太陽能改造在鄂北地區農房中的應用

楊子江

（湖北工程學院 新技術學院，湖北 孝感432000）

1 農房的基本概況及改造措施

孝感地區某農村住房，雙坡屋頂建筑，房屋總寬7.2m，進深6.6m，主體一層，局部兩層，見圖1。建筑面積71.28m2，建筑體積V0＝320.76m3，屋頂面積F＝72m2，保持立面基本不變，將南向坡屋頂改造成直接收益式太陽房，相應構造見圖2。充分利用原有建筑的椽木結構（小頭直徑80mm，間距200mm，房間跨度7200mm），設置1200mm寬的保溫簾，其展開后的布置與卷閘門相似。在離地面1500mm處設置一絞盤，外表與室外運動設施中的圓盤相似，與使用者是老年人的特點相適應。在保溫卷簾向陽面設置3mm厚的金屬板，當夏天白天保溫卷簾關閉時，金屬板可以顯著提高空氣溫度，增強空氣流動。保溫板可以隨金屬板一同卷放。根據PMV－PPT曲線圖，當室溫為30℃時，氣流速度為3m／s。組合起來時，人的感覺比室溫為28℃、氣流速度為0m／s時要舒適。此外，利用房屋本身構造，設置10m2的真空平板熱水器。改造后，對比房南墻總面積為30.24 m2，窗墻面積比＝18.9／30.24＝0.625。將太陽房從南向坡屋頂改成直接受益式，玻璃幕墻面積5×7.2＝36m2，北墻總面積7.2×4.2＝30.24 m2，窗墻面積比1.8／30.24＝0.06。太陽房和對比房的圍護構造、傳熱系數及各部分面積，見表1。

2 太陽房和對比房的熱負荷計算

2.1 房間負荷系數計算公式［1－2］

圖1 農房剖面示意圖

圖2 農房立面示意圖

表1 太陽房和對比房的圍護構造、傳熱系數及各部分面積

式中TCL 為房間總負荷系數［KJ／（K·d）］；NCL為房間凈負荷系數［KJ／（K·d）］；nb為圍護結構的編號總數；j為房物各個圍護結構的編號；Aj為圍護結構 的面積；Kj為圍護結構的傳熱系數［W／m2·k］；n為房間的換熱次數（次／h）為室外空氣密度，可取＝1.2kg／m3；p為當地大氣壓（KPa）；cp為空氣的比定壓熱容（kg·k）；

根據住宅建筑平面尺寸，可得太陽房的凈負荷系數 NLC［3］：

表2 月太陽能供暖率SHFM，SHFC，M ，月輔助熱量Qaux，M ，Qaux，c，M計算表

對比房的總負荷系數TLC：

2.2 計算太陽房采暖期的節能率ESFq

計算采暖期太陽房的輔助熱量Qaux，q：

Qaux，q＝ ∑Qaux，M＝3387＋2027＋373.56＋532＋2572＝8891.6MJ。

計算采暖期對比房的輔助熱量 Qaux，c，q：

計算采暖期太陽房的節能量△Qaux，q及節能率ESFq：

節能率ESFq：

3 結論

通過對農村傳統雙坡屋頂進行太陽能改造，把南向傳統的小圓瓦改造成12mm厚安全玻璃組成的玻璃幕墻，利用原有的椽木加設了夜間保溫簾，加強對窗、墻、屋頂構件的保溫。對充分利用太陽能，減少建筑的能耗，有著顯著作用，太陽房的采暖期的節能率為72.3%。這還是僅僅是完全被動式太陽能采暖，利用建筑本身已有的構造，完全可以加上主動式太陽能輻射熱水采暖系統，這樣，完全可以達到零能耗建筑的水平，并且加上熱水輻射采暖系統之后，房間本身的熱穩定性能也會提升，更增加了居住的舒適性。

［1］徐占發.建筑節能技術實用手冊［M］.北京：機械工業出版社，2005.

［2］李元哲.被動式太陽房設計手冊［M］.北京：清華大學出版社，1993.

［3］羅運俊.太陽能應用技術［M］.北京：化學工業出版社，2005.