被动式太阳能建筑.docx

被动式太阳能建筑 第一部分 被动式太阳能建筑的概念及原理 2第二部分 被动式太阳能系统类型及优劣比较 4第三部分 被动式太阳能建筑空间设计要点 8第四部分 被动式太阳能建筑节能分析方法 11第五部分 被动式太阳能建筑可持续性评估指标 15第六部分 被动式太阳能建筑应用案例 18第七部分 被动式太阳能建筑发展趋势 21第八部分 被动式太阳能建筑面临的挑战与机遇 25第一部分 被动式太阳能建筑的概念及原理被动式太阳能建筑的概念及原理概念被动式太阳能建筑是一种建筑设计方法，利用太阳能为建筑物提供供暖、制冷和照明，而无需使用主动机械系统（如暖通空调）原理被动式太阳能建筑的原理基于三个基本元素：* 收集阳光：建筑物的南面或东面朝向被设计为接收最大限度的阳光 储存热量：大型热质量材料（如混凝土、砖和石材）吸收阳光并在夜间释放，调节室内温度 控制热流：绝缘和遮阳系统控制热量流入和流出建筑物收集阳光建筑物的朝向、窗户大小和放置位置经过优化，以最大化太阳能收集南向窗户是收集阳光的最佳选择，因为它们在一天中的大部分时间都会受到直接阳光照射储存热量热质量材料充当热库，白天吸收阳光，夜间释放。

混凝土、砖和石材等材料具有较高的热容量，可以储存大量热量这些材料的厚度和放置位置经过设计，以优化热量吸收和释放控制热流绝缘和遮阳系统可控制热量流经建筑物的边界绝缘减少热量通过墙壁、屋顶和地板的散失，而遮阳系统防止过多的阳光直接进入建筑物被动式太阳能建筑的类型被动式太阳能建筑有许多不同的类型，每种类型都利用不同的设计元素来实现太阳能加热：* 直接增益：窗户允许阳光直接进入室内，由热质量材料吸收 间接增益：阳光进入一个面向南方的保温空间，然后通过传导或对流传递到室内 热虹吸：热量在建筑物的南侧上升，通过高处的小窗户排出，在北侧的低处窗户进入 太阳能烟囱：一个深色的塔状结构吸收阳光，产生热气流，导致空气流动和建筑物的通风被动式太阳能建筑设计的关键考虑因素设计被动式太阳能建筑时，需要考虑以下关键因素：* 气候条件：当地的阳光、温度和湿度状况会影响建筑的设计 建筑物的用途：建筑物的功能将决定所需的热量水平和室内环境 可用的材料：具有不同热容量和热阻的材料选择应基于可获得性和成本 规划和太阳能建模：建筑物的外观和窗户的位置应使用太阳能建模工具进行优化 热性能评估：被动式太阳能建筑的热性能应通过能耗模拟和现场监测进行评估。

被动式太阳能建筑的优点* 节能：被动式太阳能建筑可以显著减少对化石燃料的依赖，从而降低能耗和运营成本 舒适性：热质量材料调节室内温度，创造舒适宜居的环境 环境可持续性：被动式太阳能建筑减少了温室气体排放，促进了可持续发展 审美价值：被动式太阳能建筑的设计通常美观悦目，与周围环境融为一体结语被动式太阳能建筑是一种有效利用太阳能为建筑物供暖、制冷和照明的节能设计方法通过遵循收集阳光、储存热量和控制热流的基本原理，被动式太阳能建筑可以提供舒适、高效和可持续的环境第二部分 被动式太阳能系统类型及优劣比较关键词关键要点直接增益系统1. 阳光直接穿透窗户、天窗或玻璃屋顶进入室内2. 吸收阳光的热量直接加热室内空气或热质量，提高室内温度3. 优点：简单且经济，采光和通风良好，缺点：温度波动大，在阴天或晚上无效间接增益系统1. 阳光照射到建筑物外围的热质量（如Trombe墙或日光室），再由热质量将热量释放到室内2. 热质量可以储存能量，在阳光不足时继续释放热量3. 优点：热舒适性好，温度波动小，缺点：成本高，需要额外的热质量，可能会导致过热分离增益系统1. 阳光照射到与室内相分离的热收集器（如阳光房或采光井）。

2. 热收集器吸收阳光并加热空气或液体，再通过风扇或管道将热量输送到室内3. 优点：温度波动小，可在阴天或晚上供热，缺点：成本较高，需要额外的设备和管道温室系统1. 建筑物的一部分（如温室或阳光房）被用作热收集器，通过隔热层与室内相连2. 温室吸收阳光并加热空气，热空气通过自然对流或机械风扇进入室内3. 优点：热能利用效率高，提供自然照明和通风，缺点：夏季可能会导致过热，需要遮阳措施 Trombe墙系统1. 一堵朝南的大型混凝土或砖墙，外侧覆盖黑色吸收板2. 阳光照射到吸收板，加热混凝土墙，混凝土墙再释放热量到室内3. 优点：高热容，储存能力强，缺点：成本高，热量释放速度较慢，建筑物结构要求较高夜间通风冷却系统1. 在夜间空气凉爽时，通过开放窗口或其他开口通风，将室外凉爽空气引入室内2. 室内热空气排出室外，降低室内温度3. 优点：成本低，有效降低室内温度，缺点：仅适用于夜间，在有风或潮湿地区不适用被动式太阳能系统类型及优劣比较直接增益系统* 原理：太阳辐射直接进入建筑物内部，被建筑物材料吸收并转化为热量 类型： * 南向朝向窗户：最大限度地吸收阳光 * 阳光房：吸热空间，通过开口连接室内。

* Trombe墙：一面由深色材料制成的蓄热墙，吸收阳光并释放热量 优点： * 简单易于实施 * 反应快速，可立即提供热量 * 材料成本相对较低 缺点： * 可能导致夏季过热 * 夜间热损失较大 * 对窗户朝向和遮阳设计要求严格间接增益系统* 原理：太阳辐射被建筑物周围的蓄热介质吸收，如砖块、混凝土或水，然后将其释放给室内空气 类型： * 热质量墙：由高比热容材料制成，吸收并释放热量 * 蓄热地板：嵌入地暖管或热存储装置，吸收并释放热量 * 水墙：装满水容器，吸收并释放热量 优点： * 调节室内温度，减少过热和过冷 * 夜间提供热量，改善热舒适性 * 允许更大的窗户面积和灵活的朝向 缺点： * 材料成本较高 * 反应较慢，可能需要几个小时才能感觉效果 * 需要足够的空间容纳蓄热介质隔离式增益系统* 原理：太阳辐射被建筑物与室内空间之间的隔离区域吸收，热量通过对流或传导传递给室内 类型： * 阳光房：被绝缘墙与室内空间隔开 * 热亭：一个独立的建筑，通过开口与室内连接 * 温室：一个透明或半透明的结构，吸收阳光并为室内供暖。

优点： * 允许朝 شمال面或西侧的朝向 * 减少夏季过热 * 为年幼或脆弱的人提供额外的加热空间 缺点： * 建造成本较高 * 需要额外的通风和遮阳措施 * 可能导致室内空气质量下降各系统优劣比较| 系统类型 | 优点 | 缺点 ||---|---|---|| 直接增益 | 简单、成本低、反应快 | 夏季过热、夜间热损失大、设计要求严格 || 间接增益 | 调温、改善热舒适性、设计灵活 | 成本高、反应慢、需要空间 || 隔离式增益 | 减少过热、允许非南向朝向、提供额外加热空间 | 成本高、通风和遮阳需求高、室内空气质量下降 |选择系统类型时应考虑的因素：* 气候：夏季过热和夜间热损失的可能性 建筑物朝向：适合安装直接增益或隔离式增益系统 设计目标：优先考虑加热或调温功能 成本限制：材料和施工成本 空间可用性：所需蓄热介质或隔离区域的空间 美观要求：系统与建筑物设计的兼容性第三部分 被动式太阳能建筑空间设计要点关键词关键要点朝向和窗墙比1. 朝向建筑应面向阳光充足的方向，如南方或东南方，以最大程度地获取太阳能热量2. 窗墙比应根据当地的气候条件而定。

在寒冷地区，较高的窗墙比（超过25%）可以增加太阳能增益，而在温暖地区，较低的窗墙比（低于20%）可以防止过热3. 朝阳立面应设计有充足的窗户，以最大程度地捕获太阳能热量热质量1. 热质量材料（如混凝土、砖块、石材）可以通过吸收和释放热量来调节室内温度2. 热质量应分布在建筑物的朝阳立面和其他接收阳光的区域3. 热质量的厚度和面积应根据当地的气候和建筑的使用方式而定隔热和气密性1. 良好的隔热和气密性能可以防止热量散失，最大限度地减少供暖需求2. 墙壁、屋顶和地板应使用高性能绝缘材料，以减少热桥的影响3. 门窗应气密，并安装密封条和门槛，以防止冷空气渗透自然通风1. 自然通风可以通过打开窗户和通风口来供应新鲜空气并排出热量2. 交叉通风设计可以利用风向和压差来促进空气流通3. 自然通风策略应考虑当地风向和气候条件遮阳1. 遮阳装置（如遮阳篷、百叶窗、遮阳板）可以控制太阳辐射，防止建筑物过热2. 可调节的遮阳装置可以根据阳光照射条件进行调整，以优化能量性能3. 遮阳装置应根据当地气候条件和建筑物的外形进行设计照明1. 被动式太阳能建筑应最大限度地利用自然光，以减少电气照明需求2. 大面积窗户和天窗可以提供充足的自然光。

3. 内置反光装置（如天窗管）可以将自然光反射到建筑物的深处被动式太阳能建筑空间设计要点1. 朝向和窗户设计* 朝南立面获取最大太阳能增益 窗户面积应为建筑面积的 15-30%，以平衡太阳辐射和热量损失 使用双层或三层玻璃，中间填充惰性气体，以提高绝缘性能 安装遮阳装置，如遮阳棚或百叶窗，以控制夏季的热量增加2. 热质量* 使用具有高热容的材料（如砖、混凝土或陶土）作为热质量的储存 热质量吸收太阳能热量，并在夜间释放，以调节室内温度波动 将热质量放置在朝南的墙壁和地板中，最大限度地吸收热量3. 隔热和密封* 使用高性能绝缘材料，如聚苯乙烯或岩棉，将建筑物与外部环境隔开 密封所有空气泄漏处，防止热量损失 在窗户和门周围安装密封条4. 通风* 自然通风可帮助调节室内温度和空气质量 在不同高度和侧面的窗户上安装可操作的通风口或窗户 机械通风系统可确保恒定的空气供应和排气5. 日光ing* 最大限度地引入自然光，减少对人工照明的依赖 使用大窗户、天窗和光管 将高光反射率的表面用于墙壁和天花板6. 热泵和辅助系统* 热泵可提供额外的供暖或制冷 辅助系统，如电阻加热器或地热能，可满足额外的能源需求。

被动式太阳能建筑设计应优先考虑自然机制，仅在必要时使用辅助系统7. 空间布局* 将居住空间（如客厅、卧室）放置在朝南，以获得最大太阳能增益 将辅助空间（如车库、储物室）放置在朝北，以减少热量增加 使用开敞式平面图或中庭，以促进自然通风和采光案例研究：丹麦被动式公寓* 被动式公寓位于丹麦腓特烈港，占地面积 1,300 平方米 建筑朝向朝南，窗户面积约占总立面面积的 20% 三层玻璃窗具有高绝缘值，并配有外部遮阳装置 热质量以混凝土墙和地板的形式实现 机械通风系统确保了恒定的空气供应和排气 建筑物实现了 80% 的能源节约，与传统建筑相比第四部分 被动式太阳能。