太阳房课程设计

1、 指导教师（签名） 年 月 日目 录摘要 .3第一章 引言.4第二章 被动式太阳房设计原理.5第三章 被动式太阳房的分类及设计要点.6 3.1被动式太阳房的分类.6 3.2被动式太阳房的设计要点.7第四章新余基本气象及地理情况.9第五章 太阳房方向角的选取.10 5.1 太阳房的朝向 .11 5.2太阳房的日照间距及环境优化.11第六章太阳房材料的选择.12 6.1太阳房的图纸选取.12 6.2太阳房围护材料的选取.17 6.3太阳房遮阳材料的选取.18 6.4太阳房地面材料的选取.20 6.5太阳房密封材料的选取.20 6.6太阳房的总预算.21参考文献.22心得体会.23被动式太阳房设计摘

2、要：被动式太阳房是一种简单、经济、有效地利用太阳能采暖的建筑，具有效果好、造价低、易维护等特点，目前在我国应用较广。本文阐述了被动式太阳房的设计特点和在我国的发展概况；同时指出被动式太阳房存在的缺陷并提出将来的发展前景。被动式太阳房具有集热、蓄热、保温等功能，冬暖夏凉，在无辅助热源的情况下，被动式太阳房比普通住房冬季可提高室内温度8以上，室内外温差达到15；夏季可降低室温23，既节柴又卫生，造价仅增加10%15%，且能收到很好的节能保温效果。因其造价低廉、构造简单、管理方便、不需要动力，深受人们的欢迎。 关键词：被动式太阳房；设计；发展 ；无辅助第1章 引言太阳能是一种巨大、清洁、便

3、宜的能源，是人类生存的地球上可再生能源的源泉，人人都能分享，是极具开发价值的能源。太阳能有着巨大的辐射能量，地球每年接收的太阳辐射能量估算有60亿KW。研究和发展太阳能的利用是未来人类生存和发展之必要,尤其是对住宅采暖、供给热水有着广阔前景,把太阳能作为替代矿物燃料是可持续发展的首要战略目标。有大面积玻璃外窗（或称玻璃幕墙）的被动式太阳房可减少采暖耗热量和照明耗电，在视觉上增大了室内面积，外观上立面简洁、漂亮，近年来在我国应用渐多，值得关注。    早在1830年西班牙建造了世界上第一栋被动式太阳房，其外墙面只有木框镶玻璃。到上世纪20年代，著名建筑师Le Cor

4、busier（18871965）设计建造了第一批玻璃幕墙作非承重外围护结构的被动式太阳房。被动式太阳房或玻璃房（下简称玻璃房）也有很多缺点，主要是：夏季室内会产生高温，强烈日光也使人无法忍受；住宅楼中位于透光外墙边的人体有“不被拦护”的不安全感和心理上被窥视隐私等不舒服感。近年来由于全球能源紧张和对节能的重视，研制出很多具有很高隔热保温性能的透明和半透明外围护结构和材料，全世界对建造玻璃房的热情又高涨起来。例如：芬兰特别看好这种楼房，在首都赫尔辛基建造了一批这种玻璃房。有代表性的是位于赫尔辛基大学区，即节能与生态保护示范区的（VIIKKI）信息中心大楼（KORONA，见题头照片）。楼内有赫尔辛

5、基市图书馆分馆、赫尔辛基大学图书馆、大学的一些办公室和教室。该玻璃房有双层外墙，外层非承重，由透明玻璃制成。两层外墙之间布置了花圃，空调系统的空气由这一空间的各个不同区域采集，它取决于各个季节每天不同时间送风空气的参数要求。沿双层外墙周边有三个冬季花园，称为埃及竹园、罗马竹园和日本竹园，这些花园为信息中心大楼中全部人员和采访者开放，是观赏和休憩的好去处。丹麦有一栋实验用的住宅类玻璃房，位于首都哥本哈根西部的Egebierggerd，业主是丹麦非盈利性建筑协会（Ballerup Ejendomsselskab），建于1996年，由建筑师Boye Lundgaard和Lene Trandberg采

6、用了丹麦建筑科研院研究成果而设计的。该玻璃住宅小楼从1996年5月24日到6月23日在题为“未来之窗节能围护结构”展览月上展出，然后由一个家庭居住、使用了一年，现在用作该地新住宅建筑群公共活动中心。该玻璃住宅楼设计建造目的是为了实验性评价高隔热保温性能的透光和半透光外围护结构，对能耗量、自然采光和房间微气候的影响，既有客观测试评价，又有住户主观感觉评价。其结果对我国在适宜气候区建造类似被动式太阳房有借鉴意义，本文着重介绍。第2章 被动式太阳房设计原理被动式太阳房（简称太阳房）是通过建筑朝向和周围环境的合理布置、内部空间和外部形体的巧妙处理以及建筑材料和结构的恰当选择，使其在冬季能集取、蓄存和分

7、配太阳能的一种建筑。它不仅能在不同程度上满足建筑物在冬季的采暖要求，而且也能在夏季遮蔽太阳辐射，散逸室内热量使之达到降温的目的。 被动式太阳房系统一般不需要机械设备和动力，以区别于需要其它设备和动力的主动式太阳房。 温室效应是被动式太阳房的最基本工作原理。被动式太阳房是不用任何其他机械动力，依靠自然循环向室内供暖，多余的热量储存在墙壁、天花板和地基热体内,夜间向室内放热，以保持一定温度。通过建筑朝向和周围环境的合理布置,内部空间和外部形体的巧妙处理，以及建筑材料和结构、构造的恰当选择，在冬季集取、保持、贮存、分布太阳热能，从而解决建筑物的采暖问题。被动式太阳房的集热及贮热方式主要是利用建筑物的

8、围护结构墙或窗，或是比较简单的平板装置作为集热器，能够由人随意控制，其构造可不用复杂机械设备及复杂的管道通风系统；造价较低，太阳房的工程造价仅比普通工程造价增加12%左右，容易被人们接受；维护管理方便，不需要专业技术人员维护管理。 第3章 被动式太阳房的分类及设计要点3.1 被动式太阳房的分类现今我国的太阳房建筑，主要是被动式太阳房。被动式太阳房的类型很多，目前从利用太阳能的方式来区分大致有四种： （1）直接受益式 这是被动式太阳能采暖中最简单而又最常用的一种，也是采用较早采用的一种太阳房。它通过较大的南向玻璃窗获取阳光，将阳光直接照射到室内的地面、墙壁和家具上面使其吸收大部分太阳辐射热，使室

9、温在冬季得以提高，并通过蓄热体将白天获得的太阳能在夜间释放出来，以保证减少室内温度的波动。 （2）集热蓄热墙式 这种太阳房主要是利用南向垂直集热蓄热墙吸收穿过玻璃采光面的阳光，然后通过导热辐射及对流，把热量送到室内集热蓄热墙的形式较多，如实体式集热蓄热墙、花格式集热蓄热墙、水墙式集热蓄热墙、相变材料蓄热墙等等。 （3）附加阳光间式 这种太阳房是直接受益和集热墙技术的混合产物。其基本结构是将阳光间附建在房间的南侧，中间用一堵墙把房子与阳光间隔开，通过阳光间获取太阳能，并将其传给邻室。 （4）组合式 就是由上述两种或两种以上的被动式太阳房的基本类型组合而成的系统称为组合式系统组合式被动太阳房由于具

10、有全天供热比较均匀的优点而显示出强大的生命力，成为当今被动式太阳能建筑发展的趋势。3.2 被动式太阳房的设计要点（一） 太阳房的建设地点、朝向和房间距的确定    正确确定太阳房的建设地点、朝向和房间距，是能否充分利用太阳能、达到冬暖夏凉的关键，建房前一定要在村镇建设规划允许的情况下，合理选择建设地点、朝向和房间距。1. 太阳房的建设地点    太阳房的建设地点最好选在背风向阳的地方，在冬至日从上午9时至下午3时的6个小时内，阳光不被遮挡，直接照射进室内或集热器上。2. 太阳房的朝向    根据多年来的经

11、验，太阳房的朝向在南偏东或偏西15°以内，这样能保证在整个采暖期内，南向房间里有充足的日照，夏季避免过多的日晒。3. 太阳房的房间距    太阳房与前面的建筑物之间的距离应大于前面建筑物高度的两倍为宜。（二） 太阳房外部形状和内部各房间的安排    太阳房的南墙是太阳房的主要集热部件，南墙面积越大，所获得的太阳能越多。因此，太阳房的形状最好采用东西延长的长方形，墙面上不要出现过多的凸凹变化。    太阳房内部房间的安排应根据房间的用途确定，应将主要房间如住宅的卧室、起居室和学校的教室等安排在南向

12、，而将辅助房间如住宅的厨房、卫生间和教室的走廊等放在北向。（三） 太阳房的墙体    太阳房的墙体除具有一般普通房屋墙体的功能外，还具有集热、贮热和保温功能，是太阳房的重要组成部分。    辽宁省太阳房的墙体主要采用复合墙体。其做法是将普通370毫米的外墙拆分成两部分，一部分为240毫米（一砖），放在内侧，做为承重墙，中间放保温材料（如苯板、袋装散状珍珠岩等），其厚度根据设计室温而定，一般苯板为810毫米，珍珠岩为130毫米以上。外侧为120毫米的保护墙（半砖）。    承重墙与保护墙之间必须用钢筋拉结使

13、它们形成一个整体。拉结方法为用直径为6毫米的钢筋拉结，钢筋两端设有弯钩，长度比复合墙厚少40毫米。水平间距两砖到两砖半（500750毫米），垂直距离为810皮砖（500600毫米）。拉结钢筋要上下交错布置。（四） 门窗       太阳房的门窗是太阳房获取太阳能的主要集热部件，也是重要的失热部件。由于门经常开启，保温困难，最好设门斗或双层门。窗的功能在太阳房设计中，除了具有采光通风和观察作用外，还具有集取太阳能的功能，对于直接受益式太阳房来说，窗户起着决定性作用。因此，在设计太阳房集热窗时，在满足抗震要求的情况下，应尽量加大南窗面积，减小北窗面

14、积，取消东西窗，采用双层窗，有条件的用户最好采用塑钢窗。（五） 空气集热器空气集热器是设在太阳房南窗下或南窗间墙上获取太阳能的装置。它是由透明盖板（玻璃或其它透光材料）、空气通道、上下通风口、夏季排气口、吸热板、保温板等几部分构成。空气集热器的做法：在南墙窗下或窗间（也可以都做），根据设计尺寸要求，砌出深为120毫米的凹槽，上、下各留一个风口，尺寸为200×200毫米。然后将凹槽及风口内用砂浆抹平，安装40毫米厚的保温苯板，苯板外覆盖一层涂成深色的金属吸热板，保温板和吸热板上留出与上下风口相应的孔洞，使它们彼此相通。在最外层安装透明玻璃盖板，玻璃盖板可用木框、铝合金框或塑钢框，分格要

15、少，尽可能减少框扇所产生的遮光现象。框四周要用砂浆抹严，防止灰尘进入。玻璃盖板上边要有活动排风口，以便夏季排风降温。室内风口要有开启活门。 （六） 屋面  屋面是房子热损失最大的地方，占整个房屋热损失的30%40%，因此，屋面保温尤为重要。  房屋面基本上有两种类型，一种是坡屋面，另一种是平屋面，虽然大多都有不同程度的保温层，但保温效果远远不够。被动式太阳房平屋顶一般采用在预制板上铺100毫米厚苯板或180毫米厚的袋装珍珠岩；坡屋顶是在室内吊顶上放80毫米厚苯板或100毫米厚的岩棉板。（七） 地面  被动式太阳房地面除了具有

16、普通房屋地面的功能以外，还具有贮热和保温功能，由于地面散失热量较少，仅占房屋总散热量的5%左右，因此，太阳房的地面与普通房屋的地面稍有不同。其做法有两种：1.     保温地面法（1）素土夯实，铺一层油毡或塑料薄膜用来防潮。（2）铺150200毫米厚干炉渣用来保温。（3）铺300400毫米厚毛石、碎砖或砂石用来贮热。（4）按正常方法做地面。2. 防寒沟法    在房屋基础四周挖600毫米深，400500毫米宽的沟，内填干炉渣保温。第4章 新余基本气象及地理情况新余位于江西中部，地处南昌、长沙两座省会城市之间，新余位于北纬27

17、°3328°05，东经114°29115°24,属亚热带湿润性气候，具有四季分明、气候温和、日照充足、雨量充沛、无霜期长、严冬较短的特征。以下是该地区气象的基本信息（部分信息是参照南昌地区）（1）太阳辐射：19862003年平均总辐射量为4279.02兆焦耳/平方米，19922003年平均净辐射量为2078.67兆焦耳/平方米。（2）日照：南昌光照充足，历年平均日照时数17721845小时，7、8月最多，2、3月最少。（3）气温：南昌地区(下同)气候温和，历年平均气温在17.117.8之间，0积温62566530。气温变幅大，盛夏极端最高气温达40以上，

18、隆冬极端最低气温低于-10。（4）降水：南昌雨水充沛，历年平均降雨量1567.71654.7毫米。降水分布不均匀，汛期46月雨量约占全年降水量的一半；年际间降水量差异较大，最大的可达1倍以上，雨量最多的是1954年达2356毫米，最少的1963年仅1046毫米。（5）雹灾冰雹属强对流天气，虽然发生机率小，持续时间短，但破坏性很大，对人们生命财产和农作物危害严重。根据气象观测资料统计，南昌地区年平均出现冰雹日数只有0.20.3天，约35年出现1次，多发生在3、4月份。（6）雷击：南昌地区是雷电多发区，年平均雷暴日数5060天，全年各月均会发生雷暴，但最多出现时段是39月份。据省防雷中心不完全统计

19、，19982002年，南昌地区共发生雷击灾害50起，其中1998年最多达15起，均造成了不同程度的财产损失，有的还造成了人员伤亡。（7）风：风力达8级（相当风速17.220.7米/秒）以上称大风。大风不仅影响交通安全，也会对人们生产、生活造成不同程度的灾害。南昌地区有冷空气大风和雷雨大风两种，年平均大风日数为2.612.4天，第5章 太阳房方向角的选取5.1 太阳房的朝向 从日照辐射量的角度来看，对于以解决通风为主的纬度不是很高的地区，建筑的方位在50°以内是适合，35°以内是较好的；从日照时间来看，太阳房的方位以朝南及略偏东或偏西是比较适合的；从要使室温波动小的角度来看，

20、太阳房的方位以略偏东15°为宜。总之，太阳房的方位以朝南及南偏东20°、南偏西10°比较合适。5.2 太阳房的日照间距及环境优化 以新余地区某正南朝向太阳房为例，若其前栋建筑的计算高度为H0=3m，求冬至正午前、后两小时内整个南墙面均有阳光照射及仅有阳光照射的日照间距S。地理纬度ø= 27°33 28°05 取28°冬至日赤纬度 &=-23°27 取-23°.30 计算时角w正午前后2小时 w=±2×15°=±30°正午w=0°计算太阳高

21、度角：sinh=sinø*sin&+cosø*cos&*cosw代入则有：正午前后两小时 h=53°正午 h=50°计算太阳的方位角：a代入则有：sina=cos&×sinw÷cosh 正午前后两小时 a=30° 正午 a=0°日照间距S S=H0×ctgh×cosa在正午前后2小时有日照和正午有日照分别为6.33米和5052米日照间距一般不成问题，只是需要注意偏房的影响。故经过太阳房设计的院落最好不要盖偏房，院墙不要超过2米。为了使环境绿化在冬季不遮挡太阳房的阳光，在太

22、阳房的前方以种植花草及灌木为主。第6章 材料的选择6.1太阳房的图纸选取平面图： 立面图：6.2太阳房围护材料的选取 要建一个成功的太阳房，除了要精心设计和认真施工以外，还要选用优良的建筑材料，选的优劣，直接影响到太阳房的性能。按照被动式太阳房的基本原理是：“开源节流”。开源就是尽量增加太阳光的吸收量，节流就是尽量减少太阳房的热损失。要增加阳光的吸收量，就要选择透光好的透光材料，要减少热损失，就是选择的保温材料。要想把白天多吸收的阳光贮存到晚上，无阳光时再散放出来，就要选择优良的蓄热材料。 太阳能建筑的构件，按其功能可分为三类： (1) 集热构件，需用透光材料。 (2) 蓄热构件，需要蓄热材料

23、。 (3) 保温构件，需要保温材料或绝热材料。 按照太阳房的结构可以分为：1）太阳房围护材料的选取2）太阳房遮阳材料的选取3）太阳房地面材料的选取4）太阳房密封材料的选取材料性能参数：材质聚苯乙烯产地河北产品类别防火板产品种类保温板导热系数（常温）0.03等级B低温弯折国标断裂伸长率国标规格600*6000抗弯强度国标抗压强度100品牌祥诚使用温度200芯材聚苯乙烯形态微孔状形状长方形应用范围EPS外墙保温系统平均使用寿命： 1520年 使用方法：基层处理测量放线粘贴EPS聚苯板EPS聚苯板打磨涂抹面胶浆铺压耐碱玻纤网格布涂抹面胶浆填嵌缝膏涂面层腻子和涂料验收。价格：订货量(立方米)

24、价格(不含运费)110.00元/立方米6.3太阳房遮阳材料的选取材料性能参数：标准宽度（mm）2100mm最小冷弯半径（mm）360mm重量（Kg/m2）1.2Kg/m2比重（g/cm3）1.2g/cm3透光率（%）透明90%K值（W/m2.）0.21W/m2.热膨胀系数（mm/m.）0.065mm/m可耐温度（）-40+120抗拉强度（N/mm）60N/mm弯曲强度（N/mm2）100N/mm2弹性模量(Mpa)2400N/mm2断裂拉伸应力(Mpa)65断裂拉伸率(%)100热变形温度（）120耐用年限十年防火：难燃B1级（GB8624-1997）使用方法：(1)用普通圆锯、带据、线据、弓

25、形钢锯以及手提式电锯都可以切割各种PC阳光板。使用圆锯最好采用硬质合金碳化钨锯片，锯片两面交错的铁齿倾斜角采取45°时，压力最小，锯切质最好。    (2)锯切时不要揭掉保护膜，不要扭伤锯齿以外的膜和板。须将板材夹紧在据床的活动平台上，板材紧贴台面，避免振颤和由此产生的粗糙加工面。    (3)据片启动后，再推进板材，开始锯切。进锯速度保持自然，不可强行加速，避免锯片发热、物料粘结和锯齿阻塞。接近终点时，进据速度要放慢，以免板材截角。    (4)锯屑应随时用压缩空气吹出多层板的槽隙。注惫:应及

26、时放出空气压缩机气水分离器中的积水，千万不可将水气带入板材槽隙中。锯切完毕，要再次用铝箱防尘胶带封边。    (5)使用自攻螺钉或螺栓连接铝型材，在紧固时要注意调整好各连接部位密封性的同时，还要注意不使PC阳光板、连接型材及紧固件本身产生变形或破坏。    (6)阳光板安装完毕，立即揭掉保护膜。如必须继续保护板面，则应先揭掉，再重新反盖，以避免阳光长时间直射下产生胶转移现象，污损阳光板表面。    (7)安装前，施工组织者一定要将保护膜印上的文宇说明和注意事项理解清楚，并向操作人员说明。特别要注意“此面朝

27、外“的标志。有该标志的一面有防紫外线涂层，必须朝向室外。价格及品牌：价格：订货量(平方米)价格(含运费)100-19975.00元/平方米20074.00元/平方米品牌：历新Lixin6.4太阳房地面材料的选取材料性能参数：芯材mdf形状片状规格3000*204*10mm材质木塑产地佛山等级B1抗弯强度1抗压强度1品牌康哲形态微孔状平均使用寿命： 30年 使用方法：1、 安装使用与实木基本一致。2、 钉孔的修补方法与实木相同，修补后不需打磨，用干净布轻擦即可。3.可选择上漆或免漆。需上漆时，请使用环保并适合PVC性能的油漆。4、 表面切勿砂磨。5、 可选择直接用胶水粘固.价格：订货量

28、(平方米)价格(不含运费)50-500150.00元/平方米501-2000140.00元/平方米2001130.00元/平方米6.5太阳房密封材料的选取门窗玻璃材质：镀膜钢化玻璃开启方式：推拉面积比例：卧室、起居室、明卫生间的通风开口面积不应小于该房间地板面积的1/20;厨房的通风开口面积小于该房间地板面积的1/10,并不得小于0.60通风情况：尽量减少空气流通。 密封条件：门、窗及墙体之间保持高度的密闭性，减少内外空气交换的速度，与外界空气交换量越少，空气调节系统越少，而且损失的能量很快的补偿。平均使用寿命：25年价格：订货量(平方米)价格(含运费)145.00元/平方米6.6太阳房的总预

29、算（安装费用） （一）按照该市的建筑市场的交易习惯，房屋的造价分为材料费和人工费两大部分，现分别计算如下。1）材料费用包括以下几个方面：维护结构（水泥、中砂、碎石、生石灰、红青砖、白水泥、钢筋等）综合施工图纸预计共需要成本：37859元2）地面结构（聚苯乙烯泡沫塑料板、地砖、防石材墙面面砖、棕红色墙面面砖、改性沥青防水卷材、玻璃瓦片、钢筋空心板、预制钢筋等）综合施工图纸预计共需要成本：15320元3）遮阳结构（钢丝网片、焦渣、外墙涂料、TG胶、保温砂浆、各类模板等）综合施工图纸预计共需要成本：114664）密封结构（门窗、塑钢门、带亮木门、普通木门、铝合金门、塑钢窗、铝合金窗、玻璃幕窗等）综合施工图纸预计共需要成本：11891可得出共需要预算81517元（二）人工费的计算：农村常用的方法为按建筑面积收取，市场价为90元平方米，另外没跟构造柱加15元，每道圈梁完毕请吃顿饭，约300元，该平房建筑面积141.1平方米，41.58平方米为内院厨房、门洞和车库的建筑面积，院墙早厕的人工费按砖（元块）计算，硬化地面14元米，人工总费：（141.1+41.58）×90+12×150.20×920914×3.3=18509.2元（3） 太阳房运行费用预算按照在太阳房寿