關(guān)于太陽的科技知識(2)
關(guān)于太陽的科技知識篇二
淺談太陽能建筑
隨著改革開放和經(jīng)濟發(fā)展，我國太陽能建筑的面積日趨增大，建筑節(jié)能是近年來世界建筑發(fā)展的一個基本趨向，我國從80 年代起，對城鎮(zhèn)多層住宅應(yīng)用被動太陽能進行采暖及降溫技術(shù)已有研究，先后在石家莊、灘紡及杭州等處建成了試點建筑，較好的改善了室內(nèi)熱環(huán)境條件。當(dāng)時的技術(shù)路線是由熱工外算開始，進而建造示范建筑以驗證效果。這類從合理建筑及熱工設(shè)計著手，在增加有限的建設(shè)投資下，盡量利用被動太陽能來達到低水平的室內(nèi)冬夏熱環(huán)境條件的住宅，這里稱為“節(jié)能住宅”。
一、各種參數(shù)對空溫的影響
內(nèi)部蓄熱量：蓄熱量會影響室溫，特別是對最高室溫有影響。冬季，內(nèi)部蓄熱量會使月最高溫度降低，而使月最低溫度升高，至于月平均溫度，則略有升高。顯然，內(nèi)部蓄熱量可以改善冬季室內(nèi)熱環(huán)境條件。對夏季來說，蓄熱量同樣也降低了月最高溫度及升高了月最低溫度，而月平均溫度則無多大影響。當(dāng)建筑模型中一個住戶內(nèi)蓄熱量相當(dāng)于100平方米、200mm厚混凝土墻時，可使八月份住宅最高溫度下降3c左右，可使一月份住宅最低溫度升高2.8℃，這將對室內(nèi)熱環(huán)境有較大的改善。
換氣次數(shù)：可以預(yù)見，增加換氣次數(shù)會使冬季室內(nèi)熱環(huán)境變差，但能改善夏季室內(nèi)熱環(huán)境。對夏季來說，換氣次數(shù)由1.1次h增加到10次h，可使八月份月最高溫度降低4.4℃、月平均溫度下降4.8℃，月最低溫度下降7.8C.顯然，冬季換氣次數(shù)越低越好，如果園護結(jié)構(gòu)、門窗密閉性好，換氣次數(shù)可以降低到1.5次/h，此時與1.1次h相比，室溫可提高2―3C.
增強夜間通風(fēng)：降低夏季室溫的一個措施是增強夜間通風(fēng)，計算了三種方案，一是全天以1. 1次/h換氣，第二種方案全天以10次/hh換氣，第三種方案則采取白天(早6一晚2l時)1.1次h換氣，夜間(晚21一晨6時)加強通風(fēng)至10次h.計算結(jié)果表明，對于內(nèi)部蓄熱量較大時，第三方案與第一方案相比，月最高溫度下降3.7C，月平均溫度下降5.2℃，而月最低溫度下降達7.7℃?？梢娫鰪娨归g通風(fēng)對改善夏季室內(nèi)熱環(huán)境是十分奏效的。
窗面積：窗戶開啟面積既與熱損失量有關(guān)，也與通過窗戶玻璃進入室內(nèi)的太陽得熱量有關(guān)。太陽輻射得熱量與窗戶朝向有密切的關(guān)系，相比之下熱損失與朝向的關(guān)系就不那么密切了。
由此可見，南向窗墻比大且具有較大內(nèi)部蓄熱量時，可以改善冬季室內(nèi)熱環(huán)境條件;至于夏季，南向窗戶面積增大會提高一點室溫，使室內(nèi)熱環(huán)境條件略為變差―點。
主立面朝向：主立面朝向不僅對冬季有影響，而且對夏季也有影響。主立面朝東及朝西時室溫相同，與主立面朝南及朝北相比，室內(nèi)熱環(huán)境條件都要來得差。對于冬季來說，主立面朝南為最佳。
水平遮陽板伸出長度：夏季除了采用加大通風(fēng)量來降低室溫外，另一條途徑是在窗戶上方設(shè)置遮陽板，以減少太陽入射量。
窗戶的層數(shù)：增加窗戶層數(shù)將減少熱損失，但也在一定程度上減少了太陽得熱量。采用單層宙及雙層宙作計算比較，發(fā)現(xiàn)雙層窗對冬季室溫略有改善(一月份平均室溫增加0.9℃)，但同樣使夏季室溫略有變差(八月份平均室溫升高0.7℃)。
外墻、屋面外表面顏色：外墻、屋面外表面涂成白色會有助于降低夏季室溫。進行二種方案比較計算，一種采用吸收率為o. 8的深色外表面，另一種吸收率為淺色外表面。外墻與屋面保溫越好，這種影響將越小。
二、節(jié)能住宅設(shè)計原則
1、冬季換氣次數(shù)應(yīng)該盡可能低，而夏季則盡可能高。
2、如果具有較大的內(nèi)部蓄熱量，對夏季來說，較好的方案是白天(早6時至晚2l時)維持較低的換氣次數(shù)，面夜間(晚2l時至晨6時)宜加強通風(fēng)增加換氣次數(shù)。
3、內(nèi)部蓄熱量對冬、夏季來說均能減少室溫的波動幅度，即降低最高溫度，升高最低溫度，但對平均溫度影響甚小，總的來說，內(nèi)部首熱量能改善室內(nèi)熱環(huán)境。
4、采用水平遮陽板來降低夏季室溫并不是好的措施，因為它同時較冬季室內(nèi)效環(huán)境變差，除非遮陽板在冬季時可以移開。
5、盡管外墻、屋面外表面涂以淺色可以降低夏季室溫，但同時也降低了冬季室溫，因面不推薦這種做法。
6、采取南立面大比例的窗墻比，并設(shè)計成具有較大內(nèi)部蓄熱量境，對夏季稍為不利。
7、主立面窗戶朝南為最佳，朝東及朝西效果最差。
8、窗戶、外墻及屋面保溫能改善冬季室內(nèi)熱環(huán)境，特別是屋面保溫可以明顯地改善夏季室內(nèi)熱環(huán)境。
三、幾個推薦的節(jié)能住宅方案
被動太陽能(房)節(jié)能住宅方案：參數(shù)研究優(yōu)化計算了北京地區(qū)應(yīng)用被動太陽能采暖的可能性，即研究了是否可能在不設(shè)置采暖設(shè)備時月平均室溫達到16℃。計算結(jié)果表明是可能的，其建筑設(shè)計參數(shù)如下：
1、南立面窗墻比60.5%。
2、具有較大內(nèi)部蓄熱量，相當(dāng)于戶(建筑面積73.1平方米)具有200mm厚混凝土墻體的苦熱量
3、雙層窗。
4、外墻與屋面的傳熱系數(shù)K=0.28w/(℃。平方米)。
5、冬季換氣次數(shù)0.5次/h，夏季早6一晚21時換氣次數(shù)1.1次/h，晚21次/h.
四、節(jié)能住宅方案設(shè)計原則
1、冬季換氣次數(shù)宜低(v=0.8次/h)，夏季換氣次數(shù)宜高(v=20次h)(借助于打開宙戶利用自然穿堂風(fēng))。
2、從防止出現(xiàn)結(jié)露危險性觀點來看，冬季換氣次數(shù)至少保持0.8次h.
3、增加內(nèi)部蓄熱量可使室內(nèi)溫度被動減弱，使夏季及冬季的最高溫度下降，使最低溫度升高。總之，內(nèi)部蓄熱量可以使室內(nèi)熱環(huán)境條件得到改善。
4、與較小的南向窗戶相比，加大南向窗戶面積，并配以相對較高的內(nèi)部蓄熱量，可以較好的改善冬季室內(nèi)熱環(huán)境條件。這種做法只是稍微使夏季室內(nèi)熱環(huán)境條件變差。
5、選擇建筑南向主立面為最佳，而主立面東向或西向為最差。
6、南向窗戶上部的水平遮陽板對改善夏季室內(nèi)環(huán)境的作用不明顯，除非在冬季時可以移開。
7、為了避免冬季臥室及起居室出現(xiàn)結(jié)露，在安排廚房、浴室、廁所位置時要注意與主要使用房間的隔斷，并合理利用穿堂風(fēng)，最好設(shè)置機械排風(fēng)裝置。
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