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能源解决方案

直接增益被动太阳能供暖

一种不用燃烧、电或活动部件就能给房子供暖的方法

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直接增益被动太阳能设计在佛蒙特州哈特兰的Cob Hill共居项目中被广泛使用。大多数窗户都朝南,有悬挑和百叶窗,可以在夏天遮挡不必要的阳光。
图片来源:Alex Wilson
直接增益被动太阳能设计在佛蒙特州哈特兰的Cob Hill共居项目中被广泛使用。大多数窗户都朝南,有悬挑和百叶窗,可以在夏天遮挡不必要的阳光。
图片来源:Alex Wilson
另一处位于Cob Hill CoHousing的房子,窗户朝南,带有悬挑和窗帘。
图片来源:Alex Wilson

在过去的两周里,我写了两种相对晦涩的被动太阳能加热策略:孤立增益使用该空间中每个讲座;间接收益使用a特隆布墙.本周,我将介绍一种更常见、成本效益更高的方法:直接收益。

直接增益被动太阳能系统依靠朝南的窗户带来太阳能直接进了一所房子。阳光被房子里的材料(地板、墙壁、家具等)吸收,这些材料变暖,储存一些热量,并重新辐射回房间,使空间变暖。

一种看待这个问题的方式是,房子本身就是太阳能收集器和储热系统。没有风扇或泵来移动加热的空气或水。该系统静音,无故障,易于维护-只需清洗窗户,在某些情况下,打开和关闭百叶窗来调节入射的太阳能增益。

蓄热器功能是最有效的高质量的材料,如瓷砖或混凝土地板,壁炉砖或石材面,和着色灰泥墙。这些材料可以防止空间在白天变得太热,并在晚上继续向生活空间辐射温暖。

直接增益被动式太阳能供暖成功的关键是提供适量的朝南玻璃面积,并将玻璃与足够的热质量相结合。如果安装了太多的玻璃,在晴天空间就会过热。房子的隔热性能越好,在过热成为问题之前就可以少安装玻璃。

20世纪70年代末,当我在新墨西哥州从事被动式太阳能的研究时,有很多房子都是出于最好的意图建造的,但却有太多朝南的玻璃。在阳光明媚的日子里,它们就像温室一样,因为玻璃只有双层玻璃,没有低辐射(low-e)涂层,所以在晚上会有大量的热量通过玻璃流失。这些房子的温度波动很大。

随着我们对家庭能源动态的了解越来越多,我们已经了解到使用更高水平的绝缘和减少玻璃面积是有意义的。隔热性能更好的房子不需要太多的太阳能来提供很大一部分的供暖需求,而且隔热、玻璃和热质量的仔细平衡可以避免过去存在的温度波动问题。

要做到这一点,需要先进的能源建模软件。幸运的是,这样的程序现在很容易获得,包括能源10能源+,快速眼动的设计.这些方案考虑了隔热等级、窗户面积、玻璃类型和热质量。今天,如果没有使用这样的建模程序,就不要考虑设计一个直接增益的被动式太阳能房屋;确保您的设计人员能够访问这些功能。这是成功的关键。

除了这个能源解决方案博客,Alex还为每周博客做贡献BuildingGreen的本周产品,每周介绍一种有趣的绿色建筑新产品。他是BuildingGreen公司。和执行主编环保建筑资讯.要跟上他最新的文章和思考,你可以注册他的推特账号

10评论

  1. kevin_in_denver||# 1

    直接获得
    更多的点:

    1.南侧使用高SHGC玻璃。
    2.保持在正南30度以内。
    3.获得热质量的简单方法是使用完全绝缘的防冻板,并将其作为成品地板。这也是最便宜的粉底。抱歉,但地下室会让事情变得更复杂。
    4.建筑面积的10%-20%将给你一个粗略的起点,你需要多少朝南的玻璃。

  2. 托拜厄斯||#2

    能量建模软件
    有点偏离主题,但在文章中提到,我目前正在评估能源建模软件在所有设计阶段的使用。特别是,我想用它来在设计过程的早期对选址、玻璃和悬挑等做出明智的决定。我正在评估REM/Design,这看起来不错,但我使用其他类似程序的经验有限,比如Energy10和Design Builder(这可能超出了我的价格范围,对我来说太贵了)。我主要建造单户住宅和住宅翻新。可以在Mac上运行的软件是额外的,但不是必须的。如果有人愿意在这个问题上分享自己的见解和经验,我们将不胜感激。

  3. 自然界Haus||# 3

    能量建模软件
    托拜厄斯也是,希望有人能插话..........

  4. jklingel||# 4

    问题,凯文
    “建筑面积的10%-20%将为你所需的朝南玻璃数量提供一个粗略的起点。”是房子总平方尺的10%,还是房子朝南的部分直接被太阳照射?房子总建筑面积的10%是南墙的玻璃,这意味着我南墙的60%将是玻璃。这似乎太高了,但是....谢谢。约翰

  5. jklingel||# 5

    删除,请
    删除,请

  6. WolfPackAlum||# 6

    可逆的窗户
    下周我将参观我们镇上的一家小型门窗公司,该公司提供双面窗户。他们的工程师告诉我,他们的一些窗户的窗框可以翻转,这样在冬天的几个月里,低辐射涂料就可以反向工作。我们的气候有两个极端:夏天100多天,冬天接近0天(算上卡车/太浩湖,远低于0天)。
    托拜厄斯,对于选址,我使用了一个简单的故事杆/朝南的悬挑模型,并标记阴影线。比学习一个新的软件程序容易多了!
    谢谢你的信息文章。抛光、染色的混凝土制成了华丽的成品地板,如果地板上有一个水循环加热系统,太阳能收益可以分布在家里的其他地方。

  7. 自然界Haus||# 7

    可逆的窗户
    如果Low-E真的是可逆的,这就是天才.......

  8. 亚历克斯·威尔逊||# 8

    可逆的窗户
    我曾见过一种高科技的德国窗户——有着非常复杂的硬件——也能做到这一点。

  9. 用户- 955869||# 9

    PHPP和DesignBuilder
    被动式房屋规划包(PHPP)基于动态能源模型,测量结果表明,它对大多数建筑类型都非常准确。我也用过DesignBuilder,这是EnergyPlus的一个图形界面。对于室内空间大、内部热量增加不寻常、绝缘水平低或空气渗透高的建筑物,我认为动态能量建模是有意义的。否则,PHPP更简单、更便宜。是的,EnergyPlus是免费的,但接受过使用它的培训的顾问不是免费的。

  10. kevin_in_denver||# 10

    对约翰K.和山姆的回应
    约翰•Klingel

    经验法则可能很危险!

    建筑面积是房子的平方英尺。从10%开始,20%将是特殊条件和高效率的上光。经验法则将用于每一层,一次一层。例如,一个方形的房子将有大约30%的南墙作为窗户,窗户与容积率为10%。你可能算错了,或者你的房子很窄,窄的一端朝南。长方形的房子长边应该朝南。

    山姆,

    从经验来看,直接增益板的温差小,热量很难再分配。所需的自动控制系统也太复杂了。然而,好消息是,如果你打开所有的室内门,自然对流的空气会自行重新分配热量。墙壁和天花板的隔热层越多,你就能自动达到越一致的温度。

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