建筑获得太阳辐射的手法夏芳

1、获得太阳辐射热的建筑手法利用建筑手法获得太阳能主要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，及建筑材料和结构、构造的恰当选择，使其在冬季能集取、保持、贮存、分布太阳能，以解决建筑物的采暖问题。其根据室内受热的原理将主要的构造形式分为四种分别是让阳光直接穿过的南向玻璃窗，厚重材料如砖、土坯、混凝土或蓄热性能好的材料如水、相变蓄热材料，或是充分利用空气对流循环的形式除了在室内利用太阳能还可以在从室外引入空气至室内的过程中对空气进行预热的窗户构造。每种方式的实现构造形式也有很多，下面将分别论述其各种形式。1直接受益式 直接受益式是建筑利用被动式太阳能的比较简单易行的处理手法，

2、通过让太阳辐射直接透过透明围护结构（一般为窗户玻璃），加热室内空气或构件，来达到利用太阳能的目的。在建筑设计中可通过南向侧窗、高窗、屋顶天窗或建筑物的高差错列布置等形式使直接太阳辐射经过透明围护构件进入室内。当建筑进深较大 图1屋顶窗 或形体较复杂时，设置采光中庭，在屋顶合适位置开设的天窗等（如图1所示），都可使深处的房间也能得到太阳辐射，从而使整个建筑内部都能得到太阳辐射热。直接受益式手法获得的太阳辐射量主要决定于窗户面积的大小，因此应尽量争 取南向大面积的开窗或利用天窗、高侧窗 图2建筑处理手法 来增大采集面，如图中2将建筑的平面处理成梯形状、将剖面处理成单坡屋顶形式，且南向墙面全部开窗以

3、增大采集太阳辐射的面积。生活中常见的玻璃幕墙通过将整个墙面处理成玻璃形式，使建筑有更大的阳光采集面在冬季获得更多的太阳辐射热。当建筑物的窗户朝向西侧时，可以采取相应措施使窗口朝南以采集到更多的冬季太阳能。由于窗户面积有限，一天中能接受到的直接太阳辐射量也受到限制，因此在适当情况下可以考虑引入反射太阳辐射，将照射到建筑开口周围图3安装金属反射体 图4墙面设置反射板 的太阳辐射通过相应装置的反射作用引入到室内。如在恰当位置设置反射板或反射百页等装置或利用屋面墙体刷白后自身的产生的反射作用，使落在建筑窗口附近表面的直接太阳辐射或散射辐射经过一次或多次反射后进入室内，使室内能采集到更多太阳辐射能，如图

4、3中在建筑的屋顶上安装了金属反射体，使不能直接照射到室内的太阳光线经过反射后进入到南向线型天窗内。对于位于东南、西南朝向的建筑也可通过在其垂直面加反射板以增强反射，使更多的南向太阳辐射进入室内（如图4所示）。 2利用建筑构件蓄热利用蓄热体表面的吸热性能及比大热容的特点来吸收太阳辐射热，并蓄存热量。太阳辐射加热蓄热构件，同时利用室内非蓄热体表面的反射性将太阳辐射反射至蓄热体上，然后室内蓄热构件通过表面的热空气与周围冷空气的对流或蓄热构件的热辐射形式放热，给室内提供热量，同时将多余的热量贮存起来夜间释放。被用来蓄热的建筑构件一般为深色表面的重质材料，也可以是在构件内设具有蓄热性的相变蓄热材料等，主

5、要为建筑的屋顶、墙面和地板。蓄热墙当太阳直接照射到蓄热构件中，太阳辐射直接加热室内重质构件如混凝土墙体土坯砖墙或水箱等将太阳辐射热贮存在构件中，通过构件的辐射传热使室内获得太阳辐射热，同时可在蓄热墙上开设通风口，阳光入射到蓄热墙上被墙面吸收转变为图5水墙 图6特朗勃墙 热,加热墙与玻璃之间的空气, 热空气上升, 由上风口进入室内, 室内冷空气由下风口流入墙与玻璃之间的空气通道, 形成自然的热循环,晚上热量通过墙体辐射传导进入室内,关闭上下风口, 以防止逆循环。常见的蓄热墙形式有如水墙（图5）、花格墙、特朗勃墙（图6）。集热墙（ 见图7）的原理大体上与蓄热墙相同，在南向外墙面上加一层金属板( 铁

6、皮、铝皮) 和保温材料,金属板表面涂成黑色或其它深色, 作为吸热体吸收太阳辐射热, 金属板做成平板型或折板型以增加吸收面积。金属板外覆盖玻璃罩盖, 墙上、下侧开有通风孔。金属板吸热体吸收的太阳辐射热通过对 图7集热墙 流方式传给夹层中的空气,夹层空气被加热后与房间内的空气通过上下风口进行对流换热，多余的热量蓄存在墙体内, 从而达到采暖的目的。蓄热墙形式的原理同时还可给现有建筑改造提供参照，在原有建筑的旧墙面上镶嵌玻璃并在两者之间留出一定距离的空气间层，利用原有重质墙体的蓄热作用及表层玻璃的温室效应保温作用以达到利用太阳能的目的，从外观和节能效果来看效果都比较好。当用透明保温材料代替玻璃与蓄热墙

7、结合使用时，充分利用了太阳能同时又改善了保温性能，效果更好。在建筑设计中还可以将玻璃与墙之间的空气夹层加宽，形成一个可以使用的空间即附加阳光间，如将阳台完全封闭形成的室内空间。图8中的附加阳光间式太阳房不仅给相应楼层的房间供热，同时附加阳光间中的空气在受热后，还通过空气分层作用，热空气通过设有活动盖板的通风口上升到 图8 附加阳光间 上层房间中，给上层房间提供热量。蓄热地板为保证室内良好的采光状况，有时建筑选择地板蓄热，通过利用比热大的地板材料或在地板下设岩床地基或相变蓄热材料吸收太阳辐射热，贮存在构件中，当室内气温低于蓄热地板时，地板辐射放热或与室内空气对流换热。蓄热屋顶考虑到在一定情况下蓄

8、热墙会影响到室内的采光状况及外观效果，而蓄热地板又会对图9蓄热屋顶 图10蓄热屋顶 室内家具布置有一定的限制，因此可选择利用屋顶充当蓄热体（如图9、10），通过在屋图11屋顶放置水袋 图12屋顶浅池 顶上放置装水的黑色塑料水袋（图11）或设浅池（图12），或在吊顶内设相变蓄热材料，利用水及相变蓄热材料作为蓄热介质和热导体，通过水或材料白天蓄热，晚上放热。通常蓄热屋顶与屋顶天窗合用，屋顶覆保温性能良好的材料，蓄热介质由钢质隔栅支撑，利用导热性能好的材料如金属板充当室内顶棚，蓄热材料放置在顶棚之上，蓄存的热量在傍晚和晚上通过金属板传导至室内，也可以直接利用重质材料充当屋顶顶棚。与蓄热墙一样在顶棚上

9、也可以开设通风口利用其内部热空气与室内冷空气的对流循环实现热传导。图中利用窗户百页的反射作用将本来射向地板的太阳辐射反射至顶棚贮存起来，利用顶棚充当蓄热体，这样地面上的家具可以就随意布置而不会影响房间的热性能。3对流环路式对流环路式（图13、14 ）利用室内热空气在与冷空气的循环运动过程图13对流环路式 图14对流环路式 中与蓄热介质的充分接触，空气将热传给蓄热介质贮存，与蓄热构件不同的是在这里太阳辐射热先加热室内空气，再通过室内空气与蓄热构件的热交换，将热传导至蓄热构件蓄存起来。如图15所示的对流环路式系统，以风道将采暖房间及图15对流环路式热卵石蓄热太阳房 蓄热卵石床相通，被加的热空气直接

10、送入采暖房间，或是送入卵石床蓄存，在需要时再向室内供热。当热循环效果不佳时，可通过设置风机来促进冷热空气循环。4预热进入室内的新鲜空气 冬季建筑室内在保持密闭性的同时还需要满足一定量的通风换气，通过预热进入室内的新鲜空气，使太阳辐射加热空气再将热空气导入室内，以空气为媒介，使建筑图16进气通风窗 间接获得太阳热量。如进气通风窗（图16）就是将通风的空气带入室内，多层玻璃板中玻璃的热损失被用来加热入室的空气，同时空气层中的百页背面吸收太阳辐射热后与新鲜空气进行换热，使空气加热后再进入室内，与室内空气进行对流换热。双层玻璃幕墙的冬季运行原理即利用两层玻璃之间形成的温室效应将夹层内的空气预热再导入室内，以及运用到风机等设备的主动式太阳能利用系统太阳墙也是运用此原理。