新型被动式太阳房

2017-01-10 11:53北京勤诚创业科技有限公司杨永福

太阳能 2016年12期

北京勤诚创业科技有限公司 ■ 杨永福

新型被动式太阳房

北京勤诚创业科技有限公司 ■ 杨永福

开发了一种新型被动式太阳房，该房屋在寒冷的冬天(室外温度-10 ℃以下)，室内不用生火，无需固定的暖气设施，只要晴天有太阳时，白天室温就可达到20 ℃以上，夜间保持在16 ℃以上；遇到阴天，用可移动式红外线电取暖器，室温保持在16～20 ℃，120 m2的房间24 h耗电不超过9 kWh；在炎热的夏天使用空调，比常规房屋节电80%以上。

采暖间；门式活动保温墙；凹凸边缘搭接保温方法

0 引言

被动式太阳房结构简单，造价便宜，易于普及推广。当前国内现行的主要形式有：直接受益式、集热蓄热墙式、自然循环式、温室综合式等。这几种形式存在的问题是占地面积多、热效率低，不能独立满足冬季室内取暖需求，仍需耗费较多的辅助热源。新型被动式太阳房的问世解决了现有被动式太阳房存在的问题，能独立满足寒冷冬季室内取暖需求，辅助热源仅供全阴天使用，耗电很少。

1 新型被动式太阳房外观设计

新型被动式太阳房的外观设计分为平房小院和板式多层楼房两种类型。

1)平房小院。由小院和平房立体两部分构成(见图1)。平房主体南向墙面呈一个直角三角形，其顶角要和当地大寒节气12:00的太阳入射角保持一致。平房南向墙面的底部和小院南墙之间的距离不能小于5 m；平房东西墙和小院对应东西墙之间的距离均不能小于2.5 m。

图1 平房小院外观设计效果图

2)板式多层楼房。楼房主体和现有的楼房完全一致，只是把楼房阳台改造成新型被动式太阳房的阳光间即可(见图2)。

图2 板式多层楼房新型被动式太阳房阳台外观设计效果图

2 新型被动式太阳房的设计原理及创新点

太阳以光辐射的形式向地球表面及建筑物内传输它的光能和热能，而且只有在太阳辐射光线与接收光线的物体表面呈垂直状态时，才能最大限度地接收到太阳的光能和热能。依据这一理论，我们对传统的常规房屋做到了创新性的改造，研制出本文所论述的新型被动式太阳房。其创新点体现在：

1)去除常规房屋固定的南向墙体，改造成像门一样能随意开启、关闭，且具有很好保温性能的活动墙体，称为“门式活动保温墙”。在冬季，白天开启，可让阳光充分地进入房屋内，尽可能多地吸收和存储热量，晚上关闭，将白天得到的热量保存下来；在夏季，早晚开启纳凉，中午关闭隔热。此活动墙使新型被动式太阳房具有了冬暖夏凉的效果。

图3 西藏林芝试验房内的门式活动保温墙

2)在门式活动保温墙前面，搭建1个采暖间，使采暖间前面的采光玻璃与南向墙面铅垂线之间的夹角与当地最寒冷时期的太阳光线入射角保持一致。这样就使最寒冷时期的太阳辐射光线垂直或接近垂直地照射到采光玻璃上，使室内最大限度地接收到太阳的光能和热能。多年来的试验证明，采光玻璃垂直接收太阳辐射光线的房屋要比相同规格的常规房屋室内温度高出10～14 ℃ 。

3)采用本公司发明的带有凹凸边缘、二维直角、三维直角保温板为框架的凹凸边缘搭接保温方法，对房屋外墙和房顶做了有效的保温处理。

图4 北京延庆示范房的采暖间

3 新型被动式太阳房的优越性能

与常规房屋相比，新型被动式太阳房具有节能环保、居住舒适、健康、经济适用、性价比高的优点。

3.1 节能环保

新型被动式太阳房在寒冷的冬季取暖以太阳能为主要热源，以电暖气为辅助热源。只要有4 h以上的日照，室内温度就能达到20 ℃以上，夜间保持在16 ℃以上；只有在全阴天才使用电暖气。因房屋有良好的保温设施，只需少量能耗，就有较高的温度升、降。经多次试验证明，120 m2的房间，冬季取暖室温保持在16～20 ℃，24小时总耗电量小于9 kWh，与常规房屋用电取暖相比节能85%以上。夏季降温用电量比常规房屋节省80%以上。

因本房屋不用煤炭、柴薪取暖，不产生有害气体及灰尘，不会在房屋周围堆放煤炭、柴薪及灰渣，环境清洁无污染。

3.2 居住舒适、健康

新型被动式太阳房设置了采暖间，从日出到日落采暖间都有阳光射入。晴天里，室内有阳光的时间长达6 h之多，人坐在房子里、躺在床上都能晒太阳。晒太阳使人有舒适感，特别是老人小孩，借助日晒可除湿驱寒；室内衣物及床上用品经过日晒可去除湿霉，有清洁保健的效果。