1、暖通空調(diào)節(jié)能新技術(shù),能源與環(huán)境學(xué)院,太陽(yáng)能采暖通風(fēng),一、太陽(yáng)能建筑采暖 二、太陽(yáng)能通風(fēng)設(shè)計(jì) 三、太陽(yáng)墻采暖通風(fēng)系統(tǒng),一、太陽(yáng)能建筑采暖,被動(dòng)式 主動(dòng)式 在設(shè)計(jì)和使用時(shí)往往不同形式相結(jié)合，以求合理與最優(yōu)化。在條件允許的情況下,應(yīng)優(yōu)先選用被動(dòng)式太陽(yáng)能技術(shù)，或者設(shè)計(jì)一些緩沖性的房間，而主動(dòng)式太陽(yáng)能技術(shù)的采用則作為利用太陽(yáng)能的補(bǔ)充部分。,1.太陽(yáng)能采暖技術(shù)分類：,2、被動(dòng)式太陽(yáng)能采暖,被動(dòng)式采暖設(shè)計(jì)定義： 是通過(guò)建筑朝向和周圍環(huán)境的合理分布、內(nèi)部空間和外部形體的巧妙處理、以及建筑材料和結(jié)構(gòu)構(gòu)造的恰當(dāng)選擇，使其在冬季能集取、保持、儲(chǔ)存、分布太陽(yáng)熱能，從而解決建筑物的采暖問(wèn)題。 設(shè)計(jì)基本思想： 控制陽(yáng)光和

2、空氣在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間進(jìn)入建筑并儲(chǔ)存和分配熱空氣。,采暖過(guò)程： 房間本身是一個(gè)集熱儲(chǔ)熱體，白天太陽(yáng)光透過(guò)南向玻璃窗進(jìn)入室內(nèi)，地面和墻體吸收熱量；夜晚被吸收的熱量釋放出來(lái)，維持室溫。,設(shè)計(jì)原則： 要有有效的絕熱外殼，有足夠大的集熱表面，室內(nèi)布置盡可能多的儲(chǔ)熱體，以及主次房間的平面位置合理。,（1）直接受益式,直接受益式是應(yīng)用最廣的一種方式，構(gòu)造簡(jiǎn)單，易于安裝和日常維護(hù)；與建筑功能配合緊密，便于建筑立面的處理；室溫上升快，但是室內(nèi)溫度波動(dòng)較大。,（2）集熱蓄熱墻式,屬于間接受益太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)，向陽(yáng)側(cè)設(shè)置帶玻璃罩的儲(chǔ)熱墻體，墻體可選擇磚、混凝土、石料、土、水等儲(chǔ)熱性能好的材料。 熱過(guò)程：墻體吸收太陽(yáng)輻射后

3、向室內(nèi)輻射熱量，同時(shí)加熱墻內(nèi)表面空氣，通過(guò)對(duì)流使室內(nèi)升溫。,（3）附加陽(yáng)光間式,在向陽(yáng)側(cè)設(shè)透光玻璃構(gòu)成陽(yáng)光間接受日光照射，是直接受益式和集熱蓄熱式的組合。陽(yáng)光間可結(jié)合南廊、入口門廳、休息廳、封閉陽(yáng)臺(tái)等設(shè)置，可作為生活、休閑空間或種植植物。,（4）屋頂池式,屋頂上放置有吸熱和儲(chǔ)熱功能的貯水塑料袋或相變材料，其上設(shè)可開(kāi)閉的蓋板，冬夏兼顧，都能工作。冬季白天打開(kāi)蓋板，水袋吸熱，夜晚蓋上蓋板，水袋釋放的熱量以輻射和對(duì)流的形式傳到室內(nèi)。,3.主動(dòng)式太陽(yáng)能采暖,主動(dòng)式設(shè)計(jì)定義：以太陽(yáng)能的集熱器、管道、散熱器、風(fēng)機(jī)或泵以及儲(chǔ)熱裝置等組成強(qiáng)制循環(huán)的太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)。相對(duì)于被動(dòng)式系統(tǒng)而言，主動(dòng)式系統(tǒng)較為復(fù)雜，造價(jià)

4、較高，多應(yīng)用于大型公共建筑。,1太陽(yáng)能集熱器 2供熱管道 3散熱設(shè)備 4貯熱器 5輔助熱源 6風(fēng)機(jī)或泵,（1）空氣集熱式,以空氣作媒介源自被動(dòng)式太陽(yáng)能采暖技術(shù)的基本思路，但是因?yàn)樵黾恿诵枰獎(jiǎng)恿Φ娘L(fēng)機(jī)和引導(dǎo)氣流的風(fēng)管，有的還包括了儲(chǔ)熱部分。,a.傳統(tǒng)形式。在建筑的向陽(yáng)面設(shè)置太陽(yáng)能空氣集熱器，用風(fēng)機(jī)將空氣通過(guò)碎石貯熱層送入建筑物內(nèi)，并與輔助熱源配合。由于空氣的比熱小，從集熱器內(nèi)表面?zhèn)鹘o空氣的傳熱系數(shù)低，所以需要大面積的集熱器，而且該形式熱效率較低。,b.集熱屋面。 把集熱器放在坡屋面、用混凝土地板作為蓄熱體的系統(tǒng)。,OM陽(yáng)光住宅技術(shù)體系,（1）空氣集熱式,（1）空氣集熱式,冬季：室外空氣被屋面下的

5、通氣槽引入，積蓄在檐下，被安裝在屋頂上的玻璃集熱板加熱，上升到屋頂最高處，通過(guò)通氣管和空氣處理進(jìn)入垂直風(fēng)道轉(zhuǎn)入地下室，加熱室內(nèi)厚水泥地板，同時(shí)熱空氣從地板通風(fēng)口流入室內(nèi)。 該系統(tǒng)也可同時(shí)加熱室內(nèi)冷空氣，但是需要在室內(nèi)上空設(shè)風(fēng)機(jī)和風(fēng)口，把空氣吸入并送到屋面集熱板下。,（1）空氣集熱式,夏季夜晚工況,夏季白天工況,夏季：夜晚系統(tǒng)運(yùn)行與冬季白天同，但送入室內(nèi)的是涼空氣，起到降溫作用。 夏季白天集聚的熱空氣能夠加熱生活熱水。,該系統(tǒng)由玻璃盒子單元、百葉集熱板、蓄熱單元、風(fēng)扇和風(fēng)管等組合而成。 熱過(guò)程：玻璃夾層中的集熱板把光能轉(zhuǎn)換成熱能，加熱空氣，空氣在風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)下沿風(fēng)管流向建筑內(nèi)部的蓄熱單元。在流動(dòng)過(guò)程

6、中，加熱的空氣與室內(nèi)空氣完全隔絕。,窗戶集熱板系統(tǒng)示意,c窗戶集熱板系統(tǒng),集熱單元安裝在向陽(yáng)面，空氣可加熱到3070。集熱單元的內(nèi)外兩層均采用高熱阻玻璃，不但可以避免熱散失，還可防止輻射過(guò)大時(shí)對(duì)室內(nèi)造成不利影響。不需要集熱時(shí)，集熱板調(diào)整角度，使陽(yáng)光直接入射到室內(nèi)。夜間集熱板閉合，減少室內(nèi)熱散失。,蓄熱單元可以用卵石等蓄熱材料水平布置在地下，也可以垂直布置在建筑中心位置。,適用范圍：集熱面積約占建筑立面的1/3，最多可節(jié)約10%的供熱能量，與日光間的節(jié)能效果相仿，適用于太陽(yáng)輻射強(qiáng)度高、晝夜溫差大的地區(qū)的低層或多層居住建筑和小型辦公建筑。,c窗戶集熱板系統(tǒng),一般用水做介質(zhì)，也可以使用高沸點(diǎn)油或防凍

7、劑。建筑頂層設(shè)置太陽(yáng)能集熱器，結(jié)合水泵、水箱、輔助熱源供熱、供水。,液體集熱器系統(tǒng)圖,（2） 液體集熱式,供熱的散熱方式有多種： 在地板或頂棚鋪設(shè)盤管，進(jìn)行低溫輻射采暖； 將熱水先送入中央風(fēng)機(jī)盤管，變成管道熱風(fēng)后再送入房間； 利用房間的風(fēng)機(jī)盤管散熱器散熱； 利用房間的板式散熱器散熱。,1）定義：太陽(yáng)能熱源熱泵采暖系統(tǒng)是將太陽(yáng)能集熱器和熱泵組合成一個(gè)系統(tǒng)，由太陽(yáng)能為熱泵提供所需要的熱源，將低品位熱能提升為高品位熱能，從而為建筑物供熱。,太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)圖,（3）太陽(yáng)熱源熱泵采暖,（2）太陽(yáng)熱源輔助地源熱泵,太陽(yáng)能集熱器的作用： 冬季：進(jìn)一步加熱經(jīng)過(guò)地埋管的熱水，將這一部分熱量送入室內(nèi)。 夏季：,（

8、3）太陽(yáng)熱源熱泵熱水系統(tǒng),二、太陽(yáng)能通風(fēng)設(shè)計(jì),由上向下通風(fēng)： 室內(nèi)溫度小于室外溫度,存在密度差，室外氣體進(jìn)入室內(nèi)，室內(nèi)氣體排出室外。,1.通風(fēng)原理,進(jìn)風(fēng)口在上面 排風(fēng)口在下面,由下向上通風(fēng)： 如果室內(nèi)溫度高于室外溫度，則通風(fēng)狀況熱空氣上升，從建筑上部風(fēng)口排出，室外新鮮的冷空氣從建筑底部被吸入。,1.熱壓通風(fēng)原理,進(jìn)風(fēng)口在下面 排風(fēng)口在上面,2.熱壓通風(fēng)的多種形式,（1）純開(kāi)放空間 空間比超過(guò)1:3的豎井共享空間,（2）雙墻空間 超過(guò)600寬的雙墻夾層空間,2.熱壓通風(fēng)的多種形式,（3）煙囪空間 沖出屋面的豎向突?？臻g,2.熱壓通風(fēng)的多種形式,高度為34層，周邊風(fēng)速較小，設(shè)計(jì)了一組頂帽可以升降的

9、圓柱形玻璃通風(fēng)塔作為建筑的入口和樓梯間,傳統(tǒng)的被動(dòng)式玻璃集熱器,3.應(yīng)用實(shí)例分析,英國(guó)國(guó)內(nèi)稅務(wù)中心,自然通風(fēng)：設(shè)計(jì)師在控制建筑進(jìn)深13.6m以利于自然采光和通風(fēng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一組頂帽可以升降的圓柱形玻璃通風(fēng)塔作為建筑的入口和樓梯間。 夏季：玻璃通風(fēng)塔可以最大限度的吸收太陽(yáng)的能量，進(jìn)一步加強(qiáng)煙囪效應(yīng)，帶動(dòng)各樓層的空氣循環(huán)，實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)。 冬季：可將頂帽降下封閉排氣口，通風(fēng)塔變成為一個(gè)玻璃暖房，有利于節(jié)能采暖能耗。,3.應(yīng)用實(shí)例分析,三、太陽(yáng)墻采暖通風(fēng)系統(tǒng),1.系統(tǒng)組成和工作原理 太陽(yáng)墻系統(tǒng)由集熱和氣流輸送系統(tǒng)組成，房間是儲(chǔ)熱器。 （1）集熱系統(tǒng)：垂直墻板、遮雨板和支撐框架。 （2）氣流輸送系統(tǒng)

10、：風(fēng)機(jī)和管道。設(shè)置風(fēng)機(jī)，用于抽取空腔內(nèi)的空氣。,（1）結(jié)構(gòu) 太陽(yáng)墻板材覆于建筑外墻的外側(cè)，上面開(kāi)有小孔，與墻體的間距由計(jì)算決定，一般在200mm左右，形成的空腔與建筑內(nèi)部通風(fēng)系統(tǒng)的管道相連。,2. 多孔波形金屬板集熱太陽(yáng)墻,太陽(yáng)墻板外表面為深色（吸收太陽(yáng)熱） 內(nèi)表面為淺色（減少熱損失）,白天：太陽(yáng)墻板在太陽(yáng)輻射作用下升到較高溫度，室外冷空氣在負(fù)壓作用下通過(guò)太陽(yáng)墻板上的孔洞進(jìn)入空氣間層，同時(shí)被加熱，在上升過(guò)程中不斷被板加熱，到達(dá)太陽(yáng)墻頂部的熱空氣被風(fēng)機(jī)通過(guò)管道系統(tǒng)送至房間來(lái)采暖。 夜晚：墻體向外散失的熱量被空腔內(nèi)的空氣吸收，在風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下被重新帶回室內(nèi)。這樣既保持了新風(fēng)量，又補(bǔ)充了熱量，使墻體起到了熱交換器的作用。,（2）工作原理,2. 多孔波形金屬板集熱太陽(yáng)墻,（1）冬季工況 當(dāng)太陽(yáng)墻內(nèi)空氣溫度達(dá)到設(shè)定送風(fēng)溫度且室內(nèi)溫度低于設(shè)定室溫時(shí)，風(fēng)機(jī)啟動(dòng)向室內(nèi)送風(fēng)； 當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定室溫或太陽(yáng)墻內(nèi)空氣溫度低于設(shè)定送風(fēng)溫度時(shí)，風(fēng)機(jī)關(guān)閉停止送風(fēng)。 當(dāng)太陽(yáng)墻系統(tǒng)與其他采暖系統(tǒng)結(jié)合同時(shí)為房間供熱時(shí)，太陽(yáng)墻提供熱量不夠的部分由其他采暖系統(tǒng)補(bǔ)足，達(dá)到節(jié)能效果。,3. 系統(tǒng)運(yùn)行與控制,（2）夏季工況 當(dāng)太陽(yáng)墻中的空氣溫度低于傳感器設(shè)定溫度且室溫高于設(shè)定室溫時(shí)，風(fēng)機(jī)啟動(dòng)向室內(nèi)送風(fēng)； 當(dāng)室溫低于設(shè)定室溫或室外溫度高于設(shè)定送風(fēng)溫度時(shí)，風(fēng)機(jī)停止工