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1、被动式太阳房中国建筑东北设计研究院 侯鸿章*1被动式太阳房原理介 绍u能源简介u太阳辐射原理及太阳能资源分布u被动式太阳房原理u太阳房设计建设要点u太阳房基本热工参数的计算u被动式太阳房应用实例u个人理解DateDate2 2被动式太阳房原理被动式太阳房原理能 源 简 介DateDate3 3被动式太阳房原理被动式太阳房原理u能源年消费总量：能源简介u目前探明可开发能源 总资源总量一次能源年消费(亿tce/年)年份1998年2000年2009年2050年预计世界140.50 149.06 194.48 178.95 中国12.04 12.80 16.70 34.00 探明可开发能源总资 源储量
2、(亿tce)能源类别煤炭石油天然气水能总计世界 份额71.41%14.73%1.56%12.30%100%储量9842 2030 215 1696 13782 中国份额58.80%3.40%1.30%36.50%100%储量818 47 18 508 1392 DateDate4 4被动式太阳房原理被动式太阳房原理2006年全球主要国家一次能源消费量及结构占全球消费一次能源消消费结 构%比例（%）费量（Mtce）石油天然气煤炭核电水电 美国20.74%333840.424.424.682.5 中国15.61%222021.12.769.60.85.8 俄罗斯6.48%970.919.153.6
3、16.455.8 日本4.78%749.446.513.923.112.63.8 印度3.89%553.329.98.55515.6 德国3.02%462.937.523.925.311.41.9 加拿大2.96%453.631.525.910.26.629.7 法国2.41%374.45.515.45.139.14.9 英国2.08%324.736.537.417.28.10.7 韩国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%231.448.449.1
4、0.7-1.7 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 欧盟15.84%2450.140.824.717.412.94.1 OECD欧洲51.05%7917.7412321.19.65.3 世界-1505336.423.527.866.3 数据来源:BP Statistical Review of World Energy, June 2006DateDate5 5被动式太阳房原理被动式太阳房原理能源简介u2004年中国建筑能耗计算结果 DateDate6 6被动式太
5、阳房原理被动式太阳房原理能源简介u以石油、天然气和煤炭等化石能源为主的时期，终将走向枯竭，被新的能源所取代。u我国能源经济可开发剩余可开采储量的资源保证程度为129.7年。u到2060年，全球新能源和可再生能源的比例，将会发展到占世界能源构成的50%以上。DateDate7 7被动式太阳房原理被动式太阳房原理新能源和可再生能源u定义：不同于常规化石能源、可持续发展、几乎是取之不竭、对环境无多大损害、有利于生态良性循环。u类型：1、大中型水电2、新再生能源：小水电、太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能等。3、传统生物质能u意义：1、是化石能源的替代能源。2、是与人类赖以生存的地球环境相协调
6、的清洁能源。3、是不发达国家和特殊用途解决供电、用能的现实能源。DateDate8 8被动式太阳房原理被动式太阳房原理太阳能的利用u太阳能热水中国可再生能源中长期发展规划要求，到2010年太阳能热水器总集热面积达到1.5亿平方米；到2020年太阳能热水器总集热面积将达到3亿平方米 。u太阳能光伏发电到2007年年底，全国光伏系统的累计装机容量达到100MW。2008年全球太阳能安装总量已累计达15GW 。u太阳房建筑截至2004 年底，中国北方地区被动式太阳房的建筑面积约为1800 万m2。 DateDate9 9被动式太阳房原理被动式太阳房原理太阳辐射原理及太阳能资源分布DateDate10
7、10被动式太阳房原理被动式太阳房原理太阳辐射原理及太阳能资源分布专用名词：u太阳常数：地球大气层顶部垂直太阳光线的年平均太阳照度值，约为13703.5W/m2。u太阳高度角：在通过太阳的垂直平面内太阳与水平面之间的夹角。u太阳方位角u太阳时DateDate1111被动式太阳房原理被动式太阳房原理太阳辐射原理及太阳能资源分布u沈阳地区太阳位置特点：沈阳纬度: 42.405856经度: 123.43冬至太阳最大高度角: 90-(42.405856+23.5)=24.094144夏至太阳最大高度角: 90-(42.405856-23.5)=71.094144太阳直射在南纬: 10.0438 23.5
8、 2.060323.5*(30-22+31)/365*423.5*(30-22)/365*4冬季太阳最大高度角: 37.156 24.0941 45.53490-(42.405856+10.438)90-(42.405856+2.0603)冬季南向与地面最大倾角: 52.844 65.906 44.466冬季建议南向与地面倾角: 当地维度+510(北京经度: 116.47 60*6.96/15=27.84)DateDate1212被动式太阳房原理被动式太阳房原理太阳辐射原理及太阳能资源分布u冬、夏季太阳光线入射角度示意：DateDate1313被动式太阳房原理被动式太阳房原理太阳辐射原理及太阳
9、能资源分布u我国太阳能资源分布情况：DateDate1414被动式太阳房原理被动式太阳房原理太阳辐射原理及太阳能资源分布u我国太阳能资源分布情况：DateDate1515被动式太阳房原理被动式太阳房原理被动式太阳房原理DateDate1616被动式太阳房原理被动式太阳房原理被动式太阳房原理u太阳房太阳能采暖房的简称，即依靠太阳能进行采暖的建筑。u被动式太阳房主要依靠建筑热工措施（主要是通过建筑朝向、建筑构造及其和周边环境相互关系的合理配置），集取、集存和分配太阳热能，来造成一定的室内温度条件，以满足冬季采暖要求，并兼顾夏季，使之达到冬暖夏凉的目的。被动式太阳房一般不需要机械设备和动力，以区别需
10、要机械设备和动力的主动式太阳房。u主动式太阳房在被动式太阳房基础上，在冬季采暖室内温度条件达不到使用要求时采用辅助热源进行联合供热的建筑。DateDate1717被动式太阳房原理被动式太阳房原理被动式太阳房类型u直接受益式直接受益式太阳房是被动式采暖技术中最简单的一种形式，具有大面积玻璃窗的南向房间都可以看成是直接受益式太阳房。太阳光大玻璃窗室内的地面、墙壁和家具大部分太阳辐射能被其吸收并转换成热量，从而使它们的温度升高；少部分太阳辐射能被反射到室内的其他表面，再次进行太阳辐射能的吸收、反射过程。温度升高后的地面、墙壁和家具，一部分热量以对流和辐射的方式加热室内的空气，以达到采暖的目的；另一部
11、分热量则储存在地板和墙体内，到夜间再逐渐释放出来，使室内继续保持一定的温度。为了减小房间全天的室温波动，墙体应采用具有较好蓄热性能的重质材料，例如：石块、混凝土、土坯等。另外，窗户应具有较好的密封性能，并配备保温窗帘直接受益式太阳房窗墙比的合理选择至关重要。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。民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）中规定，窗户面积不宜过大，南向不宜超过0.35。但这是指室内通过采暖装置维持较高的室温状态时的要求。当主要依靠太阳能采暖，室温相对较低时（约14），加大南向窗墙比到0.5左右可获得更好的室内热状态。 DateDate1818
12、被动式太阳房原理被动式太阳房原理被动式太阳房类型u集热蓄热墙式集热蓄热墙是由法国科学家特朗勃（Trombe）最先设计出来的，因此也称为特朗勃墙。特朗勃墙是由朝南的重质墙体与相隔一定距离的玻璃盖板组成。在冬季，太阳光透过玻璃盖板被表面涂成黑色的重质墙体吸收并储存起来，墙体带有上下两个风口使室内空气通过特朗勃墙被加热，形成热循环流动。玻璃盖板和空气层抑制了墙体所吸收的辐射热向外的散失。重质墙体将吸收的辐射热以导热的方式向室内传递，冬季采暖过程的工作原理如图（a）-（b）所示。但另一方面，冬季的集热蓄热效果越好，夏季越容易出现过热问题。目前采取的办法是利用集热蓄热墙体进行被动式通风，即在玻璃盖板上侧
13、设置风口，通过如图（c）-(d)所示的空气流动带走室内热量。另外利用夜间天空冷辐射使集热蓄热墙体蓄冷或在空气间层内设置遮阳卷帘，在一定程度上也能起到降温的作用。通过对位于辽宁省大连农村地区采用集热蓄热墙的被动式太阳房进行实测，表明太阳房室内温度在夏季比对比房低5C，冬季高9 C。 DateDate1919被动式太阳房原理被动式太阳房原理被动式太阳房类型u集热蓄热墙式DateDate2020被动式太阳房原理被动式太阳房原理被动式太阳房类型u附加阳光间式附加阳光间实际上就是在房屋主体南面附加的一个玻璃温室，见图3-41。从某种意义上说，附加阳光间被动式太阳房是直接受益式（ 南向的温室）和集热蓄热墙
14、式（ 后面带集热蓄热墙的房间）的组合形式。该集热蓄热墙将附加阳光间与房屋主体隔开，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，投射在房屋主体的集热蓄热墙上。由于温室效应的作用，附加阳光间内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、窗或通风口。 DateDate2121被动式太阳房原理被动式太阳房原理被动式太阳房类型u附加阳光间式DateDate2222被动式太阳房原理被动式太阳房原理太阳房设计建设要点DateDate2323被动式太阳房原理被动式太阳房原理太阳房基本热工参数的计算DateDate2424被动式太阳房原理被动式太阳房原理被动式太阳房应用实例DateDate2525被动式太阳房原理被动式太阳房原理个 人 理 解DateDate2626被动式太阳房原理被动式太阳房原理下一步 u总结对听众的要求u总结您要进行的工作DateDate2727被动式太阳房原理被动式太阳房原理
