青海省地区集合住宅被动式太阳能采暖应用略析

摘 要：被动式太阳能采暖技术主要是利用建筑物的朝向、周边环境的合适条件，巧妙处理建筑物内部构造和外部形体，恰当选择建筑物的材料和结构，使得建筑物被动接受太阳能供暖。使用被动式太阳能取暖技术的建筑具有建造低廉、施工简单、效果明显等优点，成为我国广大农村利用太阳能的最优选择。本文结合我国青海地区的气候环境、地理地形，就该地区的集合住宅建筑中进行被动式太阳能取暖技术设计以及应用进行了详细阐述。

关键词：集合住宅 太阳能利用 被动式太阳能采暖

中图分类号：TU7文献标识码：A文章编号：1674-098X（2012）09（a）-0044-01

1 集合住宅使用被动式太阳能采暖技术的必要性和可行性

我国青海地区太阳辐射强、日照时间长，而平均气温又较低，特别是冬天，平均气温在零下几度，利用充足的太阳能解决青海地区冬天采暖问题就成为必然选择。建设采用被动式太阳能取暖技术的集合住宅，一是可以大大节省建筑耗能，据测算，节约的幅度在一半以上。二是相当程度上减少了其他能源的使用，例如煤炭、天然气等，有效降低了二氧化碳的排放，保护了居住环境。三是国家近几年加大了太阳能利用的推广力度，特别是对一些不发达又有着丰富太阳能的地区加大了技术、资金、人才投入，青海省是重点扶持地区之一。国家建设部在青海的可再生能源建筑示范项目对被动式太阳能采暖技术起到了积极的推广作用。

2 建筑中被动式太阳能采暖设计的原理

被动式太阳能采暖技术的三大要素是：集热，蓄热，保温。在集合住宅中的采暖设计都是围绕这三个要素来进行的。

2.1 利用建筑物的自身潜能，合理科学的控制建筑物的热能流动

要形成舒适的室内环境，保持室内环境相对稳定，就必须控制室内外的热能流动，一是尽可能多的采集到热能（主要是太阳能），白天热能通过辐射、传导、对流等方式进入到建筑中，建筑获得充分的热能。影响到建筑对热能采集的因素主要有太阳、气候、风力、湿气。二是尽可能的减少热能的流出，以维持建筑晚间气温的稳定。影响热能流出（损失）的因素主要是建筑构造、气候、周边风力、湿气等。三是为了集热和保温的最大效果，建筑本身还需要进行热能的蓄藏。建筑蓄热能力主要和建筑的结构和材料有关，同时建筑物的周边气候等环境也会对储热有影响。

2.2 集合住宅被动式太阳能采暖设计的关键是要使得建筑物集热最多，失热最小，储热适当，建筑本身维持适当温度

最大限度获取热能，一是采取有效的太阳能集热方法，例如采用具有优异性能的太阳能集热器，加强对集热器的维护和保养。二是对生成热科学回收和再利用，采用高性能的热能回收利用节能设备。要将建筑物热损失降至最小程度，建筑要具有良好的气密性并采用先进的换气技术，减小对流和换气产生的热损失；建筑墙体选用合适的材料，并采用合适的保温方法，将传导和辐射产生的热损失降到最低。建筑物储热主要通过建筑物的储热构件和储热池来实现。

2.3 自然环境对被动式太阳能建筑的影响

被动式太阳能采暖技术是在适应建筑周边自然环境的条件下充分发挥建筑自身潜能的一种利用太阳能的技术。因此，在进行集合住宅的太阳能利用设计时要充分考虑到自然环境对建筑的影响。影响建筑对太阳能利用的自然环境因素包括气候、地形地貌等，例如1）太阳辐射量，2）风。

3 青海地区集合住宅被动式太阳能采暖技术的运用

针对我国青海地区的气候、地理等自然环境因素以及该地区的社会经济条件，在青海的集合住宅中积极推广被动式太阳能采暖技术，取得了较好的经济、社会效益，下面就该技术在集合住宅上的运用进行说明。

3.1 集合住宅采用的被动式太阳能采暖技术的形式

被动式太阳能采暖技术的主要形式有：1）直接受益式；2）集热储热墙式；3）附加阳光间式；4）组合式等。其中后面三种方式都是间接式利用太阳能技术。

（1）直接受益式。这是被动式采暖技术中最简单的一种方式，也是非常符合普通房屋的形式，只要是装有大面积南向玻璃门的房间都可以改造成直接受益式太阳能房。一是要有足够大的南向玻璃窗，并配备保温窗帘。二是玻璃窗扇密封性能足够好，减少热能损失。三是窗户需要有遮阳板，在夏天太阳光照太强烈时便于阻挡其进入室内，冬天还可以起到良好的保温效果。四是选取合适的玻璃，例如低辐射玻璃膜玻璃就可以在降低遮阳系数，反射太阳远红外热辐射的情形下有效降低传热系数，极大提高了玻璃的保温节能性能。四是在设计时要充分考虑到窗墙比，一般在0.35～0.5之间，比例太大室内空气对流等会增加热损失，太小的话不能更好的集热。

（2）集热储热墙式。这是建筑间接利用太阳能采暖的方式，其形式又依据墙体材料等的不同可以分为：a实体式集热储热墙；b花格式集热储热墙；c水墙式集热储热墙；d相变材料集热储热墙；e快速集热墙等。青海地区集合住宅主要是采用特隆布墙（实体式集热储热墙的一种改进形式），特隆布墙的墙体一般为混凝土或实心砖，具备良好的集热储热功能，一是储热多，可以最大限度获取、利用太阳能；二是散热慢，可以尽量延缓晚间室内温度的下降。在冬天，太阳能透过玻璃盖板集中在重质墙体并被其储藏起来，墙体的热能又通过墙体上下的两个风口进入到室内的热循环，同时，玻璃盖板和墙体之间的空气又能较好地阻止热能的向外流出。在夏天，为了避免室内温度过高，一般是采用在玻璃盖板上侧设计风口，加快热能流出，并在特隆布墙在玻璃盖板一面加装遮阳设备，可以一定程度上起到降温作用。

（3）附加阳光间式。附加阳光间式其实是直接受益式和集热储热墙式的组合方式。其设计一般是在建筑的南墙面附建一间玻璃房，同时在南墙上开有一些用来通风的门或窗，并且在墙内装有储热构件。阳光通过阳光间的玻璃投射到墙体，温室效应的作用下，阳光间的温度要高于室内温度，从而起到为室内提供温度并有效减小室内温度流出的作用。在冬天，阳光间的热能通过墙体的开口进入室内循环，保持室内温度在合适水平。

（4）组合式。组合式是多种被动式采暖技术的结合，以便获取最好的采暖效果。其中应用广泛的有太阳墙等。太阳墙采暖系统是目前世界上已经运用的最高效的太阳能集热和利用技术之一。它采用的是多孔波形的金属板集热，并结合了风机在散热、保温方面的优势，显然，与传统的玻璃集热、重质墙储热的方式相比，该系统虽然热能利用率高、能量流动性更好，但其金属结构、风机散热，使得建造成本更高，并不适合在青海地区推广。

4 集合住宅其它的补充采暖技术

为了更好的进行集合住宅的采暖，还可以适当运用其它一些采暖技术作为补充，例如太阳能空调采暖、太阳能热水辐射等。

参考文献

[1]王崇杰，基于通风换气对被动式太阳能采暖改进[J].低温建筑技术，2006.

[2]庾汉成，党建国.高寒地区被动式太阳能采暖技术应用的调查与分析[J].工业建筑，2010.

[3]周正楠，刘晓霖.住宅设计实践中的被动式太阳能采暖技术研究[J].华中建筑，2010.

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