楊子江
(湖北工程學院 新技術學院,湖北 孝感432000)
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。


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:

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:

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.