型直接受益式

直接受益式太陽房是被動式采暖技術(shù)中最簡單的一種形式，具有大面積玻璃窗的南向房間都可以看成是直接受益式太陽房。太陽光→大玻璃窗→室內(nèi)的地面、墻壁和家具大部分太陽輻射能被其吸收并轉(zhuǎn)換成熱量，從而使它們的溫度升高；少部分太陽輻射能被反射到室內(nèi)的其他表面，再次進(jìn)行太陽輻射能的吸收、反射過程。溫度升高后的地面、墻壁和家具，一部分熱量以對流和輻射的方式加熱室內(nèi)的空氣，以達(dá)到采暖的目的；另一部分熱量則儲存在地板和墻體內(nèi)，到夜間再逐漸釋放出來，使室內(nèi)繼續(xù)保持一定的溫度。為了減小房間全天的室溫波動，墻體應(yīng)采用具有較好蓄熱性能的重質(zhì)材料，例如：石塊、混凝土、土坯等。另外，窗戶應(yīng)具有較好的密封性能，并配備保溫窗簾

直接受益式太陽房窗墻比的合理選擇至關(guān)重要。加大窗墻比一方面會使房間的太陽輻射得熱增加，另一方面也增加了室內(nèi)外的熱量交換。《民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（采暖居住建筑部分）中規(guī)定，窗戶面積不宜過大，南向不宜超過0.35。但這是指室內(nèi)通過采暖裝置維持較高的室溫狀態(tài)時的要求。當(dāng)主要依靠太陽能采暖，室溫相對較低時（約14℃），加大南向窗墻比到0.5左右可獲得更好的室內(nèi)熱狀態(tài)。

第18頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四5/7/2023被動式太陽房原理19被動式太陽房類型集熱蓄熱墻式

集熱蓄熱墻是由法國科學(xué)家特朗勃（Trombe）最先設(shè)計出來的，因此也稱為特朗勃墻。特朗勃墻是由朝南的重質(zhì)墻體與相隔一定距離的玻璃蓋板組成。在冬季，太陽光透過玻璃蓋板被表面涂成黑色的重質(zhì)墻體吸收并儲存起來，墻體帶有上下兩個風(fēng)口使室內(nèi)空氣通過特朗勃墻被加熱，形成熱循環(huán)流動。玻璃蓋板和空氣層抑制了墻體所吸收的輻射熱向外的散失。重質(zhì)墻體將吸收的輻射熱以導(dǎo)熱的方式向室內(nèi)傳遞，冬季采暖過程的工作原理如圖（a）-（b）所示。但另一方面，冬季的集熱蓄熱效果越好，夏季越容易出現(xiàn)過熱問題。目前采取的辦法是利用集熱蓄熱墻體進(jìn)行被動式通風(fēng)，即在玻璃蓋板上側(cè)設(shè)置風(fēng)口，通過如圖（c）-(d)所示的空氣流動帶走室內(nèi)熱量。另外利用夜間天空冷輻射使集熱蓄熱墻體蓄冷或在空氣間層內(nèi)設(shè)置遮陽卷簾，在一定程度上也能起到降溫的作用。通過對位于遼寧省大連農(nóng)村地區(qū)采用集熱蓄熱墻的被動式太陽房進(jìn)行實(shí)測，表明太陽房室內(nèi)溫度在夏季比對比房低5C，冬季高9C。第19頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四5/7/2023被動式太陽房原理20被動式太陽房類型集熱蓄熱墻式

第20頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四5/7/2023被動式太陽房原理21被動式太陽房類型附加陽光間式

附加陽光間實(shí)際上就是在房屋主體南面附加的一個玻璃溫室，見圖3-41。從某種意義上說，附加陽光間被動式太陽房是直接受益式（南向的溫室）和集熱蓄熱墻式（后面帶集熱蓄熱墻的房間）的組合形式。該集熱蓄熱墻將附加陽光間與房屋主體隔開，墻上一般開設(shè)有門、窗或通風(fēng)口，太陽光通過附加陽光間的玻璃后，投射在房屋主體的集熱蓄熱墻上。由于溫室效應(yīng)的作用，附加陽光間內(nèi)的溫度總是比室外溫度高。因此，附加陽光間不僅可以給房屋主體提供更多的熱量，而且可以作為一個緩沖區(qū)，減少房屋主體的熱損失。冬季的白天，當(dāng)附加陽光間內(nèi)的溫度高于相鄰房屋主體的溫度時，通過開門、開窗或打開通風(fēng)口，將附加陽光間內(nèi)的熱量通過對流的方式傳入相鄰的房間，其余時間則關(guān)閉門、窗或通風(fēng)口。第21頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四5/7/2023被動式太陽房原理22被動式太陽房類型附加陽光間式第22頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四5/7/2023被動式太陽房原理23太陽房設(shè)計建設(shè)