太阳能烟囱自然通风在建筑节能中的应用分析

1、太阳能烟囱自然通风在建筑节能中的应用分析摘要：太阳能资源可以说是世界上最丰富的可再生资源，面对可再生资源短缺 的情况，各个国家都在创新研究太阳能技术。近年来，生态建筑的发展对太阳能 资源的使用提出了更高的要求，太阳能烟囱集合了自然通风技术和新能源两大优 势受到越来越多的追捧。本文探讨了太阳能烟囱自然通风在建筑节能中应用的可 行性及具体运用，希望对建筑行业的可持续发展有所帮助。关键词：太阳能烟囱；自然通风；建筑节能一、刖言随着人们生活水平的提高，对居住条件的要求也越来越高，建筑行业的设计 理念也开始发生变化。设计者们不仅重视建筑的外观结构，而且开始意识到建筑 与环境的关系。再生能源的开发利用开始

2、走进建筑行业。太阳能可谓取之不尽用 之不竭，在冬天能用来取暖，在夏天能通过自然通风的方式降低建筑物的温度。 不同于机械通风，自然通风能够在节约能源的基础上提高人体居住的舒适性。二、太阳能烟囱自然通风在建筑节能中应用的可行性分析（一）太阳能资源丰富太阳能属于可再生资源中能量最大的，平均每分钟能够到达地球表面的能量 高达80*10kw，也就相当于6*10t的标准煤所产生的能量。此外，太阳能资源随 处可以获得，具有普遍性，特别是对于偏远地区，具有更大的开发潜力。在我们 国家，太阳能资源分布比较广，并且将太阳能相关技术运用到建筑行业的技术已 经比较成熟，为太阳能烟囱自然通风的应用打下了基础。（二）节约

3、建筑能耗各行各业的发展、人类的进步等都离不开能源。但是随着科技发展对能源需 求的增加，能源短缺的情况随处可见，特别是对于能源消耗比较大的建筑行业来 说更是如此。根据研究发现，在工业化国家，接近40%的能源都是在建筑行业中 消耗的。建筑耗能主要包括生产能耗、建筑施工能耗及使用能耗。为了节约能耗， 必须从能耗量最大的空调入手，可以说每年电厂装机容量的很大一部分都被空调 装机容量消耗了。如果能够利用太阳能烟囱自然通风就能够减少对空调的使用， 那么能够节约能源的数量是非常可观的。（三）太阳能烟囱自然通风在建筑节能中应用的现实意义首先，从通风的空气质量来看，自然通风的效果肯定要比机械通风的空气清 洁、新

4、鲜，并且能够为人类的生活提供更多的新风量，必然更有益于人体的身心 健康。此外，太阳能烟囱自然通风能够较好的调节冬季室内温度过低和夏天室内 温度过高的情况。其次，从能源方面来看，利用太阳能烟囱自然通风能够避免消耗不可再生资 源，例如，煤炭和石油等。让人们生活在舒适的没有余热余湿的空气环境中。此 外，空调运行过程中外机工作时产生的噪音和热量的问题也得到解决。很多国家 的建筑师们在利用太阳能烟囱自然通风方面进行了探索和事件，这是一项已经成 熟和成本低廉的技术。三、太阳能烟囱自然通风在建筑节能中的具体应用在太阳能强化自然通风中，烟囱形式的通风是最为常见的。我们知道如果只 是依靠自然的对流来让室内实现自

5、然通风，力量比较弱小，不能满足现实生活的 需要。这就需要建筑施工的时候有目的地开口，让室外的空气能够在风压和热压 的作用下通风。烟囱效应就是通过制造室内外的空气密度差形成热压，进而促 进通风。（一）我国传统的烟囱自然通风案例及特点在我国传统的四合院建筑中，院子一般是有较高的天井，此外，新疆传统的 土拱宅、蒙古及哈萨克民族使用的蒙古包等都是利用了烟囱效应进行自然通风。 这种建筑中自然通风的特点主要有：简单易操作，并不需要额外的消耗能源你的 机械动力装置；借助太阳能形成内外温差；在烟囱效应的作用下，室内外空气对 流加速。（二）太阳能烟囱结构在建筑物的设计中使用太阳能烟囱一般有两种结构，第一种是在屋

6、面设置太 阳能烟囱，还有一种是直接将屋面做成太阳能集热屋面（RSC）结构。不管是哪 一种结构，都是分为单个层次结构，最上面是透明盖板，中间是空气通道，最下 面是太阳能吸热板。（三）太阳能烟囱自然通风的原理太阳能烟囱自然通风原理是利用热压驱动空气从而实现通风。在烟囱内，空 气由于受热而密度变小上升，这样就导致外界密度大的空气补充进来。太阳能烟 囱能否为室内创造舒适的空气环境主要取决于室外的空气条件和烟囱的具体结构。 室外的空气条件包括太阳辐射、温度及风速等，而烟囱的结构主要包括烟囱的高 度、进出口的面积及烟囱通道宽度等。外界的空气条件不可能准确定量分析，因 此，此处探讨一下太阳能烟囱结构问题。如

7、果排除外界的空气条件影响因素，可以将太阳能烟囱自然通风分为四种方 式：1.如果是一个侧面能够接受太阳能辐射热量，那么可以将出风口开在受热面 的一侧。2.如果是一个侧面能够接受太阳能辐射热量，那么也可以将出风口开在 非受热面一侧。3.如果是两个相邻的侧面接受太阳能辐射热量，出风口可以开在 受热面一侧。4.如果是两个相邻的侧面接受太阳能辐射热量，出风口可以开在非 受热面的一侧。如下图：通风量随高度H变化。（四）具体应用在山东建筑大学的新校区的梅园1号宿舍楼的建设中，就利用了太阳能烟囱 效应实现了自然通风效果。设计者通过在紧靠宿舍楼西侧的位置建设烟囱，有效 避免了夏季室内温度过高的情况。设计者在设计

8、太阳能烟囱的时候也是经过详细 测量和思考的，包括对烟囱尺寸和形状的设计，并且所有数据都是经过计算机模 拟过的。宿舍楼内的热空气在热压的作用下通过排气口排到烟囱里从而排到室外。 烟囱内的热压随着高度的上升，压力变小，很容易出现热压倒灌的情况，但是设 计者也考虑到这一点，因此，需要增大走廊和烟囱连接的窗户尺寸。结语人类对室内通风的研究由来已久，不管是风压通风还是热压通风都对建筑实 践有着重要的指导作用。太阳能烟囱自然通风效果是经得住检验的，特别是在节 约建筑能耗、提高室内空气质量方面发挥着重要作用。此外，太阳能烟囱自然通 风在操作起来比较简单，适用范围比较广，受限条件也少，受到建筑行业设计者 们的青睐。参考文献翟晓强，王如竹.太阳能强化自然通风理论分析及其在生态建筑中的应用 J.工程热物理学