太阳房式学生公寓设计太阳能在建筑采暖上的利用

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该系统不同于传统形式 ! 它 与 建筑 结 构融为一体 ! 能够做到高效 采 暖 " 有效 通风 ! 很好的解决了太阳 能建 筑 设 计 一体化的问题 # 太阳墙系 统原 则 上 属于 被 动 式太 阳能采暖系统 ! 由集热和 气流 输 送 两 部分系统组成 $ 钢制或铝制 的深 色 太 阳墙板材覆于建筑南向或东 西外 墙 的 外侧 ! 板上开有小孔 ! 与墙 体 的 间距 由 计 算 决 定 ! 一 般 在 !""## 左 右 ! 形 成 的空腔与建筑内部通风系统 的 管 道相 连 ! 管道中设置风机 ! 用于 抽取 空 腔 内 的空气 % 图 $ &$ 冬季 ! 白 天 室外 空 气 通过 小 孔 进 入空腔 ! 在流动过程中获得 板材 吸 收 的太阳辐射热 ! 受热压作用 上 升 ! 进 入 建筑物的通风系统 ! 然后由 管 道 分配 输 送 到各 层 空 间 % 图 ! &$ 板 材 底 部 不 密封 ! 保持了太阳墙内腔的 干 燥 ! 同时 起到排水作用 $ 夜晚 ! 墙体向外散失的 热量被空腔内的空气吸收 ! 在 风扇 运 转的情况下被重新带回室 内 $ 这 样既 保持了新风量 ! 又补充了热量 ! 使 墙 体 起到了热交换器的作用 $ 夏季 ! 风 扇 停止 运 转 ! 室外 热 空 气
摘 要 * 本文介绍了一种太阳能利用的新方式 ’’ ’ 太阳墙系统 # 并以山 东建筑工程学院新校区学生公寓梅园 ! 号西翼的设计为例 # 对太阳能 热利用技 术进行了分析 " 关键词 * 太阳能 热能利用 太阳墙系统 太阳能建筑一体化
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!"" 国内外太阳能利用技术 在 建 筑
中的应用简况 太阳能 采 暖 ! 热 水 ! 发 电与 制 冷 是 太阳能在建筑中应用的主 要方 面 " 国 外 太 阳 能 发 展 较 早 # 美 国 在 #$%& 年 之 前 就 计 划 建 ’&( 万 栋 太 阳 能 采 暖 房 屋 # 其 国 家 所 需 能 源 的 )(! 由 太 阳 能 供 给 $ 日 本 的 % 阳 光 计 划 & 到 ’((( 年 就 有 !((( 座 房 屋 达 到 太 阳 能 空 调 的实用化程度 " 我国的 太 阳能 建 筑 应用 研 究 起步 较 晚 # 开始 于 上 世纪 *+ 年 代 末 #%( 年 代才重点发展了被动式太阳 能 采 暖技 术 # 建成数百座太阳能采 暖示 范 建 筑 "
向 ! 太阳墙布置在南墙上 $ 其平面布局 合理 ! 采用了混合式太阳 能 采 暖系 统 ! 与建筑配合和谐统一 ! 初步 实 现 了太 阳能建筑一体化 $ 在平 面 设 计上 ! 南 向 房间 的 卫 生 间布置于靠走廊的内侧 ! 南 向外 墙 可 开大窗 ! 便于冬季接受足 够 的 太阳 辐 射热 ’ 北向房间的卫生 间布 置 于 房间 北侧 ! 作为温度阻尼区 ! 阻 挡冬 季 北 风 的侵袭 ! 有利于房间保温 ’ 走 廊西 墙 外 侧设一钢结构通风道 ! 通 过 走 廊西 端 的窗户与室内连接 ! 利 用热 压 原 理加 强了自然通风 % 图 . &$ 采暖 方 面 ! 应用 了 先 进的 太 阳 墙 技术 $ 建筑南向墙面利用 窗 间墙 和 女 儿 墙 的 位 置 安 装 了 */+#! 的 深 棕 色 太阳墙 $ 冬季 ! 太阳墙加热的空气通过 管 道 输 送 到 各 层 走 廊 和 北 向 房 间 !有 效解决了不向阳的房间利 用 太 阳能 采 暖的问题 $ 据计算 ! 太阳墙每年可产生
辐射进行采暖 $ 夏季 ! 太阳墙系统不运
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行 ! 南向外窗受角度 适宜 的 遮 阳板 的 遮蔽 ! 能够防止室温过高 " 通风 方 面 ! 每个 房 间 都向 走 廊 开 有通风窗 " 夏季 ! 打开通 风 窗 ! 南北 向 房间可直接对流 ! 且 无 相互 干 扰 " 另 外 ! 西端的深色钢板围 合 的 通风 道 吸 收太阳光热 ! 加热了空腔 内 的 空气 ! 热 空气上升 ! 从顶部风口 流出 ! 在 压 力作 用 下 各 层 走 廊 内 的 空 气 流 入 补 充 !如 此加强了室内的自然通 风 ! 有利 于 降 温 # 图 # $% 冬季 ! 各房间开向走廊的通 风窗和走廊尽端开向通 风 道 的窗 户 都 关闭 ! 南向房间通过 与外 窗 结 合的 通 风器获得新风 ! 北向 房 间通 过 太 阳墙 系统获得新风 ! 各房 间 均 利用 卫 生 间 风道排风 ! 保温与通风兼 顾 ! 实现 了 室 内环境的健康舒适 & 图 $% $% 该建 筑 单 元使 用 了 性能 优 良 的屋 面保温材料 ’ 外墙外 保 温 材料 和 传 热 系数低的窗户 ! 房间具 有 良 好的 保 温 性能 " 此外 ! 作为研 究 课题 ! 全 部 房间 安装了定时供水的太阳能热水系统!
$( 年 代 # 太 阳能 热 水 器 得 到 大 力 推 广
和全社会的普遍认可 # 成为 家 庭 热水 供 应 的 首 选 产 品 #在 宾 馆 !学 校 !洗 浴 中心等公共建筑中也有大量应用 " $( 年代末 # 我国在太阳能技 术 综 合应 用 上开始有了长足发展 # 建成 了 多 座包 含太阳能光热 ! 光电转 换 技术 的 公 共 建筑和住宅 " 目前我国的 太 阳能 采 暖
可从太阳墙板底部及孔 洞 进 入 ! 从 上 部和周围的孔洞流出 ! 热量 不 会 进入 室内 $ 太阳墙使用多孔波形金属板集 热 ! 并与风机结合 ! 与用传 统 的被 动 式 玻璃集热的作法相比 ! 具 有 热 效率 高 " 通风好的优势 ! 可以广 泛应 用 在 各类 建筑上 ! 是一项值得推 广 的太 阳 能 热 利用技术 % 图 %!& &$
水 ’电 ’暖 计 量 表 和 智 能 控 制 系 统 !中 水处理系统 ( 部分房 间 以 地板 低 温 辐 射作为冬季太阳能采暖的辅助热源 % 经计 算 ! 通 过应 用 以 上节 能 措 施 尤其是太阳能热利用技 术 ! 与常 规 作 法 相 比 ! 可 节 能 &’! 以 上 ! 而 且 初 投 资和运行费用可在 ’ 年内收回 % 另外 ! 太阳能技术的应用使每 年 二 氧化 碳 的 排放量在供热方面减少 $(& 吨 ! 在 热 水方面减少 (# 吨 ! 实现了生态环保 % 该项 目 采 用的 先 进 能源 设 计 理念 和成熟的节能技术创造 了良 好 的 居住 环境 ! 在节约能源 ’ 提 高 舒 适度 等 方 面 远远胜过传统的集体宿 舍 ! 同时 在 太 阳能热利用技术上 ’ 在应 用 方 式上 都 是做了有益的尝试 %
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太阳房式学生公寓设计
’ ’’ 太阳能在建筑采暖上的利用
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王崇杰 何文晶
太阳能热利用以及太阳 能 建 筑一 体 化 设计开拓了新的发展空间 % 在建 筑 中 应用 太 阳 能技 术 是 一个 多学科 ’ 多专业参与 ’ 研 究 与结 合 的 综 合性事业 ! 需要建筑师 ’ 太 阳 能技 术 专 家 ’ 建材专家 ’ 生产 商 ’ 投资 商 ’ 施 工技 术人员等通力合作 ’ 密切配合 % 与此同 时 ! 技术的研究与 开 发也 需 要 以市 场 需求为导向 ! 与现 代 技 术经 济 分 析手 段相结合 ! 才能有更 广 阔 的市 场 和 前 景%
!*!01 热 量 !2 月 到 第 二 年 / 月 可 产
生 $.!01 热量 $ 而南向房间则采用被 动式太阳能直接受益的方式! 通过
&-*## ! 且多集中于夏季 $
该 建 筑 单 元 共 六 层 !+! 个 房 间 ! 总 建 筑 面 积 !%""# ! 朝 向 为 正 南 方
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!,!# #!,$# 的 中 空 玻 璃 窗 接 受 阳 光