甘肃省被动式太阳房设计与分析

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1、甘肃省被动式太阳房设计与分析摘要：能源的日益匮乏，驱动新能源技术的快速发展。被动式太阳房在新农村建设中得到重大应用。气候是一个地区建设太阳房的基本因素，甘肃河西地处北半球，冬天寒冷夏天炎热，冬天供暖时间长，供暖成本高。新农村建设大力发展新能源技术，农村供暖系统采用被动式技术，被动式太阳房与建筑结合，实现室内常年舒适温度。以甘肃省某地区为例进行分析。关键词：被动式采暖建筑节能一、甘肃省气候分析1.1甘肃省太阳能资源特征甘肃省是全国第二大太阳能资源丰富区。地处黄土、青藏和蒙古三大高原交汇地带。境内地形复杂，山脉纵横交错，海拔相差悬殊，高山、盆地、平川、沙漠和戈壁等兼而有之

2、，是山地型高原地貌。从东南到西北包括了北亚热带湿润区到高寒区、干旱区的各种气候类型。甘肃省年日照时数为1631～3319小时，年太阳总辐射达4700～6350兆焦耳/平方米，年太阳总辐射和直射的地理分布特征为由西至东、由北至南递减。各地年太阳日照时数在1631～3319h之间，年平均日照时数分布趋势和年太阳总辐射分布趋势相一致。甘肃省所辖地区太阳能资源丰富，甘肃省大部分地区属太阳能资源丰富带，甘肃南部属太阳能资源较丰富带，丰富的太阳能资源有利于广泛应用被动式太阳能建筑。1.2被动式太阳房采暖气候分区最佳气候区及适宜气候区的A区首选集热快、防风沙、采光好的附加阳光间式被

3、动式太阳能采暖，这部分地区冬季室外温度低，不能完全依靠被动式太阳能采暖，须设计经济适用的辅助热源[1]。适宜区气候区的B区日照丰富，在被动式太阳能建筑设计时，应选用集热蓄热墙式集热方式，既能满足冬季保温，又能起到夏季防热的作用。同时利用遮阳设计及自然通风作为防止夏季过热的被动式设计。夏天的温度比较高，采暖效果较好，过高的温度不利于循环系统的工作，蒸发太多的水造成浪费。需要考虑通风和遮阳。1.3甘肃省主要城市被动式太阳房气候分区甘肃地区被动式太阳房气候分析及典型城市。数据如表1所示：表1甘肃主要城市太阳辐照值：被动式太阳房气候分区最冷月南向垂直面太阳辐照值Q（MJ/m2

4、）典型城市最佳气候区Q≥500民勤、敦煌适宜气候区A区500≥Q≥400酒泉、玉门B区400＞I≥300兰州、岷县二、甘肃省被动式太阳房可行性分析2.1建筑状况分析受经济和习惯的影响和层数的制约,目前农村的房屋结构大多采用砖混结构,外墙用水泥抹灰。根据家庭人口的多少、经济能力等方面因素一般为一层或二层。施工上采用普通黏土砖,并没有使用空心砖和加设围护结构的保温材料。被动式太阳房是通过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、构造的恰当选择,使其在冬季能采集、保持、贮存、分配太阳能,从而解决建筑物的采暖问题,同时,在夏季又能遮蔽太阳

5、辐射,散逸室内热量,从而使建筑物降温。同主动式太阳房相比,被动式太阳房构造简单,不需要复杂的管道通风系统,造价低廉。鉴于以上特点,在西北地区农村太阳房中选择了被动式太阳房。2.2经济状况分析从一次性投资上看,被动式太阳房采暖比传统的锅炉等供暖要略高,但考虑到这两个互斥方案的寿命不同,前者往往在一次投资后不需要再进行过多的维护,维护管理方便,不需要专业技术人员,可以完全收益;而后者虽然建造起来简单方便,成本也不高,可以产生与被动式太阳房同样的采暖效果,但这个效益是短期的,不但燃料需要不断补充,而且设备的维护更新都需要资金的再次投入。因此,在经济效益上,被动式太阳房更具有

6、可行性,性价比远远优于普通采暖等工程。2.3能源利用状况分析能源利用类型:在棉粮产地,以农作物、秸秆、木柴为主,有条件的家庭会使用煤气灶;在蔬菜产地,以煤和农作物、秸秆、液化气为主。秸秆等的大量使用,不利于秸秆回田,容易造成农业环境的恶化。被动式太阳房利用新技术，充分利用太阳能，实现清洁环保，节约能源。三、被动式太阳房工作原理太阳房按传热过程分为:直接受益式、集热墙式、附加阳光间式。直接受益式，这是让太阳光通过透光材料直接进入室内的采暖形式，是太阳能采暖中和普通房差别最小的一种。冬天阳光通过较大面积的南向玻璃窗，直接照射到室内的地面、墙壁和家具上面，使其吸收大部分热量

7、，因而温度升高，少部分阳光被反射到室内的其他面（包括窗），再次进行阳光的吸收、反射作用（或通过窗户透出室外）[2]。附加阳光间式，这种太阳房是直接受益式和集热墙式的混合产物。其基本结构是将阳光间附建在房子南侧，中间用一堵墙（带门、窗或通风孔）把房子与阳光间隔开。实际上在一天的所有时间里，附加阳光间内的温度都比室外温度高，因此，阳光间既可以供给房间以太阳热能，又可以作为一个缓冲区，减少房间的热损失，使建筑物与阳光间相邻的部分获得一个温和的环境。集热墙式，这种太阳房主要是利用南向垂直集热墙，吸收穿过玻璃采光面的阳光，然后通过传导、辐射及对流，把热量送到室