被动式太阳能采暖技术
_被动式太阳能建筑技术规范_解读
The Special Focus规范编制背景被动式太阳能建筑，是通过建筑设计手段和简单技术的合理运用，可以利用太阳能为房间提供相当部分的采暖能量，降低通风和照明的能耗，具有结构简单、造价低、施工方便等优点，已经在美国、德国等发达国家得到了较多推广应用，已发展到较高水平。
我国是太阳能资源丰富的国家之一，太阳能作为一种可再生的清洁能源，近年来在建筑中的利用受到关注。
我国自上世纪70年代开始，建设了一批被动式太阳能建筑，取得了良好效果。
近年来我国的被动式太阳能建筑得到了长足的发展，各地相继探索建设了一批新型的被动式太阳能建筑，开发了一系列新型被动式太阳能利用技术，但被动式太阳能技术和产品的标准、规范不健全，尤其是被动式太阳能建筑设计、施工规范的欠缺，已成为限制被动式太阳能建筑发展和推广的主要因素之一。
亟需编制适合建筑行业遵循的设计、施工、验收规范，以指导建筑行业主动、正确的建设被动式太阳能建筑。
《被动式太阳能建筑技术规范》解读□ 中国建筑设计研究院 国家住宅与居住环境工程技术研究中心 张磊 鞠晓磊 曾雁规范编制概况基于以上被动式太阳能建筑存在的问题。
中国建筑设计研究院从2008年8月起，成立了由建筑、暖通、结构、等多专业高级技术人员联合组成的编制组，邀请相关领域的设计院、科研院校、企业中具有较高学术水平和工程经验的专家共同组成编制组，开始规范研究工作。
编制组调研了国内主要的被动太阳能建筑科研院所，并对国内有代表性的工程进行了考察。
其中；国内分别与山东建筑大学、天津大学、大连理工大学、甘肃自然能源研究所、深圳华森建筑与工程设计咨询顾问有限公司等院校和和研究机构进行了技术交流，考察了国内被动太阳能建筑工程。
规范在编制过程中遵循以下原则：1.明确对象，掌握深度。
研究与设计相关的专业设计标准规范。
以被动太阳能建筑设计关键因素为主要对象，兼顾各专业的系统需要，与相关标准规范合理衔接。
处理好《被动式太阳能建筑技术规范》和其他设计规范的关系。
主动式太阳能与被动式太阳能
主动式太阳能与被动式太阳能被动式太阳房太阳能采暖的应用形式之一是被动式太阳房，即依靠建筑围护结构本身来完成吸热、蓄热、放热功能的采暖系统。
被动式太阳房的外围护结构应具有较大的热阻，室内要有足够的热重质材料，如砖石、混凝土或相变蓄能材料，以保持房屋有足够的蓄热性能。
在冬季被动式太阳房日间通过建筑围护结构吸收并存储太阳能，夜间建筑围护结构放出存储热量满足室内需要。
被动式太阳房技术可以降低冬季的采暖负荷，甚至在无需其他辅助采暖方式时即可满足室内环境的要求。
①直接受益式。
冬季阳光在通过较大面积的南向玻璃窗后，直接照射到蓄热能力较大的室内地面、墙面和家具上，这些材料日间吸收并存储大部分的太阳能，夜间逐渐释放，使房间在晚上仍能维持一定的温度。
由于南向窗户面积较大，这种形式的太阳房应配置保温窗帘，并具有良好的保温性能和密封性能以减少热量损失。
窗户还应设置遮阳板，以遮挡夏季阳光进入室内。
②集热蓄热墙式。
这种形式的被动式太阳房是由透光玻璃罩和蓄热墙体构成，中间留有空气层，墙体上下部位设有通向室内的风口。
日间利用南向集热蓄热墙体吸收穿过玻璃罩的阳光，墙体会吸收并传入一定的热量，同时夹层内空气受热后成为热空气通过风口进入室内；夜间集热蓄热墙体的热量会逐渐传入室内。
集热蓄热墙体的外表面涂成黑色或某种深色，以便有效地吸收阳光。
为防止夜间热量散失，玻璃外侧应设置保温窗帘和保温板。
集热蓄热墙体可分为实体式集热蓄热墙、花格式集热蓄热墙、水墙式集热蓄热墙、相变材料集热蓄热墙和快速集热墙等形式。
③附加阳光间式。
阳光间附建在主体房屋的南侧，其围护结构全部或部分由玻璃等透光材料构成，地面做成蓄热体。
日间阳光间得到太阳光辐射而被加热，其内部温度始终高于外环境温度，热量通过与主体房间相邻的公共墙上的门、窗传入主体房间室内。
阳光间既可以在白天供给主体房间热量，又可在夜间作为缓冲区，减少房间热量损失。
④蓄热屋顶池式。
屋顶池式太阳房兼有冬季采暖和夏季降温两种功能，适用于冬季不太寒冷、夏季较热的地区。
被动式太阳能利用设计
被动式太阳能利用设计太阳能作为一种无限可再生能源，不仅无污染，价格低廉，而且通过一定的方式很容易的加以利用，改善室内温度。
通过光热的转换将太阳能直接或间接地引入室内，进行采暖利用，在改善提高室内的温度及其他热环境同时，又节约了能源，保护了生态环境，可以说太阳能是一种纯绿色能源。
太阳能的利用可以分为主动式和被动式两种，根据在太阳能采集利用过程中是否需要机械动力加以区分。
主动式太阳能系统需要机械动力驱动，才能达到采暖和制冷的目的。
主动式太阳能虽然能达到节约能源的目的，但在使用过程中仍需能源去运行气泵或风扇等。
同时集热器、蓄热器等机械构造复杂，成本较高，安装复杂。
太阳能向室内的传递可以借助任何机械动力，而是通过良好的建筑朝向布置和周围环境合理的设计，以及内部空间以及建筑外部构造的巧妙处理采集、吸收利用太阳能。
一个好的建筑设计师应该能充分利用建筑方面的设计，而不是机械的方式来达到利用太阳能，节约能源的目的。
几乎任何建筑都在利用着太阳能进行采光加热，但要达到节能的目的，还需选择优质的建筑材料，加以特殊的构造。
中国大多数的房子都是坐北朝南的利用着太阳能，但在寒冷地区的冬季，我们仍需进行加热采暖。
其实最主要的原因就是建筑的保温性能差。
如果要想纯靠太阳能来维持冬季室内的温度就必须有良好的保温措施，使太阳能的热量不至于快速的散失。
由于夜间没有太阳，而且热量必然会有一定的散失，这就使得对太阳能的储存成了必要。
通过蓄热材料白天的吸收储存，晚上慢速的释放，保证了夜间室内温度不会下降的太快，或者保持恒温。
被动式利用太阳能采暖的方式主要有以下几种：1、直接受益式建筑物直接接受太阳能从而进行采暖是一种最简单、最直接的对太阳能的利用方式，但这种方式需要以良好的外墙及门窗的保温效果，否则吸收的太阳能很快就会通过门窗等位置散失掉。
所以在直接受益式中对窗户的选择就十分重要了，首先窗户要保证阳光的通透，这对太阳能的采集十分必要，而且窗户面积不宜过小。
绿色建筑如何实现建筑物的被动式太阳能利用
绿色建筑如何实现建筑物的被动式太阳能利用在当今追求可持续发展和节能环保的时代，绿色建筑理念逐渐深入人心。
其中，被动式太阳能利用作为一种高效、环保且经济的能源利用方式，在绿色建筑中发挥着重要作用。
那么，究竟什么是被动式太阳能利用？绿色建筑又是如何实现这一技术的呢？被动式太阳能利用，简单来说，就是不依赖复杂的机械装置和设备，而是通过巧妙的建筑设计和布局，充分利用太阳的能量来满足建筑物的采暖、制冷和采光需求。
这种方式不仅能够降低能源消耗，减少对传统能源的依赖，还能为居住者提供更加舒适和健康的室内环境。
要实现建筑物的被动式太阳能利用，首先得从建筑的选址和朝向说起。
理想的绿色建筑应该选择在阳光充足的位置，并且建筑物的主要朝向应该是朝南。
这样可以确保在冬季能够最大程度地接收太阳的直射光，从而为室内提供温暖；而在夏季，通过合理的遮阳设计，又可以避免过多的阳光直射，降低室内温度。
比如，在南方地区，建筑物可以适当偏东或偏西一些，以适应夏季较长的日照时间，减少西晒带来的过热问题。
窗户的设计也是关键之一。
窗户不仅是采光的通道，也是太阳能进入室内的重要入口。
在冬季，应该增加南向窗户的面积，以让更多的阳光进入室内，同时要保证窗户的密封性良好，减少热量的散失。
而在夏季，则需要控制窗户的面积和遮阳措施，如安装百叶窗、遮阳篷等，以阻挡过多的阳光。
此外，窗户的位置和高度也需要精心设计，以促进室内空气的自然流通，提高通风效果。
建筑的保温隔热性能同样不可忽视。
良好的保温隔热材料可以有效地阻止室内外热量的交换，在冬季保持室内温暖，夏季保持室内凉爽。
例如，在墙体中使用保温性能好的材料，如聚苯乙烯泡沫板、岩棉等；在屋顶设置保温层和防水层，减少热量的传递。
同时，要注意避免热桥的出现，热桥是指建筑结构中传热系数较大的部位，如墙角、梁柱等，这些部位容易导致热量散失，需要进行特殊的保温处理。
除了建筑的外壳，室内的布局和装饰也能对被动式太阳能利用产生影响。
《太阳能利用》第四章被动式太阳能热利用技术
3.被动式房设计原则与要点
3.2 设计要点
(3)附加阳光间设计要点:
• 南墙应避免周围建筑和实物对透光面的遮挡 • 南向附加阳光间的开窗面积在不受结构限制时，应取最大值。
屋檐突出长度A通常根据结构要求确定，取最小值，以保证最冷月份
屋檐不对玻璃造成遮挡，因此A的取值应符合：
A≤B/(θ+5)
式中
B——阳光间开窗长度；
特点： • 集热效果较好； • 且不需要人为控制； • 易于与建筑进行一体化设计； • 热稳定性较差； • 宜用于办公室等主要在白天使用的建筑。
对流环路式太阳房示意图
2.被动式太阳房简介
2.2 被动房适应性
不同的集热方式，适宜于不同的条件，其适宜性应从房间使用性质、纬
度和气象条件、经济条件等方面进行综合考虑。
(绝热材料)。建筑围护结构有不同的构造层次，单设保温层是将 保温材料作为保温层中起主要保温作用的构造做法。
挤塑板
岩棉保温板
聚苯板
5.被动房集热蓄热优化设计
• 封闭空气间层 静止的空气介质导热系数很小，因此封
闭空气间层在围护结构中是良好的保 温层。
• 混合保温
采用以上多种方式来满足保温要求，即 混合保温构造。显然，混合保温方案 的构造较复杂，但保温效果好，适用 于恒温室等温度要求较高的建筑类型 。
冬季白天
冬季夜晚
夏季白天
夏季夜晚
被动太阳房工作原理示意图
1. 概述
1.2 太阳能资源分布
我国太阳能资源的总体分布状况: ➢ 西部多于东部，北部多于南部； • 南方非供暖地区处在太阳能辐射相 对弱的地区，可利用太阳能进行降温、 制冷。 • 对于广大北方和西部，以及冬季供 暖地区来说, 适合运用太阳能技术进行 供暖。
我国被动式太阳能采暖技术的应用现状及发展前景
总741期第七期2021年3月河南科技Journal of Henan Science and Technology我国被动式太阳能采暖技术的应用现状及发展前景党怡天（上海大学上海美术学院建筑系，上海200042）摘要：本文首先分析了太阳能资源的适用背景及分布现状，确定太阳能采暖的利用价值；然后介绍被动式太阳能技术的原理、适用范围、经济适用性，并提出该技术面临的问题，分析宁夏回族自治区农宅和北京山地等案例；最后展望了该技术在国内的发展前景。
关键词：被动式；太阳房采暖；建筑设计中图分类号：TU832.17文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）07-0119-03Application Status and Development Prospect of Passive Solar HeatingTechnology in ChinaDANG Yitian（Department of Architecture,Shanghai Academy of Fine Arts,Shanghai University，Shanghai200042）Abstract:This paper first sorted out the background and distribution of solar energy resources,and determined the utilization value of solar heating.Then,the principle,scope of application and economic applicability of passive solar energy technology were introduced,and the problems faced by the technology were put forward,and the cases of rural houses in Ningxia and mountainous areas in Beijing were analyzed;Finally,the development prospect of this technol⁃ogy in China was prospected.Keywords:passive；solar room heating；architectural design近年来，我国工业化和城市化进程不断加快，建筑业发展迅速，这增加了我国能源的消耗。
住宅设计实践中的被动式太阳能采暖技术应用研究
１ 被 动 式 太 阳 能 采 暖 技 术 措 施 在 低 层 住 采 用 ７结构 、保温 外 饰
宅 设 计 中 的应 用 实 践
本项 目为北京大兴 的一个农宅 设计， 用 为 地 襄西长 １ ｍ、南北 长１ ｍ自 长 方 ，场地平坦 ， ３ ４ 勺 口周 连挡 物。 建筑 共两层 高 ．总建筑 面积 约
ｅ ｉｍ ｅ ｔ ｑｕ ｐ ｎ ｓ ｂｙａｐ ｙ ｎ ｔ ｅ ｌ ｓ ｉ ｅ ｓ 口 ｒ ｅａ ｉ ｇｆ ｈｎ ｌ ｇｌ ｓ１ ｏｔ ｏ ｒ ｅ ｐｌ ｇ ｈ ｒ ｇ ｅｄ ｐａ ｓ ０Ｉ ｉ ｅａ ｖ ｈ ｌ ｎ ｅｃ ｏ ｏ ｅ ｏ ｂ ｈｌ ｗ… ｉ ｓ ｄ ｈ ｇｈ ｎ ｅ ｒ ￣ ｄ ｆ ｉ ｉ ｇｓ Ｔ ｉ ｄｅ ｉ ｎ ｓ ｒ ｏ ｉ － ５ ｅ ｉ ｅｎ ａｌ ｌ ｍ ｈ ｓ ｓ ｇ ｌ ｂｕ ｄ ａｔ ｇｙ— ｐｏ ｄｅ ｒ ｖｉ
２ ０ｍ ７ 最 ＾ 度 地 月 太 能 来 满 足 冬 季 Ｏ 。
为保证太 能建筑 良好的保温 、蓄热性能 ． 建 筑的东、 西、北三面外 墙都设计得 较 封闻 ，
体 化 的 台 砌 块 墙 体 ．加 强７ 农宅外 日护 结构体 系 的保温 性能。
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住宅和 高屠住宅 应 月 进 行 ＊析 ， 进 而 探讨 一
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内 酌 新 鲜 空 气 ． 则 会 让 寒 冷 的 空 气 直 接 进 ＾ 房
被动式建筑采暖施工方案
被动式建筑采暖施工方案随着社会的发展，人们对建筑环保和能源节约的要求越来越高。
被动式建筑采暖作为一种节能环保的方式，被广泛应用于各类建筑中。
本文将介绍被动式建筑采暖的原理和施工方案。
一、被动式建筑采暖的原理被动式建筑采暖是指利用建筑本身的结构、材料及周围环境条件，采取科学合理的设计和配置方案，最大程度地降低能源消耗，提高室内舒适度的一种采暖方式。
其原理主要包括以下几个方面：1.太阳能利用：充分利用太阳能进行采暖，如采用大面积窗户、阳台和挑空设计，通过太阳辐射来升温。
2.保温材料：选用高效的保温材料，减少外界冷空气的渗透和室内热量的散失。
3.热回收技术：在通风换气和空气净化过程中，将室内排出的热量回收利用，提高能源利用率。
4.地热能利用：通过建筑地下的地热管道，将地热能传导到室内，起到采暖的作用。
二、被动式建筑采暖的施工方案被动式建筑采暖的施工方案是关键性的一环，它将直接影响到建筑的节能效果和使用效果。
下面将介绍几种常见的被动式建筑采暖施工方案：1.保温材料的选用：选择优质的保温材料，如聚苯板、聚氨酯板等，确保保温效果和施工质量。
在施工过程中，保持材料的正常使用温度，避免存在贮存或使用不当的情况。
2.太阳能利用设备的安装：太阳能利用设备是被动式建筑采暖的重要组成部分，其正确安装和连接对实现采暖效果至关重要。
在安装过程中，要注意设备的朝向和角度，确保太阳能的最大捕捉，并保证设备的耐用性和安全性。
3.热回收技术的实施：热回收技术包括热交换器、换气系统等设备的选择和配置。
在施工中，要确保设备的各项功能正常运行，合理布局，使得室内空气质量得到保障，热回收效果最佳。
4.地热能利用系统的建设：地热能利用系统的建设需要合理规划和设计地下的地热管道，确保管道的敷设和连接质量。
在施工中，要注意保护地热管道，避免破损和泄漏，同时加强对地热能的监测和管理。
以上是被动式建筑采暖施工方案的简要介绍。
在实际施工中，建筑业务人员应具备相应的专业知识和技能，严格按照国家相关标准和规范进行施工，确保施工质量和工程安全。
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被动式太阳能采暖技术是通过对建筑朝向和周围环境的合理布置、内部空间与外部形体的巧妙处理以及建筑材料和结构的恰当选择，无须使用机械动力，利用太阳能使建筑物具有一定的采暖功能的技术。
截至2004 年底，中国北方农村地区被动式太阳房的建筑面积约为1800 万m2（罗云俊.中国《可再生能源法》出台的背景及影响, 第八届科博会中国能源战略高层论坛会刊,北京,2005），依据辽宁省大连农村被动式太阳房实测结果，即按每年可节省冬季采暖用煤50%、通常平均每户家庭冬季采暖用煤3吨左右进行推算的话，每年节约折合标准煤27万吨。
据德国等欧洲国家的被动式太阳房的节能效果统计，相对于传统建筑，被动式太阳能建筑可节约冬季采暖能耗达90%
被动式太阳能采暖技术的3大要素为：集热、蓄热和保温。
重质墙（混凝土、石块等）良好的蓄热性能，可以抑制夜间或阴雨天室温的波动。
按太阳能利用的方式进行分类，其形式主要有以下几种：1）直接受益式；2）集热蓄热墙式；3）附加阳光间式；4）组合式等。
①直接受益式
直接受益式太阳房是被动式采暖技术中最简单的一种形式，也是最接近普通房屋的形式，其示意图见图3-39。
具有大面积玻璃窗的南向房间都可以看成是直接受益式太阳房。
在冬季，太阳光通过大玻璃窗直接照射到室内的地面、墙壁和家具上，大部分太阳辐射能被其吸收并转换成热量，从而
使它们的温度升高；少部分太阳辐射能被反射到室内的其他
表面，再次进行太阳辐射能的吸收、反射过程。
温度升高后
的地面、墙壁和家具，一部分热量以对流和辐射的方式加热
室内的空气，以达到采暖的目的；另一部分热量则储存在地
板和墙体内，到夜间再逐渐释放出来，使室内继续保持一定的温度。
为了减小房
间全天的室温波动，墙体应采用具有较好蓄热性能的重质材料，例如：石块、混凝土、土坯等。
另外，窗户应具有较好的密封性能，并配备保温窗帘（何梓年. 太阳能热利用与建筑结合技术讲座（五）被动式太阳房.No.5, 2005:84-86）。
直接受益式太阳房窗墙比的合理选择至关重要。
加大窗墙比一方面会使房间的太阳辐射得热增加，另一方面也增加了室内外的热量交换。
《民用建筑节能设计标准》（采暖居住建筑部分）中规定，窗户面积不宜过大，南向不宜超过0.35。
但这是指室内通过采暖装置维持较高的室温状态时的要求。
当主要依靠太阳能采暖，室温相对较低时（约14℃），加大南向窗墙比到0.5左右可获得更好的室内热状态。
图3-39
直接受益
式太阳房
示意
图②
集热蓄热
墙式
C，冬
季高9 集
热蓄热墙
是由法国
科学家特
朗勃
（Trombe）
最先设计出来的，因此也称为特朗勃墙。
特朗勃墙是由朝南的重质墙体与相隔一定距离的玻璃盖板组成。
在冬季，太阳光透过玻璃盖板被表面涂成黑色的重质墙体吸收并储存起来，墙体带有上下两个风口使室内空气通过特朗勃墙被加热，形成热循环流动。
玻璃盖板和空气层抑制了墙体所吸收的辐射热向外的散失。
重质墙体将吸收的辐射热以导热的方式向室内传递，冬季采暖过程的工作原理如图
3-40（a）-（b）所示。
但另一方面，冬季的集热蓄热效果越好，夏季越容易出现过热问题。
目前采取的办法是利用集热蓄热墙体进行被动式通风，即在玻璃盖板上侧设置风口，通过如图3-40（c）-(d)所示的空气流动带走室内热量。
另外利用夜间天空冷辐射使集热蓄热墙体蓄冷或在空气间层内设置遮阳卷帘，在一定程度上也能起到降温的作用。
通过对位于辽宁省大连农村地区采用集热蓄热墙的被动式太阳房进行实测，表明太阳房室内温度在夏季比对比房低5 C。
图3-40 集热蓄热墙式太阳房采暖
降温过程示意图③附加阳光
间式及组合式
附加阳光间实际上就是在房
屋主体南面附加的一个玻璃温室，
见图3-41。
从某种意义上说，附加
阳光间被动式太阳房是直接受益
式（南向的温室）和集热蓄热墙
式（后面带集热蓄热墙的房间）的组合形式。
该集热蓄热墙将附加阳光间与房屋主体隔开，墙上一般开设有门、窗或通风口，太阳光通过附加阳光间的玻璃后，投射在房屋主体的集热蓄热墙上。
由于温室效应的作用，附加阳光间内的温度总是比室外温度高。
因此，附加阳光间不仅可以给房屋主体提供更多的热量，而且可以作为一个缓冲区，减少房屋主体的热损失。
冬季的白天，当附加阳光间内的温度高于相邻房屋主体的温度时，通过开门、开窗或打开通风口，将附加阳光间内的热量通过对流的方式传入相邻的房间，其余时间则关闭门、窗或通风口。
组合式是多种被动式采暖技术组合而成，不同形式互为补充，以获得更好的采暖效果。
在我国，目前被动式太阳能采暖技术（被动式太阳房）主要应用在农村地区，作为北方农村地区节能的三个重要途径（沼气、太阳房、节能灶炕）之一，得到了较为广泛的应用。
但是，由于缺乏专业的施工队伍、相关的科学数据及良好的维护管理，使得这项技术的应用缺乏科学的指导。
国家“十一五”期间已加大投入进行太阳能与建筑集成技术的研究开发，其研究成果将会对被动式采暖降温技术在广大农村地区更加科学合理的应用提供参考依据。