太阳能在建筑中的利用.ppt

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1、9 9 太阳能在建筑中的利用太阳能在建筑中的利用9.1 9.1 太阳能的利用太阳能的利用9.1.1 9.1.1 太阳能太阳能 一、太阳能一、太阳能 直接太阳能，就是太阳直接辐射能。直接太阳能，就是太阳直接辐射能。广义太阳能，由太阳能所产生的其他自然能，如广义太阳能，由太阳能所产生的其他自然能，如风能、水能、生物能、波浪能、海洋温差等。风能、水能、生物能、波浪能、海洋温差等。可见光可见光380-780380-780纳米（纳米（nmnm）50%50%红外线红外线780780纳米（纳米（nmnm）以上）以上 43%43%紫外线紫外线380380纳米（纳米（nmnm）以下）以下 7%7%二、太阳能的特

2、点二、太阳能的特点 (1)(1)地球上最主要的能源地球上最主要的能源 (2)(2)可以利用的最丰富的能源可以利用的最丰富的能源 (3)(3)低密度的间断性能源低密度的间断性能源 (4)(4)采集受气候、昼夜的影响采集受气候、昼夜的影响9.1.2 9.1.2 太阳能利用领域太阳能利用领域 主要包括两个方面：一是太阳能热利用，另一是主要包括两个方面：一是太阳能热利用，另一是太阳光利用。太阳光利用。一、太阳能的热利用一、太阳能的热利用 80 80以下为低温太阳能利用系统。以下为低温太阳能利用系统。80350 80350为中温太阳能利用系统。为中温太阳能利用系统。350 350以上为高温太阳能利用系统

3、。以上为高温太阳能利用系统。(一一)低温太阳能利用系统低温太阳能利用系统 主要包括热水器、被动式太阳能建筑、太阳能干燥主要包括热水器、被动式太阳能建筑、太阳能干燥器等。器等。(二二)中温太阳能利用系统中温太阳能利用系统 主要包括太阳能工业热利用和太阳能热动力系统。主要包括太阳能工业热利用和太阳能热动力系统。(三三)高温太阳能利用系统高温太阳能利用系统 包括太阳能热力发电、太阳能制氢、太阳灶等。包括太阳能热力发电、太阳能制氢、太阳灶等。二、太阳光利用二、太阳光利用 (一一)光发电光发电 (二二)光化学制氢光化学制氢 (三三)自然采光自然采光9.2 9.2 太阳能的贮存太阳能的贮存 (1)(1)热

4、能形式的贮存。热能形式的贮存。(2)(2)机械能形式的贮存。机械能形式的贮存。(3)(3)化学形式的贮存。化学形式的贮存。(4)(4)利用光电元件将太阳能直接转化为电能贮存利用光电元件将太阳能直接转化为电能贮存(如如太阳能电池太阳能电池)等。等。9.2.1 9.2.1 显热贮存显热贮存 一、利用水作贮热物质一、利用水作贮热物质 二、利用砾石作贮热物质二、利用砾石作贮热物质 9.2.2 9.2.2 潜热贮热潜热贮热 潜热贮热是伴随物质的相变过程进行的。潜热贮热是伴随物质的相变过程进行的。9.39.3太阳能建筑太阳能建筑9.3.19.3.1 太阳能建筑分类太阳能建筑分类 一、主动式太阳能建筑一、主

5、动式太阳能建筑 主动式太阳能建筑需要一定的动力进行热循环。主动式太阳能建筑需要一定的动力进行热循环。二、被动式太阳能建筑二、被动式太阳能建筑 (一一)间接得热式间接得热式 (二二)直接得热式直接得热式二、被动式太阳能建筑二、被动式太阳能建筑 (一一)间接得热式间接得热式 基本型式有特朗伯集热墙、水墙和附加阳光间。基本型式有特朗伯集热墙、水墙和附加阳光间。(1)(1)特朗伯集热墙。特朗伯集热墙。(2)(2)水墙。水墙。(3)(3)附加阳光间附加阳光间(greenhouse)(greenhouse)。优点：优点：1)1)有附加阳光间的年度热损失只相当于无该阳光间有附加阳光间的年度热损失只相当于无该

6、阳光间的年度热损失的一半；的年度热损失的一半；2)2)附加阳光间的管理比特朗伯墙简单；附加阳光间的管理比特朗伯墙简单；3)3)可以种花卉、果树，成为毗连种植温室，同时还可以种花卉、果树，成为毗连种植温室，同时还可晒衣物；可晒衣物；4)4)开阔视野，舒畅心情；开阔视野，舒畅心情；5)5)夏季可开窗通风，并设窗帘等遮阳物，防止直射夏季可开窗通风，并设窗帘等遮阳物，防止直射热。热。(二二)直接得热式直接得热式 工作原理工作原理:冬季让太阳从南面窗直接射入房间内部，冬季让太阳从南面窗直接射入房间内部，用楼板层、墙及家具设备等作为吸热和储热体，当室用楼板层、墙及家具设备等作为吸热和储热体，当室温低于这些

7、储热体表面温度时，这些物体就会像一个温低于这些储热体表面温度时，这些物体就会像一个大的低温辐射器那样向室内供暖。大的低温辐射器那样向室内供暖。直接得热供暖太阳能建筑直接得热供暖太阳能建筑(冬季白天冬季白天)直接得热供暖太阳能建筑直接得热供暖太阳能建筑(冬季夜间冬季夜间)三、主动式太阳能建筑范例三、主动式太阳能建筑范例(略略)四、被动式太阳能建筑范例四、被动式太阳能建筑范例 (一一)直接得热式示例直接得热式示例 乔治街学校太阳能建筑剖面乔治街学校太阳能建筑剖面 (二二)附加阳光间太阳能建筑示例附加阳光间太阳能建筑示例 美国新墨西哥州的一幢二层楼住宅美国新墨西哥州的一幢二层楼住宅美国新墨西哥州的一

8、幢二层楼住宅美国新墨西哥州的一幢二层楼住宅(三三)附加阳光间附加阳光间 靠山窑靠山窑9.3.2 9.3.2 太阳能建筑的总体热工设计简介太阳能建筑的总体热工设计简介一、太阳能建筑的方位及集热面布置一、太阳能建筑的方位及集热面布置 (一一)太阳能建筑的方位太阳能建筑的方位 太阳能建筑的方位与太阳辐射强度、日照时间及太太阳能建筑的方位与太阳辐射强度、日照时间及太阳能建筑室内气温波动幅度有很大关系。太阳能建筑阳能建筑室内气温波动幅度有很大关系。太阳能建筑以朝南及偏东以朝南及偏东15150 0以内为适宜。以内为适宜。(二二)集热面的布置集热面的布置 北半球冬季向阳的集热面，其最佳倾角北半球冬季向阳的集

9、热面，其最佳倾角为当地地为当地地理纬度理纬度15150 0。二、太阳能建筑的日照间距与环境绿化二、太阳能建筑的日照间距与环境绿化 (一一)太阳能建筑的日照间距太阳能建筑的日照间距 日照间距的计算公式为：日照间距的计算公式为：s sH H0 0ctghcosctghcos0 0式中式中:H:H0 0前栋建筑物计算高度前栋建筑物计算高度(m)(m)；h h计算时太阳高度角计算时太阳高度角(0 0)；0 0计算时太阳光线在水平面上投影与垂直墙面计算时太阳光线在水平面上投影与垂直墙面法线之间夹角法线之间夹角(0 0)。(二二)太阳能建筑环境绿化太阳能建筑环境绿化图图7 7 太太阳阳光光的的几何学设计几

10、何学设计设设y y太阳高度角；太阳高度角；方位角差值；方位角差值；E E垂直遮挡角。垂直遮挡角。tan Etan Etan ysectan ysec 三、集热面的遮阳三、集热面的遮阳四、太阳能建筑的层高、建筑进深、型体及层数四、太阳能建筑的层高、建筑进深、型体及层数 (一一)太阳能建筑的层高与建筑进深太阳能建筑的层高与建筑进深 净高以净高以2.8m2.8m为宜。为宜。进深不应超过层高的进深不应超过层高的2.52.5倍。倍。(二二)太阳能建筑的型体与建筑层数太阳能建筑的型体与建筑层数 从节能及太阳能利用的角度来看，太阳能建筑的型从节能及太阳能利用的角度来看，太阳能建筑的型体以正方形和接近正方形的

11、矩形为宜。对于单元式住体以正方形和接近正方形的矩形为宜。对于单元式住宅以三单元连排宅以三单元连排5656层比较节能；对于独立住宅，三层比较节能；对于独立住宅，三开间做一层，四开间以上做二层为宜。开间做一层，四开间以上做二层为宜。五、太阳能建筑的平面布置、蓄热及出入口防冷风渗透五、太阳能建筑的平面布置、蓄热及出入口防冷风渗透措施措施(一一)太阳能建筑布置及蓄热太阳能建筑布置及蓄热 (1)(1)为保证南向主要房间能够达到较高的太阳能供暖为保证南向主要房间能够达到较高的太阳能供暖率，房间的进深不宜太大。进深不大于层高的率，房间的进深不宜太大。进深不大于层高的1.51.5倍为倍为宜。宜。(2)(2)蓄热问题。蓄热问题。(二二)太阳能建筑的出入口防冷风措施太阳能建筑的出入口防冷风措施 (1)(1)设置门斗；设置门斗；(2)(2)出入口处设阳光间；出入口处设阳光间；(3)(3)增设供冬季使用的辅助出入口。增设供冬季使用的辅助出入口。六、太阳能建筑外围护结构的保温六、太阳能建筑外围护结构的保温(一一)保温层厚度和位置保温层厚度和位置(二二)防止热桥防止热桥