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摘要：建筑节能是未来世界建筑发展的一个基本趋向，也是当代建筑科学技术的一个新的生长点，太阳能是建筑上很具有利用潜力的新能源,于是太阳房这种节能环保住宅应运而生。太阳能是一种平等给予和可自由利用的洁净能源，如何开发利用太阳能造福于人类是世界性一大课题。基于此，本文就我国太阳房采暖技术进行分析研究。
关键词：太阳房；采暖技术；研究综述
1 太阳房的基本原理
太阳房是直接利用太阳能的一个重要途径，其原理是把房屋看作一个集热器，通过建筑设计把高效隔热材料、透光材料、储能材料等有机地集成在一起，主要利用南坡屋面的铁板吸收太阳能，加热从屋外引进的冷空气来采暖。当冷空气通过屋顶最高处的玻璃板时，温度被大幅度提升，将通气层内的热空气吸过来聚集到热气通道里，然后通过控制箱送到地板下贮存起来。日落后，风扇会自动停止转动，控制箱内的风门会自动关闭，避免室外的冷空气继续流入室内，而贮存在地板下的热量也慢慢释放出来，使室温下降速度减慢，从而达到取暖效果。
从理论上讲，温度高的物体都会向温度低的物体或空间辐射热。夏天的夜晚，室外气温一般在25℃～30℃，而晴朗的高空温度则只有-60℃～-40℃，屋顶的铁板不断向高空辐射热量，一般可使室内气温比室外气温低2℃～4℃，这时采取与冬季取暖相同的方式，使引进屋顶通气层内的空气被铁板降温后流人屋内。除了利用冷辐射原理降温外，这种太阳房还在地下1.5米深处铺设塑料管道，将地下的凉气以每秒1米。的流量送人室内，从而达到取凉的目的。
太阳房的屋面由吸热铁板、太阳能电池板、集热空气层、集热气通道和隔热层组成，无须任何大型机器，完全靠巧妙的建筑构造来利用太阳能。利用这种技术建成的太阳房虽然比普通住宅多投资1/10，但节能效率高达33％，而且利用屋顶装有的太阳能电池板完全可以满足一个普通家庭的用电，还可以将剩余电能并人电网，最大限度节约能源。
2 太阳房的类型
2.1 主动式太阳房
主动式太阳房一般由集热器、传热流体、蓄热器、控制系统及适当的辅助能源系统构成。它需要热交换器、水泵和风机等设备，电源也是不可缺少的。因此这种太阳房的造价较高、一次性投资大、设备利用率低、维修管理工作量大，而且仍然要耗费一定量的常规能源。但是室温能主动控制，使用也很适宜。在一些经济发达的国家或地区，已建造不少各种类型的主动式太阳房。如在北京大兴县建造的一座主动式太阳房是与联邦德国合作的成果，建筑面积314.2m2，采用平板式集热器，并以天窗直接受益和特朗勃墙相结合，实为主动一被动混合型太阳房，辅助能源采用特制小型燃煤炉。
2.2 被动式太阳房
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，在冬季集取、保持、贮存、分布太阳热能，从而解决建筑物的采暖问题。一般来说，对于居住建筑和中小型公用建筑来说，主要采用的是被动式太阳房。
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被动式太阳房是一种经济、有效地利用太阳能采暖的建筑，是太阳能热利用的一个重要领域，具有重要的经济效益和社会效益。它主要是根据当地气候条件，使房屋建造尽量利用太阳的直接辐射能，不需要安装复杂的太阳能集热器，更不用循环动力设备，完全依靠建筑结构造成的吸热、隔热、保温、通风等特性，来达到冬暖夏凉的目的。但在冬季遇上连续坏天气时，可能要采用一些辅助能源补助。而且，正常情况下，早、中、晚室内气温差别也很大。不过，对于要求不高的用户，特别是原无采暖条件的农村地区，由于它简易可行、造价不高，仍然受到人们欢迎。其推广有利于节约常规能源、保护自然环境、减少污染，使人与自然环境得到和谐发展。
3 太阳房设计要点
3.1 太阳房的设计要因地制宜，遵循适用、坚固、经济，并应注意建筑造型美观大方的原则。太阳房的平面布置应符合节能和充分利用太阳能的要求，建筑造型与周围建筑群体相协调，同时必须兼顾建筑形式、使用功能和太阳能采暖方式三者之间的相互关系。
3.2 在选择太阳房的建造位置时，要避免周围地形、地物（包括附近建筑物）对建筑南向及其东、西15℃朝向范围内在冬季的遮阳。建筑间距要求在当地冬至日中午12点时，太阳房南面遮挡物的阴影不得投射到太阳房的窗户上。另外，还应避开附近污染源对集热部件透光面的污染，避免将太阳房设在附近污染源的下风向。
3.3 太阳房平面布置及其集热面应朝正南。因周围地形的限制和使用习惯，允许偏离正南向±15℃以内，校舍、办公用户等以白天使用为主的建筑一般只允许南偏东15°以内。为兼顾冬季采暖和防止夏季过热，集热面的倾角以90°为佳。
3.4 避免建筑物本身突出物（挑檐、突出外墙外表面的立柱等）在最冷的1月份对集热面的遮挡。对设在夏热地区的太阳房还要兼顾夏季的遮阳要求，尽量减少夏季太阳光射入房内，有关遮阳的详细计算可见参考文献。
3.5 在建筑平面的内部组合上，要根据不同房间对温度的不同要求合理布局，对主要居室或办公室应尽量朝南布置，并尽量避开边跨；对没有严格温度要求的房间、过道，如贮藏室、楼梯间等可以布置在北面或边跨；对寒冷地区有上下水道的房间；如厕所、浴室等要验算水管在冬季的防冻问题。南北房间之间的隔墙，应区别情况核算保温性能。对建筑的主要入口，从科季防风考虑，一般应设置门斗。在有条件时，对主要居室应尽可能地设置通过辅助房间的次要入口，以便冬季使用。
3.6 在集热方式和集热部件的选择上要考虑房间使用特点。对主要使用时间在晚上的房间，要优先选用蓄热性能较好的集热系统，以使晚间有较高的室温；对主要使用时间在白天的房间，要优先选用能使房间在白天有较高室温，上午升温较快，并使室温波动不超过什么范围的集热系统。另外，要注意设计或选用便于清扫集热面以及维护管理方便的集热部件。
3.7 室温要求。对综合气象因素SDM>20地区的太阳房，标准要求在冬季采暖期间，主要居室在无辅助热源的条件下，室内平均温度达到12℃；室温日波动范围不得大于10℃。夏季室内温度不得高于当地普通房屋。
3.8 保证太阳房内有必要的新鲜空气量。对室内人员密集的学校、办公室等类型的太阳房，或建设在高海拔地区的太阳房要核算必要的换气数量。
4 我国太阳房发展现状
经过将三十年的不断发展，太阳房技术和材料设备，已经日益完善。这些新的太阳房技术和设备，可以很好地与建筑相结合，或者干脆成为建筑的一部分。太阳能干净无污染，且取之不尽、用之不竭，但也有缺点，就是不连续、不稳定，因此，太阳房还得需要配以一定的常规辅助能源，才能达到适宜居住的条件，这也就是所谓的“主动式太阳房”。太阳房在设计时，除了需要考虑太阳能的保证率而外，还需要考虑必要的换气，以及南北屋的温度调节和控制。
我国太阳房开发利用自80年代初开始，截至1997年底，全国已经建起740万平方米的太阳房，主要分布在山东、河北、辽宁、内蒙古、甘肃、青海和西藏的农村地区。其中，辽宁省的400所中小学校建造了被动式太阳房，总面积达50万平方米。中国被动式太阳房平均每平方米建筑面积每年可节约20—40公斤标准煤。
结束语：
目前我国太阳房多是冬季利用太阳能供热的暖房,随着人们生活的提高,要求太阳房既能冬暖夏凉又能提供生活用热水、备用电源等太阳能热水器、壁式太阳灶、太阳能和电两用水壶、两用饭锅等产品,既节能又方便,是民居考虑的方向。
参考文献：
[1]浅析太阳房的结构与原理[J].张伟成.黑龙江科技信息.2014(25)
[2]主动式太阳房相变蓄热地板供暖实测研究[J].牛润萍,徐小龙.建筑科学.2015(08)
论文作者:曲秀梅
论文发表刊物:《防护工程》2017年第28期
论文发表时间:2018/2/2
标签：太阳论文; 太阳能论文; 建筑论文; 采暖论文; 被动式论文; 室温论文; 冬季论文; 《防护工程》2017年第28期论文;