太阳能利用技术-学习情境四

学习情境四被动式太阳房的施工、运行与维护

学习目标 使学生掌握被动式太阳房的分类和特点，掌握 被动式太阳房原理、施工和调试的方法，提高 被动式太阳房热效率。

一、太阳房的原理与类型(一)原理当通过屋顶最高处的玻璃板时，空气温度被大幅度抬升，将通气 层内的热空气吸过来聚焦到热气通道里，然后通过控制箱送到地板下 面贮存起来，并从靠墙的地板风口流出来，太阳下山后，风扇会自动 停止转动，控制箱内的风门会自动关闭，避免室外的冷空气流入室内 ，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，使房 屋尽可能多的吸收并保存太阳能，从而达到取暖的效果。

(二)类型主动太阳房、被动太阳房、热泵式太阳能采暖系统 1.主动太阳房 组成：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。

2.被动式太阳房 被动式太阳房是指靠冬季太阳高度角低的自然特点，以房屋结构 本身实现集热、储热和释热功能的采暖建筑，从本质上说，它是强调 利用太阳能的节能建筑。 特点：1)不需要安装复杂的太阳能集热器 2)不用循环动力设备

3)简易可行、造价低缺点：1)人为的主动调节性差 2)遇上连续坏天气时，可能要采用一些辅助能源补助 3)早、中、晚室内温差很大 分类：直接受益式、集热蓄热墙式、附加温室(阳光间)式、利用屋顶 进行集热和储热式、自然循环(热虹吸)式

3.热泵式太阳能采暖系统 (1)热泵 A.概念

热泵是一种反向使用的制冷机。它的热能大部分是来自周围环境 ，只有一部分是由电能转变而成。以花费少量电能作为代价，将低温 环境的热能转移到温度较高的环境中，因此称为热泵。制冷介质通过压缩机而升压和 升温。进入冷凝器将热量放出，高 压气体凝结成高压液体。然后通过 节流阀，成为低压液体进入蒸发器， 液体吸收热量迅速蒸发成为低压气 体，再进入压缩机形成周而复始的 循环。

热泵性能好坏以消耗每单位机械功对高温区所能供给的热量为衡 量，它的性能系数可用下式表示：Q 传给高温区的热量 W 输入功

在理想循环(卡诺循环)中，此性能系数与温度差成反比：

Q T' ' W T T ''T ' — 高温区的温度，K T‘’— 低温区的温度，K

(2)太阳能热泵采暖系统 太阳能热泵采暖系统时利用集热器进行太阳能低温集热( 10~20℃),然后通过热泵，将热量传递到温度为30~50℃的采暖热 媒中去。 A.直接式太阳能热泵 将太阳集热器作为热泵系统中的蒸发器，换热器作为冷凝器，这 样，就可以得到较高温度的采暖热媒，这

种采暖系统叫做直接式太阳 能热泵。

B.间接式太阳能热泵 太阳能集热器与热泵联合组成，叫做间接式太阳能热泵。

二、被动式太阳房的几种主要形式

(一)直接受益式右图是直接受益式太阳房的集热、储热和释热过程。 从图中可以看出，太阳 光穿过南向窗直接射入 室内，加热室内空气、 内墙和地面。当夜晚房 间室温开始下降时，储 存在墙体和地面的热量 释放出来，使室内温度 维持在一定的水平，达 到供暖目的。

(二)集热蓄热墙式集热蓄热墙式太阳房通常是在南向设有带玻璃外罩的集热墙。

(三)附加温室(阳光间)式这种太阳房是在南墙外再设一个阳光空间。

(四)利用屋顶进行集热和储热式

(五)自然循环(热虹吸)式

三、被动式太阳房的设计(一)建筑设计的一般原则1.位置 建造太阳房的场地应选择在冬至日上午9时至下午3时能接收到大 部分阳光的地方。在确定建房精确位置时，须结合室外空间布局，并 将太阳房建在这块空间的北部。太阳房在南面房屋之间应保持一定间 距，以确保冬季不挡光为原则。 2.形状和方位 1)平面形状