被動式太陽能家居設(shè)計

被動式太陽能家居設(shè)計編輯/劉海星翻譯/海風(fēng)

精心設(shè)計的被動式太陽能房屋能夠全年提供日光。通過夜間通風(fēng)裝置，即使在寒冷的季節(jié)，也會感到無比的舒適。

在美國北卡羅萊納州，很多家庭大部分的空間取暖都來自于被動式太陽能設(shè)計。屋頂太陽能光熱系統(tǒng)既能為日常生活提供所需熱水，又能形成二次輻射地板供暖系統(tǒng)。被動式太陽能家居設(shè)計代表著一種舒適的家居環(huán)境，意味著它的部分采暖、制冷和照明都來自于太陽能。

被動式太陽能具有節(jié)能的功效。當(dāng)你在為新房或者現(xiàn)居房增加太陽能設(shè)計之前，記住，節(jié)能高效是最符合成本效益的策略，能夠有效地降低采暖和制冷的費用。選擇專業(yè)的、在節(jié)能方面經(jīng)驗豐富的設(shè)計和建筑設(shè)計機構(gòu)，與他們合作，實現(xiàn)家庭節(jié)能的最大優(yōu)化。如果你正在重新設(shè)計你的現(xiàn)居房，首先要進行節(jié)能方面的審查，優(yōu)化成本，提高節(jié)能效益。

被動式太陽能設(shè)計利用了建筑物所在地氣候和材料的優(yōu)勢，減少能源的使用。其采集熱量的原理是：陽光穿過建筑物南向窗戶，經(jīng)特殊材料吸收太陽能，轉(zhuǎn)化為熱量加以儲存。一個設(shè)計優(yōu)良的被動式太陽能首先能夠通過節(jié)能戰(zhàn)略降低采暖和制冷負荷，而后利用太陽能來滿足全部或者部分損失掉的負荷。

簡單來說，陽光穿過建筑物南向窗戶，經(jīng)特殊材料吸收太陽能，轉(zhuǎn)化為熱量加以儲存，也就是形成了蓄熱體。被動式太陽能家居設(shè)計所形成的家中的熱負荷被稱作被動太陽能指數(shù)，取決于玻璃窗的面積和蓄熱量。理想的蓄熱量和玻璃窗的面積是根據(jù)氣候的變化而變化的。精心設(shè)計的被動式太陽能房屋能夠全年提供日光。通過夜間通風(fēng)裝置，即使在寒冷的集結(jié)，也會感到無比的舒適。

成功的被動式太陽能家居設(shè)計必備要素合適的建造位置

如果你正在規(guī)劃一個新的被動式太陽能家居設(shè)計，那么你的房子的南側(cè)的一部分必須能夠充分接觸到陽光。充分考慮到這一位置在未來的使用情況，比如小樹變成參天大樹，未來的多層建筑會阻擋你所居住的房子的采光。在一些地區(qū)，分區(qū)或其他土地使用法規(guī)會保護業(yè)主的采光權(quán)。如果在你居住的地區(qū)，采光權(quán)沒有得到充分的保護，那么就去尋找這樣一個地區(qū)。

方位正確的窗戶

通常情況下，用于采集太陽能的窗戶和其它裝置應(yīng)處于正南30°。保證在采暖季節(jié)，每天的上午9點到下午3點這一時段不被其它建筑物或者樹木遮擋。在春季，秋季和需要制冷的季節(jié)，窗戶要能夠被遮擋，這樣可以避免過熱現(xiàn)象的發(fā)生。鑒于現(xiàn)代家庭熱量負荷相對較低，要避免南向玻璃過大，確保實際大小剛好，既能防止熱量過大，又能增加在春季和秋季的降溫負荷，這一點是十分重要的。

蓄熱

被動式太陽能家居設(shè)計的蓄熱材料通常是指混凝土、磚、石、瓦。它們在采暖季節(jié)能夠吸收陽光中的熱量；在制冷季節(jié)，吸收室內(nèi)的熱量。其他熱質(zhì)材料，如水和相位變化產(chǎn)品，在儲熱方面更加有效。但砌筑有做雙重作用，既能發(fā)揮裝修材料的功能，又能起到儲熱的功效。在氣候溫和、封閉較好的房間內(nèi)，固有的家居擺設(shè)和石膏板所吸收的熱量就足夠了，不必增加額外的儲熱材料。

分配機制

太陽能通過收集、儲存，通過傳導(dǎo)、對流和輻射傳輸?shù)椒块g的不同區(qū)域。在一些家庭，小風(fēng)扇和鼓風(fēng)機能夠協(xié)助熱量的散發(fā)。當(dāng)熱能在兩個物體之間進行傳輸，并且相互接觸的時候，傳導(dǎo)現(xiàn)象發(fā)生。例如當(dāng)太陽照射到你的光腳的時候。對流是指熱量通過流體如空氣或水實現(xiàn)傳導(dǎo)。被動太陽能家居設(shè)計經(jīng)常使用對流來實現(xiàn)暖空氣由一個空間，如陽光房的移動到房間的其他區(qū)域。

當(dāng)你站在火爐或者陽光明媚的窗邊的時候，你的皮膚感覺到無比溫暖，這時所涉及到的就是陽光輻射透過墻壁所產(chǎn)生的熱量。較深的顏色比較淺顏色吸光能力強，同時也是被動式太陽能家居設(shè)計應(yīng)該更多考慮使用的蓄熱材料。

控制策略

夏季的幾個月里，適當(dāng)大小的屋頂挑檐能夠?qū)Υ怪鄙淙肽厦娲皯舻年柟膺M行遮擋。其他控制方法還包括電子傳感裝置，例如，差分溫控器發(fā)出信號，而后風(fēng)扇打開；可操控的通風(fēng)口和擋板對熱流進行操作或者控制；低輻射窗簾；操作的絕緣百葉窗和遮陽篷。

對于被動式太陽能家居設(shè)計，要不斷進行細化。雖然從概念上很簡單，但是一個成功的被動式太陽能設(shè)計需要注重一些細節(jié)和變量來實現(xiàn)平衡。一個有經(jīng)驗的設(shè)計人員使用計算機模型來模擬被動式太陽能不同配置的細節(jié)，直到具體設(shè)計符合實際的位置、業(yè)主的預(yù)算、審美喜好和性能需求。

設(shè)計師需要考慮的因素主要包括：

*絕緣和空氣密封

*窗口的位置，玻璃類型和遮陽效果

*儲熱材料的類型和放置位置

*輔助性的加熱和冷卻系統(tǒng)

設(shè)計師會在充分考慮以上因素的前提下，運用被動式太陽能設(shè)計技術(shù)，該技術(shù)主要包括直接收益式、間接收益式、隔離收益式、屋頂池式。

直接收益式

在直接受益的設(shè)計中，陽光透過南向窗戶、磚石地板或墻壁射入室內(nèi)。它們能夠吸收和儲存大量的熱量。在夜間，房間溫度降低的時候，蓄熱材料就能將熱量釋放到房間中。

一些建筑商和業(yè)主將裝有水的容器放置在室內(nèi)，用以吸收和儲存太陽熱量。雖然在每立方英尺利用水來儲存的太陽能熱量是蓄熱材料的兩倍，但是水蓄熱需要對結(jié)構(gòu)進行精心的設(shè)計。水蓄熱的一個優(yōu)點就是它可以被安裝在現(xiàn)居房中，只要建筑物能夠支撐住相應(yīng)的重量。

間接收益式

間接收益式的被動式太陽能家居設(shè)計在南向窗戶和室內(nèi)之間安設(shè)蓄熱器。最常見的間接收益方式是特隆布墻。在建筑物的南側(cè)的墻壁包含一個8英寸到16英寸厚的磚石墻。在距離深色墻壁1英寸或者更短距離，有一個單面或者雙面的玻璃，用以吸收儲存在墻壁蓄熱材料里的熱量。熱量穿過墻壁輻射到室內(nèi)，并以每小時一英寸的平均速率透過磚石墻。于是，中午時分被吸收在8英寸厚的混凝土墻的外側(cè)的熱量在晚間8點左右進入室內(nèi)。

隔離收益式

最常見的隔離收益被動式太陽能家居設(shè)計就是陽光房，它與有門的房間、窗戶和其它開口實行隔離，也被稱為日光室，太陽房，或日光浴室。陽光房可以設(shè)計在新的建筑中，也可以在現(xiàn)居房中進行添加。陽光房不能與種植植物的溫室相混淆。陽光房主要有三個功能：提供了輔助散熱；為植物生長提供足夠的陽光；提供一個舒適的生活區(qū)。針對這三個功能，在設(shè)計上尋在很到的不同。想要囊括三種職能，需要一定的妥協(xié)。

屋頂池式

經(jīng)驗豐富的被動式太陽能家居設(shè)計師既要考慮夏季的舒適度，也要注重冬季的取暖。

在大多數(shù)氣候條件下，一個突出的物件或其他裝置，如遮陽篷，遮板和棚架是十分必要的，用以阻擋夏季太陽熱量的攝取。園林綠化還可以有效促進被動式太陽能的功效的實現(xiàn)，保證制冷季節(jié)的舒適。

屋頂池式太陽房兼有冬季采暖和夏季降溫兩種功能，適合冬季不屬寒冷，而夏季較熱的地區(qū)。用裝滿水的密封塑料袋作為儲熱體，置于屋頂頂棚之上，其上設(shè)置可水平推拉開閉的保溫蓋板。冬季白天晴天時，將保溫板敞開，讓水袋充分吸收太陽輻射熱，水袋所儲熱量，通過輻射和對流傳至下面房間。夜間則關(guān)閉保溫板，阻止向外的熱損失。夏季保溫蓋板啟閉情況則與冬季相反。白天關(guān)閉保溫蓋板，隔絕陽光及室外熱空氣，同時用較涼的水袋吸收下面房間的熱量，使室溫下降；夜晚則打開保溫蓋板，讓水袋冷卻。保溫蓋板還可根據(jù)房間溫度、水袋內(nèi)水溫和太陽輻照度，進行自動調(diào)節(jié)啟閉。

太陽能建筑是節(jié)能環(huán)保領(lǐng)