太陽能建筑的工作原理和特點

　　1、被動式太陽房

　　被動式太陽房最基本的工作機理是所謂“溫室效應”。被動式太陽房的外圍護結構應具有較大的熱阻，室內要有足夠的重質材料，如磚石、混凝土，以保持房屋有良好的蓄熱性能。按采集太陽能的方式區(qū)分，被動太陽房可以分為以下幾類：

　　(1)直接受益式

　　冬天陽光通過較大面積的南向玻璃窗，直接照射至室內的地面墻壁和家具上，使其吸收大部分熱量，因而溫度升高。其示意圖見圖3-39所吸收的太陽能，一部分以輻射、對流方式在室內空間傳遞，一部分導入蓄熱體內，然后逐漸釋放出熱量，使房間在晚上和陰天也能保持一定溫度。采用這種方式的太陽房，由于南窗面積較大，應配置保溫窗簾，并要求窗扇的密封性能良好，以減少通過窗的熱損失。窗應設置遮陽板，以遮擋夏季陽光進入室內。

　　(2)集熱蓄熱墻式

　　這種太陽房主要是利用南向垂直集熱蓄熱墻吸收穿過玻璃采光面的陽光，通過傳導、輻射及對流，把熱量送至室內。椅的外表面涂成黑色或某種深色，以便有效地吸收陽光。集熱蓄熱堵的形式有：實體式集熱蓄熱墻，花格式集熱蓄熱墻，水墻式集熱蓄熱墻，相變材料集熱蓄熱墻，快速集熱墻等。

　　(3)附加陽光間式

　　陽光間附建在房屋南側，其圍護結構全部或部分由玻璃等透光材料構成。與房間之間的公共墻上開有門、窗等孔洞。陽光間得到陽光照射被加熱，其內部溫度始終高于外環(huán)境溫度。所以既可以在白天通過對流經曲’刁、窗供給房間以太陽熱能，夏季采暖過程的工作原理如圖3-40(a)-(b)又可在夜間作為緩沖區(qū)，減少房間熱損失。冬季采暖過程的工作原理如圖3-40(c)-(d)

　　(4)屋頂池式

　　屋頂池式太陽房兼有冬季采暖和夏季降溫兩種功能，適合冬季不屬寒冷，而夏季較熱的地區(qū)。用裝滿水的密封塑料袋作為儲熱體，置于屋頂頂棚之上，其上設置可水平推拉開閉的保溫蓋板。冬季白天晴天時，將保溫板敞開，讓水袋充分吸收太陽輻射熱，水袋所儲熱量，通過輻射和對流傳至下面房間。夜間則關閉保溫板，阻止向外的熱損失。夏季保溫蓋板啟閉情況則與冬季相反。白天關閉保溫蓋板，隔絕陽光及室外熱空氣，同時用較涼的水袋吸收下面房間的熱量，使室溫下降;夜晚則打開保溫蓋板，讓水袋冷卻。保溫蓋板還可根據房間溫度、水袋內水溫和太陽輻照度，進行自動調節(jié)啟閉。

　　2、主動式太陽房

　　主動式太陽房與被動式太陽房一樣，它的圍護結構應具有良好的保溫隔熱性能。

　　對于太陽能供暖系統(tǒng)來說，首先應考慮采用熱媒溫度盡可能低的采暖方式，所以地板輻射采暖最適宜于太陽能供暖。太陽能供熱系統(tǒng)可以用空氣，也可以用水作為熱媒，兩者各有利弊。熱風式集熱器較便宜，熱交換次數少，但集熱用循環(huán)動力大，是熱水式的10倍，風道和蓄熱裝置占據的空間也大;太陽熱水集熱器技術較復雜，價格較高，但綜合考慮優(yōu)點較多，特別是近年來真空管集熱器的性能、質量有很大提高，價格不斷下降，所以今后太陽能供熱系統(tǒng)將以熱水集熱式為主。

　　(1)熱風集熱式供熱系統(tǒng)：在屋面上朝南布置太陽空氣集熱器，被加熱的空氣通過碎石貯熱層后由風機送入房間，輔助熱源為煤氣熱風爐，并設置控制調節(jié)裝置，根據送風溫度確定輔助熱源的投入比例。

　　(2)熱水集熱式地板輻射采暖兼生活熱水供應系統(tǒng)：①在屋頂設置的太陽能集熱器，系統(tǒng)有集熱循環(huán)水泵，輔助蓄熱水箱，供熱水箱，采暖循環(huán)水泵，輔助熱源一燃氣鍋爐，輔助熱源熱水循環(huán)泵，輔助加熱換熱器，地板輻射采暖盤管。地板輻射采暖盤管的做法是，在地面上先鋪設保溫層，再鋪設聚乙烯塑料盤管，然后再做地面面層。熱媒水通過盤管向房間散出熱量后溫度降低，再返回蓄熱水箱，由集熱泵送到太陽集熱器重新加熱：夜間或陰天太陽熱能不足時，則由輔助熱源加熱系統(tǒng)保證供暖。

　　(3)太陽能空調系統(tǒng)：兼有供暖、供冷功能，也可以只有供冷功能。夏季供冷的太陽能空調系統(tǒng)，制冷機為小型澳化鉀吸收式制冷機，空調機為風機盤管j口需增加供暖功能，可以有兩種方法：一種仍使用風機盤管作末端設備，由蓄熱水箱提供熱媒水給風機盤管，但水溫要求較高，一般要60°C另一種是風機盤管只在夏季工作，冬季則增設地板輻射采暖系統(tǒng)，對水溫的要求可降低，30°C一40°C即可。兩種方法各有利弊，前者初投資少，但太陽能供暖率較低，運行費用高;后者初投資高，但太陽能供暖率高，運行費低。

　　除了上面介紹的三類系統(tǒng)外，還有太陽能熱泵供冷、暖系統(tǒng)以及把土壤作為熱源或排熱源的地下蓄熱式供冷暖系統(tǒng)，即在夏季把能利用于供暖的高溫熱蓄積起來，供冬季使用;在冬季則把能利用于供冷的低溫熱蓄積起來，供夏季使用。

　　3、零能房屋

　　零能房屋的含義是指建筑物所需的全部能源供應均來自太陽能，常規(guī)能源消耗為零。這種房屋向陽的墻面、屋面可設置太陽電池板，產生的電能除滿足用戶的照明、電器等需要外，還可為建筑供暖、空調供電保證房屋的熱舒適度。