新型被動式太陽房

2017-01-10 11:53:20北京勤誠創業科技有限公司楊永福

太陽能 2016年12期

北京勤誠創業科技有限公司 ■ 楊永福

新型被動式太陽房

北京勤誠創業科技有限公司 ■ 楊永福

開發了一種新型被動式太陽房，該房屋在寒冷的冬天(室外溫度-10 ℃以下)，室內不用生火，無需固定的暖氣設施，只要晴天有太陽時，白天室溫就可達到20 ℃以上，夜間保持在16 ℃以上；遇到陰天，用可移動式紅外線電取暖器，室溫保持在16～20 ℃，120 m2的房間24 h耗電不超過9 kWh；在炎熱的夏天使用空調，比常規房屋節電80%以上。

采暖間；門式活動保溫墻；凹凸邊緣搭接保溫方法

0 引言

被動式太陽房結構簡單，造價便宜，易于普及推廣。當前國內現行的主要形式有：直接受益式、集熱蓄熱墻式、自然循環式、溫室綜合式等。這幾種形式存在的問題是占地面積多、熱效率低，不能獨立滿足冬季室內取暖需求，仍需耗費較多的輔助熱源。新型被動式太陽房的問世解決了現有被動式太陽房存在的問題，能獨立滿足寒冷冬季室內取暖需求，輔助熱源僅供全陰天使用，耗電很少。

1 新型被動式太陽房外觀設計

新型被動式太陽房的外觀設計分為平房小院和板式多層樓房兩種類型。

1)平房小院。由小院和平房立體兩部分構成(見圖1)。平房主體南向墻面呈一個直角三角形，其頂角要和當地大寒節氣12:00的太陽入射角保持一致。平房南向墻面的底部和小院南墻之間的距離不能小于5 m；平房東西墻和小院對應東西墻之間的距離均不能小于2.5 m。

圖1 平房小院外觀設計效果圖

2)板式多層樓房。樓房主體和現有的樓房完全一致，只是把樓房陽臺改造成新型被動式太陽房的陽光間即可(見圖2)。

圖2 板式多層樓房新型被動式太陽房陽臺外觀設計效果圖

2 新型被動式太陽房的設計原理及創新點

太陽以光輻射的形式向地球表面及建筑物內傳輸它的光能和熱能，而且只有在太陽輻射光線與接收光線的物體表面呈垂直狀態時，才能最大限度地接收到太陽的光能和熱能。依據這一理論，我們對傳統的常規房屋做到了創新性的改造，研制出本文所論述的新型被動式太陽房。其創新點體現在：

1)去除常規房屋固定的南向墻體，改造成像門一樣能隨意開啟、關閉，且具有很好保溫性能的活動墻體，稱為“門式活動保溫墻”。在冬季，白天開啟，可讓陽光充分地進入房屋內，盡可能多地吸收和存儲熱量，晚上關閉，將白天得到的熱量保存下來；在夏季，早晚開啟納涼，中午關閉隔熱。此活動墻使新型被動式太陽房具有了冬暖夏涼的效果。

圖3 西藏林芝試驗房內的門式活動保溫墻

2)在門式活動保溫墻前面，搭建1個采暖間，使采暖間前面的采光玻璃與南向墻面鉛垂線之間的夾角與當地最寒冷時期的太陽光線入射角保持一致。這樣就使最寒冷時期的太陽輻射光線垂直或接近垂直地照射到采光玻璃上，使室內最大限度地接收到太陽的光能和熱能。多年來的試驗證明，采光玻璃垂直接收太陽輻射光線的房屋要比相同規格的常規房屋室內溫度高出10～14 ℃ 。

3)采用本公司發明的帶有凹凸邊緣、二維直角、三維直角保溫板為框架的凹凸邊緣搭接保溫方法，對房屋外墻和房頂做了有效的保溫處理。

圖4 北京延慶示范房的采暖間

3 新型被動式太陽房的優越性能

與常規房屋相比，新型被動式太陽房具有節能環保、居住舒適、健康、經濟適用、性價比高的優點。

3.1 節能環保

新型被動式太陽房在寒冷的冬季取暖以太陽能為主要熱源，以電暖氣為輔助熱源。只要有4 h以上的日照，室內溫度就能達到20 ℃以上，夜間保持在16 ℃以上；只有在全陰天才使用電暖氣。因房屋有良好的保溫設施，只需少量能耗，就有較高的溫度升、降。經多次試驗證明，120 m2的房間，冬季取暖室溫保持在16～20 ℃，24小時總耗電量小于9 kWh，與常規房屋用電取暖相比節能85%以上。夏季降溫用電量比常規房屋節省80%以上。

因本房屋不用煤炭、柴薪取暖，不產生有害氣體及灰塵，不會在房屋周圍堆放煤炭、柴薪及灰渣，環境清潔無污染。

3.2 居住舒適、健康

新型被動式太陽房設置了采暖間，從日出到日落采暖間都有陽光射入。晴天里，室內有陽光的時間長達6 h之多，人坐在房子里、躺在床上都能曬太陽。曬太陽使人有舒適感，特別是老人小孩，借助日曬可除濕驅寒；室內衣物及床上用品經過日曬可去除濕霉，有清潔保健的效果。