太阳能在建筑中的利用

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1、2太阳能在建筑中的利用2.1太阳能的利用2.1.1太阳能一、太阳能直接太阳能，就是太阳直接辐射能。广义太阳能，由太阳能所产生的其他自然能，如风能、水能、生物能、波浪能、海洋温差等。可见光380-780纳米（nm）50%红外线780纳米（nm）以上43%紫外线380纳米（nm）以下7%二、太阳能的特点(1)地球上最主要的能源(2)可以利用的最丰富的能源(3)低密度的间断性能源(4)采集受气候、昼夜的影响2.1.2太阳能利用领域主要包括两个方面：一是太阳能热利用，另一是太阳光利用。一、太阳能的热利用80℃以下为低温太阳能利用系统。80—35

2、0℃为中温太阳能利用系统。350℃以上为高温太阳能利用系统。(一)低温太阳能利用系统主要包括热水器、被动式太阳能建筑、太阳能干燥器等。(二)中温太阳能利用系统主要包括太阳能工业热利用和太阳能热动力系统。(三)高温太阳能利用系统包括太阳能热力发电、太阳能制氢、太阳灶等。二、太阳光利用(一)光发电(二)光化学制氢(三)自然采光2.2太阳能的贮存(1)热能形式的贮存。(2)机械能形式的贮存。(3)化学形式的贮存。(4)利用光电元件将太阳能直接转化为电能贮存(如太阳能电池)等。2.2.1显热贮存一、利用水作贮热物质二、利用砾石作贮热物质2.2.

3、2潜热贮热潜热贮热是伴随物质的相变过程进行的。2.3太阳能建筑2.3.1太阳能建筑分类一、主动式太阳能建筑主动式太阳能建筑需要一定的动力进行热循环。二、被动式太阳能建筑(一)间接得热式(二)直接得热式二、被动式太阳能建筑(一)间接得热式基本型式有特朗伯集热墙、水墙和附加阳光间。(1)特朗伯集热墙。(2)水墙。(3)附加阳光间(greenhouse)。优点：1)有附加阳光间的年度热损失只相当于无该阳光间的年度热损失的一半；2)附加阳光间的管理比特朗伯墙简单；3)可以种花卉、果树，成为毗连种植温室，同时还可晒衣物；4)开阔视野，舒畅心情；5

4、)夏季可开窗通风，并设窗帘等遮阳物，防止直射热。(二)直接得热式工作原理:冬季让太阳从南面窗直接射入房间内部，用楼板层、墙及家具设备等作为吸热和储热体，当室温低于这些储热体表面温度时，这些物体就会像一个大的低温辐射器那样向室内供暖。直接得热供暖太阳能建筑(冬季白天)直接得热供暖太阳能建筑(冬季夜间)三、主动式太阳能建筑范例(略)四、被动式太阳能建筑范例(一)直接得热式示例乔治街学校太阳能建筑剖面(二)附加阳光间太阳能建筑示例美国新墨西哥州的一幢二层楼住宅美国新墨西哥州的一幢二层楼住宅(三)附加阳光间靠山窑2.3.2太阳能建筑的总体热工设

5、计简介一、太阳能建筑的方位及集热面布置(一)太阳能建筑的方位太阳能建筑的方位与太阳辐射强度、日照时间及太阳能建筑室内气温波动幅度有很大关系。太阳能建筑以朝南及偏东150以内为适宜。(二)集热面的布置北半球冬季向阳的集热面，其最佳倾角θ为当地地理纬度Ψ＋150。二、太阳能建筑的日照间距与环境绿化(一)太阳能建筑的日照间距日照间距的计算公式为：s＝H0ctghcosγ0式中:H0——前栋建筑物计算高度(m)；h——计算时太阳高度角(0)；γ0——计算时太阳光线在水平面上投影与垂直墙面法线之间夹角(0)。(二)太阳能建筑环境绿化图7太阳光的

6、几何学设计设y＝太阳高度角；δ＝方位角差值；E＝垂直遮挡角。tanE＝tany×secδ三、集热面的遮阳四、太阳能建筑的层高、建筑进深、型体及层数(一)太阳能建筑的层高与建筑进深净高以2.8m为宜。进深不应超过层高的2.5倍。(二)太阳能建筑的型体与建筑层数从节能及太阳能利用的角度来看，太阳能建筑的型体以正方形和接近正方形的矩形为宜。对于单元式住宅以三单元连排5—6层比较节能；对于独立住宅，三开间做一层，四开间以上做二层为宜。五、太阳能建筑的平面布置、蓄热及出入口防冷风渗透措施(一)太阳能建筑布置及蓄热(1)为保证南向主要房间能够达到较

7、高的太阳能供暖率，房间的进深不宜太大。进深不大于层高的1.5倍为宜。(2)蓄热问题。(二)太阳能建筑的出入口防冷风措施(1)设置门斗；(2)出入口处设阳光间；(3)增设供冬季使用的辅助出入口。六、太阳能建筑外围护结构的保温(一)保温层厚度和位置(二)防止热桥加藤义夫的太阳能建筑一、太阳能建筑设计手法从建筑热工学的方法入手，对屋顶、墙体及地面等的分析通过构造、施工、设备处理，考虑太阳能系统。二、太阳能建筑设计实践1、矢崎太阳馆(1980)2．M舞蹈学校(1982东京新宿)3．xiochipili的家(1983东京)4．太阳能“烟囱”住宅(

8、1984)5．蓄热壁住宅(1986)6．明野村浴室(1991山梨县)7．新宿大久保住宅(1992东京新宿)8．巴厘岛餐厅(1992印尼巴厘岛)图1矢崎太阳馆外观主动式太阳能集热板建筑底部采用覆土的被动式隔热