節(jié)能型建筑設(shè)計(jì)中太陽(yáng)墻技術(shù)的應(yīng)用研究

潘偉英　盧艷秋　龐靜

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，中國(guó)能源消耗量成倍增長(zhǎng)，尤其是建筑能耗，其在商品能源消耗中所占比例高達(dá)30%。建筑能耗主要包括電器使用、空調(diào)、熱水供應(yīng)以及采暖等耗能，其中空調(diào)采暖在建筑耗能中比例為65%，從而造成我國(guó)能源危機(jī)進(jìn)一步加重。我國(guó)對(duì)建筑節(jié)能技術(shù)逐漸重視，并給予政策鼓勵(lì)，推進(jìn)技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)，促使節(jié)能技術(shù)在建筑中逐漸普及。太陽(yáng)能作為可再生資源，應(yīng)用于各種建筑中，可促進(jìn)建筑節(jié)能技術(shù)發(fā)展，因而太陽(yáng)墻技術(shù)的應(yīng)用在節(jié)能型建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用具有重要意義。

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)墻；節(jié)能建筑；應(yīng)用研究

1 太陽(yáng)墻技術(shù)簡(jiǎn)介

太陽(yáng)墻技術(shù)最典型的應(yīng)用是空氣加熱，也被成為太陽(yáng)墻系統(tǒng)。系統(tǒng)經(jīng)過(guò)運(yùn)作后，在建筑物內(nèi)部輸入加熱的空氣，從而提供熱能，陽(yáng)光充足時(shí)，太陽(yáng)墻系統(tǒng)可促使空氣溫度自15°升高至38°，減少建筑物維持溫度所需耗能，可在很大程度上代替空調(diào)系統(tǒng)。

1.1 太陽(yáng)墻技術(shù)工作原理

太陽(yáng)墻板是太陽(yáng)墻系統(tǒng)的核心部分，其表面踱有熱轉(zhuǎn)換效率高達(dá)80%的涂層，經(jīng)過(guò)特殊技術(shù)處理后，可將太陽(yáng)能最大限度的轉(zhuǎn)化為熱能。太陽(yáng)墻系統(tǒng)的外殼均由太陽(yáng)墻板組成，通透型板式類似于通透性薄膜，其表明多為小孔，直徑約1mm，能夠和外界空氣形成流通。此外太陽(yáng)墻板具備除塵功能，能夠降低設(shè)備維修費(fèi)用。太陽(yáng)墻系統(tǒng)工作的主要原理是將室外新鮮空氣加熱，然后通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)泵入室內(nèi)，從而替換室內(nèi)污濁空氣，最終達(dá)到供暖和換氣的目的。供風(fēng)風(fēng)機(jī)通過(guò)負(fù)壓作用將室外空氣壓入室內(nèi)，在流經(jīng)太陽(yáng)墻板面時(shí)被加熱，之后通過(guò)供風(fēng)管道傳入室內(nèi)，而供風(fēng)氣流可將熱散失部分進(jìn)行回收，可將太陽(yáng)墻加熱空氣的原理充分利用。

1.2 太陽(yáng)墻技術(shù)特點(diǎn)

1.2.1 冬季制熱效果好。冬季白天，新鮮空氣加熱后進(jìn)入空氣空腔，通過(guò)負(fù)壓形成對(duì)流，促使熱氣升至太陽(yáng)墻板材頂部，通過(guò)風(fēng)機(jī)將熱氣送至指定房間。此外太陽(yáng)墻系統(tǒng)可持續(xù)為建筑提供熱能。夜間，天空溫度低于地面，能量自高溫物體傳至低溫，受夜間輻射影響，建筑外維護(hù)結(jié)構(gòu)與天空進(jìn)行換熱，尤其是屋頂，輻射換熱更為有利。

1.2.2 夏季降溫。太陽(yáng)墻系統(tǒng)在冬季為建筑提供暖熱，在夏季可為建筑降溫。夏季夜晚，通過(guò)輻射，建筑物可向外散熱，在風(fēng)機(jī)作用下將冷空氣傳至室內(nèi)。此外夜間輻射可冷卻太陽(yáng)能管中空氣，使溫度低于周圍。通過(guò)空調(diào)系統(tǒng)，將降溫后的空氣輸至室內(nèi)，甚至可取代空調(diào)。

1.2.3 節(jié)能、且費(fèi)用低。太陽(yáng)墻系統(tǒng)具備供暖與供冷雙重功效，全年都可起到節(jié)能作用，且其可作為遮陽(yáng)構(gòu)造，能起到隔熱作用。其造價(jià)相對(duì)于其它材料而言，價(jià)格較為低廉。收回投資較快，其壽命約為30年，且不需要維護(hù)，可取得經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益。

1.2.4 改善衛(wèi)生狀況。通過(guò)太陽(yáng)墻系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)與室外空氣流通，能夠?qū)⑹覂?nèi)污濁空氣排出，改善空氣質(zhì)量。我國(guó)建筑采暖與用電主要耗費(fèi)煤炭資源，同時(shí)排出污染空氣的二氧化碳等氣體，太陽(yáng)墻系統(tǒng)借助太陽(yáng)能作用，安全環(huán)保，可在很大程度上降低能耗，節(jié)約資源。

1.2.5 安裝簡(jiǎn)易。安裝太陽(yáng)墻系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單，一方面可直接安裝于建筑的外部結(jié)構(gòu)，另一方面，需要工人數(shù)量較少，只需控制太陽(yáng)墻板材與風(fēng)機(jī)系統(tǒng)即可。安裝所耗費(fèi)的時(shí)間，由建筑的規(guī)模決定，如建筑物結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)。但需注意的是，安裝時(shí)需整體把握，合理調(diào)節(jié)安排進(jìn)度，可充分發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的功能。

2 太陽(yáng)墻系統(tǒng)形式與其影響因素

2.1 形式

太陽(yáng)墻形式主要有不通風(fēng)太陽(yáng)墻、復(fù)合型太陽(yáng)墻以及保溫特朗勃墻等。

不通風(fēng)太陽(yáng)墻既古老又簡(jiǎn)單，其主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，且成本較低。但其不能有效控制熱能，再加上熱阻小，因而在晚間或陰天散熱量較大。為減少夏季熱量，還需安裝遮陽(yáng)設(shè)施。

復(fù)合型太陽(yáng)墻的優(yōu)點(diǎn)有熱阻較高，冷空氣不易滲到室內(nèi)，夏季阻止熱量可通過(guò)切斷空氣通道完成，此外其具有較強(qiáng)的可調(diào)節(jié)性。但其存在缺點(diǎn)，易發(fā)生倒流，進(jìn)而將室內(nèi)空氣冷卻，因而在安裝時(shí)應(yīng)根據(jù)建筑物的具體結(jié)構(gòu)，設(shè)置阻止空氣倒流的裝置。

保溫特朗勃墻能有效緩解室內(nèi)過(guò)熱問(wèn)題，不需安裝遮陽(yáng)設(shè)施。但其熱效低于復(fù)合型太陽(yáng)墻。其通過(guò)空氣流通將熱量釋放至室內(nèi)，因而對(duì)空氣層密封性要求較高。

2.2 影響因素

研究表明，影響太陽(yáng)墻熱效率的因素有很多，主要有外覆蓋種類、建筑朝向、墻體厚度、內(nèi)保溫層等，其朝向與地點(diǎn)對(duì)熱效率影響較大。外部環(huán)境相同時(shí)，保溫勃朗特墻熱效率最高，復(fù)合型太陽(yáng)墻最低，不通風(fēng)太陽(yáng)墻居于中間。此外雙層低發(fā)射率玻璃較普通的玻璃熱效率高。

3 太陽(yáng)墻系統(tǒng)存在的缺陷

太陽(yáng)墻主要以深色為主，與建筑墻面融合存在難度，不利于與建筑一體化，美觀效果較差。此外其蓄能功能還處于不斷完善中。系統(tǒng)存在噪音問(wèn)題，其主要來(lái)源于風(fēng)機(jī)，與配置、特點(diǎn)均存在關(guān)系。利用變速驅(qū)動(dòng)器控制風(fēng)機(jī)，可減輕噪音，但對(duì)系統(tǒng)性能存在嚴(yán)重影響。系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中存在安全隱患問(wèn)題，如建筑出現(xiàn)火災(zāi)，應(yīng)立即停止系統(tǒng)運(yùn)作，避免輸入新鮮空氣加大火勢(shì)蔓延速度。系統(tǒng)操作相對(duì)簡(jiǎn)單，但存在管理問(wèn)題，因而操作人員應(yīng)嚴(yán)格按照說(shuō)明書(shū)操作，防止出現(xiàn)意外。

太陽(yáng)墻系統(tǒng)集供熱與供冷功能于一身，且造價(jià)較為低廉，不需要特殊維護(hù)，并能有效改善室內(nèi)空氣。此外其應(yīng)用范圍較為廣泛，是未來(lái)能源發(fā)展的方向，具有較高的應(yīng)用價(jià)值，能夠充分與節(jié)能型建筑融為一體，在節(jié)能建筑中發(fā)揮重要作用，但存在缺陷，需通過(guò)不斷努力進(jìn)行技術(shù)革新，促使其不斷發(fā)展，更好的利用太陽(yáng)能資源為我國(guó)節(jié)能建筑的發(fā)展提供支持，使用周期較長(zhǎng)，能夠減少資源消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)保效益。

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基金項(xiàng)目：文章為黑龍江省教育廳太陽(yáng)墻在我國(guó)寒冷地區(qū)應(yīng)用范圍的研究課題研究成果，項(xiàng)目編號(hào)：12541685。