直接受益式太阳房设计

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1、目录1绪论11.1研究背景11.2被动式太阳房概述11.3国内外被动式太阳能研究概况11.3.1国外被动式太阳房研究概况21.3.2国内被动式太阳房研究概况31.4本文研究方法、内容及意义51.4.1研究方法51.4.1.1文献整理51.4.1.2计算机模拟51.4.2内容及意义52合肥市直接受益式太阳房总体设计62.1地理位置62.2气候类型62.3直接受益式太阳房工作原理72.4直接受益式式太阳房的设计要点82.4.1空间布局设计82.4.2日照间距82.4.3直接受益窗设计92.4.4蓄热体设计112.4.4.1蓄热体的布置112.4.4.2蓄热材料的选择12

2、2.4.5保温设计132.4.5.1保温结构设计13272.4.5.2保温墙体材料选用133合肥市直接受益式太阳房热工设计参数优化153.1传热系数优化原则153.1.1简化模型的建立153.2传热系数优化的原则153.2.1外墙传热系数优化163.2.2地面传热系数优化174评价分析17参考文献18附录一被动式太阳房模型建筑图19附录二PDA参数模拟20合肥市直接受益式太阳房模型设计及性能优化摘要：太阳能是取之不尽的可再生能源，推广使用被动式太阳房，在保护自然生态环境及节约常规能源等方面，具有独特的优越性，本文主要讨论了直接受益式太阳房的设计，优化，以及利用PDA

3、软件进行仿真模拟分析，进行了热工参数设计优化。旨在推广直接受益式太阳房的发展。除此之外，还增加了我们认识了解PDA的能力。关键字：被动式太阳房；直接受益式；PDA；仿真模拟；热工参数优化1绪论1.1研究背景受经济发展和人口增长的影响，能源消费总量不断增加。国际能源署IEA(InternationalEnergyAgency)发布的《世界能源展望2014》（World27EnergyOutlook2014）报告，首次将包括煤炭、传统油气、核能、可再生能源在内的能源预测和分析扩展到了2040年。IEA在此次报告中指出：2014到2040年间，世界人口和经济仍然继续增长，

4、全球能源需求增长37%，全球对煤炭和石油的需求将达到峰值；全球天然气的需求将增长50%以上，是化石燃料中增长最快的[1]。然而，该报告也指出了全球能源面临的巨大挑战，包括：石油市场虽呈现供应充裕的景象，然而由于地缘冲突、非传统油气开发速度放缓和不可复制性，使得国际原油市场将在未来面临“供不应求”危险状况，报告中称石油领域短期内供给充足的现象不应该掩盖这样危机，那就是：产能增长的实现依赖于相对数量很少的生产者；能源产地的持续动乱、缺乏合理的能源政策等；核能也面临着诸多的问题，如激烈的市场竞争中存在监管风险，以及公众的接受仍然是一个全球性的重要问题；传统的化石燃料型能源

5、储量有限且污染环境，增加二氧化碳排量，造成温室效应等……不断增长的需求与资源、环境的矛盾，直接威胁着人类的可持续发展。1.2被动式太阳房概述被动式太阳能房是指在不借用任何机械动力，不需要专门的蓄热器、热交换器、水泵（或风机）等设备，而是完全用自然的方式（辐射、传导、自然对流）利用太阳能为室内采暖的房间。被动式太阳能房的设计，可以通过合理的选择建筑朝向和合理的布置建筑周围的环境，结合内部和外部巧妙的处理，选择恰当的建筑材料和结构、构造，以实现冬季能够蓄热并能使用太阳能的目的，进一步可以满足一定的建筑采暖需求[2]。1.3国内外被动式太阳能研究概况1.3.1国外被动式太

6、阳房研究概况271911年在德国中部一个叫Darmstadt-Kranichstein的地方建立了第一座被动式太阳房。在欧洲，一些国家普遍认为被动式太阳能采暖技术将会成为本世纪建筑设计的趋向。德国是世界太阳能利用大国，《可再生能源法》（EEG）是推动德国太阳能市场发展的重要动力。在德国建立了乌尔姆太阳能示范小区，特点是依靠建筑本身节能及建筑墙体保温，保证采暖。这些建筑本身依靠建筑朝向和周围环境的合理布置、内部空间和外部形体的巧妙处理以及建筑材料和结构的恰当选择，使其在冬季能集取、蓄存太阳热能的一种建筑。它不仅能满足建筑物在冬季的采暖要求，而且也能在夏季遮蔽太阳辐射，

7、散溢室内热量，使之达到降温的目的，在该小区采暖年消耗量小于15kWh/(m2.a)。美国是世界上能源消耗量最大的国家，国会先后通过了“太阳能供暖降温房屋的建筑条例”等鼓励新能源利用的法律文件。同时在太阳能研究利用方面投入大量人力、物力和财力，而且对购买太阳能系统的顾客实行减税的优惠政策，因而在美国，太阳能建筑发展极为迅速，而且形成了具有自身特色的、较为完整的太阳能产业化体系。早在上世纪40年代，美国麻省理工学院就对早期主动式太阳房进行了研究，它主要是利用太阳能集热器作为热源，并建成了w号实验太阳房[3]。进入70年代后，又有许多主动式太阳能建筑建成，如华盛顿近郊