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每个人都喜欢被动式太阳能设计。早在20世纪70年代，“被动式太阳能”是寒冷气候建筑商必不可少的第一步。与需要泵、风扇和电子控制的复杂的“主动太阳能”方案相比，这种方法被认为具有明显的优势。
虽然“被动式太阳能房”的定义早在20世纪80年代就已经确立，但沃尔夫冈·费斯特在20世纪90年代就把水搅浑了，当时他决定把他的新超级绝缘指南称为“被动式太阳能房标准”。从那灾难性的一天起，记者和业主/建筑商就把被动式太阳能设计原则与来自德国的Feist超级绝缘标准混淆了。
然而，与其关注被动式太阳能设计原则和被动式太阳能屋标准之间的混淆，我更愿意回到被动式太阳能运动的全盛时期——20世纪70年代，来确定被动式太阳能设计师所支持的原始原则。一旦确定了这些原则，我们将研究其中有多少经受住了时间的考验。
以下是寒冷气候下被动式太阳能设计的五个基本原则:
太阳能vs.超级绝缘
2009年10月，美国被动式房屋研究所邀请我在伊利诺斯州厄巴纳举行的第四届北美被动式房屋年度会议上做报告。在那次演讲中，《北美超级绝缘材料的历史》我讨论了20世纪70年代末和80年代初“太阳能房”倡导者和超级隔热材料倡导者之间的争论。在Joe Lstiburek和John Straube在网上看到我的演讲后，我被邀请在第14届Westford年度建筑科学研讨会(2010年8月3日)上再次演讲。
那次演讲中的一些信息被纳入了2010年GBA的一篇文章中，太阳能vs超级绝缘:30年的争论．
这里有一个相关历史的快速总结:在20世纪70年代末和80年代初，超级绝缘的倡导者对被动式太阳能设计原则的有效性提出了质疑。随后展开了一场辩论，最终超级绝缘材料获胜。
尽管我对历史上的争论非常熟悉，我也支持超级隔热的观点，但被动太阳能方法的某些方面——强调谨慎的太阳能朝向，关注房屋南面的屋顶悬空，以及偏好朝南的窗户而不是朝北的窗户——似乎根植在我的DNA中。
然而，最近我开始怀疑这些建议是否有技术上的合理性。这些设计原则能节约能源吗?还是说我只是在拖着过去嬉皮士留下的顽固遗产?
忽略热质量
一些被动太阳原理——尤其是对热质量近乎神奇效应的古老信仰——对我来说从来没有多大意义。热质量是昂贵的。热质量使重塑复杂化。热质量使房屋对天气的突然变化反应迟钝。通过在居住者想要温暖的时候保持室内低温，或者在居住者想要冷却的时候保持室内高温，热质量可能会影响居住者的舒适度，因为它有助于节约能源。
对于大多数寒冷气候的建造者来说，额外的内部热质量的缺点超过了任何优点。即使是辐射地板的设计师，他们中的许多人在过去几十年里对热质量赞歌，也大多接受了新的共识:低质量地板比高质量地板更容易控制，并导致更高水平的乘员舒适度。(有关此问题的更多信息，请参见关于热质量．）
多少朝南的玻璃?
我对另一个被动式太阳能原理的信心——增加大量朝南的玻璃——首先被加里·普罗斯基2010年的论文动摇了，“确定负担得起的净零能耗住房解决方案。”(有关该报告影响的讨论，请参阅我的GBA文章，“研究表明，昂贵的窗户带来的能源回报微乎其微。”）
简而言之，普罗斯基的发现如下:
- 朝南的窗户非常昂贵，以至于窗户收集的热量的价值太低，无法弥补窗户的成本。
- 建筑商可能想要花在额外的朝南窗户上的钱，最好投资在其他节能措施上。
- 朝南的玻璃区域“应该被限制在满足建筑的功能和美学需求的范围内。”
事实证明，在“满足建筑的功能和美学需求”之外，每增加一平方英尺的玻璃都是在浪费钱。
在某种程度上，这个建议是一种解放:它迫使设计师在没有技术或功能问题的情况下考虑美学问题——这几乎总是一件好事。
正确的方向
定向呢?根据传统智慧，明智的设计师会仔细研究一个地点，寻找一个向南的小山丘，并试图将房子的长尺寸在东西方向上对齐。
最近，建筑科学家Joe Lstiburek乐于戳破这个气球。“我认为取向不再重要了，”Lstiburek在电话中告诉我。“我看到被动式房屋在夏天和冬天都过热——在芝加哥!这些房子需要排除热量，而不是收集热量。”
那么被动式太阳能的设计原则是从哪里来的呢?20世纪70年代以来发生了什么变化?
现在的房子隔热性能更好，漏水也更少
首先，被动式太阳能建筑从来都不怎么好用。即使在20世纪70年代，冬天的早晨也很冷，阳光明媚的下午也很热。但大多数太阳能爱好者对“免费供热”的想法如此兴奋，以至于我们接受了不舒服的条件，认为这是我们都在忙着创造的勇敢的太阳能新未来的必要组成部分。
其次，今天的房子比过去的绝缘性能更好，密封性更强。这很好，因为与20世纪70年代建造的房屋相比，它们需要更少的能源来加热和冷却。然而，最近隔热和空气密封标准的改进使大量朝南玻璃的房屋更容易过热，因此避免过多的玻璃面积比以往任何时候都更重要。
在选择高太阳能增益玻璃和低太阳能增益玻璃时，我们做出正确的决定也是至关重要的。最近，这一决定变得更加棘手，尤其是自从普罗斯基的计算对朝南的窗户是吸热装置的整个想法提出了质疑之后。一些设计师(包括Joe Lstiburek)已经放弃了朝向特定的玻璃规格的想法，现在建议所有的窗户都应该有低SHGC。
Lstiburek说，不要这样做
在2014年一篇题为“归零法”,Lstiburek以他一贯的直率阐述了被动式太阳能设计原则。
Lstiburek写道:“不用为被动式太阳能操心了。”“冬天你的房子会过热的。是的，你没听错。即使在芝加哥。你应该使用非常非常低的SHGCs，在你的玻璃中，大约0.2。如果这对你们这些和我一样大的人来说听起来很熟悉，那是应该的。20世纪70年代末，“质量和玻璃”出现了“超级绝缘”。“超级绝缘”赢了。与我们今天的窗户相比，超级隔热的窗户很糟糕。你们在想什么?今天的“超高效”粉碎了旧的“超级绝缘”，你想收集太阳能吗? Leave that to the PV.”
为什么被动式太阳能不能很好地工作
四个显著的事实破坏了被动式太阳能设计的旧前提:
- 在一个设计良好的房子里，空间供暖所需的能源占家庭能源预算的比例比20世纪70年代要小。在许多低能耗家庭中，家庭热水比空间供暖需要更多的能源。有关此概念的更多信息，请参见这与空间供暖无关．
- 虽然大面积朝南的玻璃有助于在阳光明媚的日子里为住宅供暖，但当需要热量时，太阳能热量却不会增加。大多数情况下，被动式太阳能住宅的太阳能热增益不是太多就是太少，因此大部分太阳能热增益都被浪费了。
- 在夜晚和阴天，大面积朝南的玻璃会比隔热墙损失更多的热量。
- 如今，投资光伏阵列比投资一扇朝南的窗户能产生更多有用的能源。
重新审视旧的原则
那么，对于一个正在考虑本文开头列出的被动式太阳能五项原则的年轻设计师，我有什么建议呢?
房子的长轴应该朝向东西方向。我仍然对这个原则有感情上的依恋，即使我知道它不会节省任何精力。我喜欢遵循这个原则的原因——至少在网站允许的情况下——是这样可以让更多的房间在白天得到阳光。如果你生活在寒冷的气候，冬天的阳光是令人愉快的。(注:在下面的评论#6中，Dana Dorsett提出了一个重要的观点:虽然从空间加热的角度来看，被动式太阳能原则倾向于东西向，但大多数新住宅应该，如果可能的话，包括一个为安装光伏阵列优化的屋顶。东西朝向使得这成为可能。]
人们花最多时间的房间应该位于房子的南侧，而杂物间、浴室、衣柜、楼梯和走廊应该位于房子的北侧。它不会节省任何能量，但这仍然是一个很好的原则，因为同样的原因，把房子的长轴朝东西方向定位是有意义的。然而，如果你生活在混合气候或炎热的气候中，阳光是压抑的，阴影是你的朋友，这个原则可以忽略不计。
房子的南侧应该有很多额外的玻璃区域，房子的北侧应该很少或没有玻璃。这个原则被夸大了。如果你的场地朝北有很好的景色，当然你想要包括朝北的窗户——你可能想让你的客厅或餐厅朝北。此外，没有理由在南面增加额外的玻璃——只是必要的(用普罗斯基的话来说)“以满足建筑的功能和美学需求”。
也就是说，我设计的每个房子都有更多的南玻璃比北玻璃-因为阳光是欢快的，我喜欢阳光充足的房间。(在一定程度上;小心眩光。许多被动式太阳能房屋在冬天的下午阳光明媚，以至于居住者都逃到房子黑暗的北角。
房子南侧的屋顶应该在夏至时为南侧的窗户遮阳，但在冬至时让阳光从南侧的窗户照射进来。尽管这个想法并没有错，但值得指出的是，设计一个在不需要太阳的时候把太阳挡在外面，在需要太阳的时候让太阳进来，一直都是不可能的。最好的情况下，设计师可以想出一个悬挑，有点，有点，差不多，但不是很好。太阳很棘手。在三月，太阳可能是受欢迎的，在九月，太阳可能是不受欢迎的，它沿着同样的路径穿过天空。此外，在上午10点和下午2点，它会以一定的角度从侧面潜入，顽固地破坏设计师悬挑的意图。
因此，可以耸耸肩，接受这个方面的不完美——尤其是如果你接受Lstiburek的建议，加入低shgc的潮流。
房子应该包括额外的室内热质量，以吸收阳光明媚的日子里通过窗户获得的太阳能热量。我很乐意把这个原则抛到脑后。然而，如果你住在一个炎热的气候，空调费用高，你可能想要建造一个有很多内部热质量的房子。只要记住，通过安装额外的绝缘材料，热质量的许多好处都可以以较低的成本实现。
伟德网上登录GBA Prime订阅者可以在这篇文章最初发布的页面上阅读许多张贴的评论:重新评估被动式太阳能设计原则．如果你是GBA Prime伟德网上登录订阅者，该页面仍然是发表评论的最佳场所。请非订阅者在下方发表评论。
附注:有兴趣阅读1978年关于这一主题的研究论文的读者可能想看看Rob Dumont的报告:被动式太阳能供暖．感谢布朗温·巴里分享这份文件。
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27日评论
Martin -好文章，谢谢
Martin -好文章，谢谢。你指的是“见下面Dana Dorsett的评论#6”，但那肯定是指另一个博客，因为这里还没有评论-我想我是第一个。我喜欢很多南方玻璃。我是一个阳光爱好者，我喜欢在寒冷、阳光明媚的冬天躺在地板上或靠窗的座位上晒太阳，就像猫一样。普罗斯基说，朝南的玻璃面积占建筑面积的6%，而我更希望是8-10%。有一个厚板(便宜的质量)可以帮助吸收额外的热量。一种小型的被动式太阳能方法。
重要的文章，但不确定太阳能控制玻璃
很棒的文章，怎么说都不够，我经常参考你的原创文章。
然而，我和我的同事拒绝使用太阳能控制玻璃，即使是非常紧凑的公寓，也不需要额外的太阳能。
我们所看到的样本和例子切断了光的透射，使明亮的日子看起来暗淡和灰色，所以我们没有低于48%的g(和67%的光透射)。最好少用玻璃(更便宜、更好)，尤其是在工作台面高度以下。
不幸的是，在英国，窗户能量评级更倾向于更高的g玻璃，60%正成为三倍的标准，但我们的目标是50%左右。
人口密集的城市通常不允许每个生活空间都朝南，所以目前主张东西朝向(和适度的玻璃)，这样每个人在冬天都能在室内看到阳光。日光和暖气都不行。
干杯
回复Kevin Zorski
凯文,
你写道:“你指的是‘见下面Dana Dorsett的第6条评论’，但那肯定是指另一个博客，因为这里还没有评论——我想我是第一个。”
请参阅我在博客末尾的斜体段落。这是一个“偷窥高峰”版本的博客背后的付费墙。(“预览版”可以让非订阅者看到他们错过了什么。)以下是原文的链接:重新评估被动式太阳能设计原则．
原博客有15条评论(截至2015年10月10日上午)。如果你是GBA Prime伟德网上登录会员，你可以阅读所有这些评论，并在那里不断增长的评论中添加自己的评论。
低质量太阳能门廊
我最近建造了一个“低质量太阳能门廊”。朝南使用2,10英尺的滑动玻璃门。它工作得很好，因为门可以在夏天打开，在冬天关闭，通往房子的唯一隔热门可以在晚上关闭，也可以在白天打开，让热量进入。由于玻璃质量低，绝缘性能高，热量吸收能力强，晚上热量损失很小，人们可以把所有的热量都放进去。这解决了许多典型的太阳被动大质量问题。现在，一年后，我可以说它工作得很好，似乎没有任何缺点。冬天的收获，特别是10月、2月、3月和4月是真正受欢迎的，我经常发现人们在室外温度为零的时候，却在85度的高温下晒太阳。雪弹是对抗冬季忧郁的最佳选择。
被动太阳历史
我建议任何对被动(和主动)太阳能的历史感兴趣的人去读Tony Denzer的《太阳能房子:先锋可持续设计》这本书。它阐明了太阳能设计如何成为主流，然后又因廉价燃料、技术复杂性和舒适性问题而失去了优势。
在完成被动式太阳能被动式房屋之后，确实需要一些工作来解释其差异，但自由热就是自由热，因此使用目前可用的能源建模工具和窗户，在没有过热或过多能量损失的情况下进行设计并不是那么困难。
@安德鲁
我认为被动式太阳能有一个浪漫的概念，谁会不喜欢免费的热量，但它确实在许多间接方面花费你，太阳不是恒定的，你有晴天和阴天，窗户是昂贵的购买/安装，热质量成本很高，窗户很容易失去热量，它们的R值不是很好，你不能准确预测不同天气模式下的热量损失/增益，因为很多因素，你的热质量很好，直到它耗尽，你不能长时间储存大量的热量，你不能在夏天充电，然后整个冬天都靠热量生活。
解决了所有这些问题，我们都会快乐。
马丁A，乔F
写得好，马丁。我将寄给你一份Rob Dumont在1978年写的一篇论文的副本，名为“被动式太阳能加热-结果”，他基本上证实了你上面的所有建议，除了你认为Joe Lstiburek关于使用全低shgc(或g值)玻璃的建议。
这是一个愚蠢的想法，因为上面Nick Grant概述的原因，因为它确实会影响性能。为什么要安装耗能大于耗能的窗户呢?住在有深色窗户的黑盒子里可能在70年代很流行，但无数的研究表明，这对人类是不健康的。白天需要额外的电力照明，因为你的玻璃挡住了大部分可用的自然光，也是低效的。也不美观(如今，乔显然觉得这比性能更重要)。
顺便提一句，我的商业伙伴Allen Gilliland在NAPHN15上发表了一篇题为“大规模巫毒教”的论文，你可能会在这里喜欢:http://oneskyhomes.com/about/presentations/mass-voodoo-debunking-passive-solar-naphn15．它是基于我们在加州项目的测量性能，再加上一些其他研究的参考，揭穿了“热质量是好的”这一陈词滥调。
我最近在威斯康辛州木门窗会议上的演讲证实了Rob Dumont的发现，他建议“人们应该将朝南的窗户面积限制在住宅面积的8%以下。”虽然这只是对萨斯卡通一所房子的模拟研究，但它表明了萨斯卡通如何通过不贪婪地使用玻璃和犯同样的“被动太阳能”错误来满足被动房屋的标准，不幸的是，许多人仍然在犯同样的错误:http://oneskyhomes.com/about/presentations/high-performance-matters-keynote-wwdc2015．
对Ven Sonata的回应(评论#4)
Ven,
我很高兴你喜欢日光浴室。工作良好的阳光房(就像你的)需要房主积极参与;换句话说，在某些天气条件下，房主必须在场打开阳光房和房屋之间的门，并在天气条件变化时关门。越来越少的房主有时间表，允许这种类型的仔细监控和调整。
对于退休人员、在家办公的人、佛教静修中心的经营者等少数幸运儿来说，这些阳光房是令人愉快的。然而，在所有情况下，日光室收集的热量都太小，不足以证明建造日光室的成本是合理的。
回复Andrew Michler(评论#5)
安德鲁,
谢谢你推荐安东尼·丹泽的书。丹泽为GBA写过文章，所以任何对丹泽的作品感兴趣的人都可以看看他的博客:历史悠久的太阳能屋已被铲平．
我很高兴你对被动式太阳能房的性能感到满意。一些被动式太阳能住宅容易过热，而另一些——那些只有少量朝南玻璃的住宅——则表现良好。在大多数情况下，被动式太阳能设计功能的成本高于没有它们的家庭所需的功能，并且不太可能减少加热和冷却房屋所需的能量。也就是说，如果你对你的房子感到满意，那么它一定能满足你的需求——这很好。
回复Bronwyn Barry(评论#7)
有兴趣阅读Bronwyn提到的Rob Dumont论文的GBA读者可以在这里找到:被动式太阳能供暖——来自萨斯喀彻温省两个住宅的结果我在我的博客的最后添加了一个P.S.，包括链接。
布朗温,
谢谢你的成绩单，也谢谢你分享Rob Dumont的论文。关于高shgc玻璃和低shgc玻璃:你可能知道，我一直建议寒冷气候建筑商选择特定方位的玻璃——具体来说，在南向选择高shgc玻璃，在西向选择低shgc玻璃。(例如，见我2009年的文章，High-Solar-Gain玻璃在我2010年的文章中，所有关于玻璃的选择．）
乔·斯提布拉克(Joe Lstiburek)指出，许多寒冷气候下的房屋——尤其是根据过时的被动太阳能原理设计的房屋——都过热了。我也讨论过这个问题——例如，在研究表明，昂贵的窗户带来的能源回报微乎其微．我想你和我都同意我们的目标是设计不会过热的房子。解决过热问题有两种方法:减少朝南的玻璃面积，或改用低shgc玻璃。你似乎倾向于第一种方法，这也是我所提倡的。然而，只要房子不过热，这两种方法都可以。
(虽然我假设过热问题是由过多的朝南玻璃引起的，但一个设计糟糕的房子也可能有太多向东或向西的玻璃，从而导致房子过热。东西立面上的这些问题都是很基本的，我希望大多数被动式太阳能设计师都能避免这些问题。)
欧洲窗户没那么贵
有趣的是，研究表明三层玻璃窗户不“值得”，但该研究是基于每平方英尺45美元的固定窗户。我们公司以每平方英尺不到20美元的价格提供同样的窗户。
我怀疑研究中概述的R-44 SIPS墙的价格已经下降，而且可能还在上涨。我认为它可能值得重新计算更新的值。
回复本·弗里德
本,
我猜你说的是加里·普罗斯基的研究——我在文章标题中讨论过的那个研究表明，昂贵的窗户带来的能源回报微乎其微．
正如我的文章所指出的，Proskiw的计算“忽略了与框定粗开口相关的成本，头部的成本，以及修整开口的成本。”这项工作不是免费的，所以公平地说，即使是每平方英尺20美元就能买到的窗户，一旦安装，每平方英尺的成本也远远超过20美元。
平衡，而不是增加窗口面积。
简单愚蠢的财务分析是基于额外窗口面积的边际效益值相对于被移走的墙壁的边际成本，这是一种转移注意力或稻草人类型的论点。只有在窗户面积增加的情况下才会增加成本，但目前还没有证明窗户面积一定会比普通房子大。我认为，在一个分析良好的NZE设计中，通常会比典型的code-min房屋有更少的玻璃面积。(我猜普罗斯基可能会同意。)
在一个设计良好的被动式钢化房屋中，在供暖为主的气候中，不会有任何“额外的”玻璃区域，但会优化/平衡玻璃的尺寸和方向，在大多数情况下，南向的玻璃更多，而西向的玻璃更少(或没有)，北向和东向的窗户主要用于采光(以及卧室的要求出口区域等)，而不是看起来有点像70年代的被动式太阳能设计。即使有更高比例的朝南玻璃，通常也可以用不到一般房子窗户/地板总面积的15%。
我并不一定不同意他的一般结论，只是认为比较额外窗口面积分析的边际成本是垃圾，因为它没有描述实际发生的情况。对于窗户(U0.35或更低的任何性能水平)，从总能耗和舒适度的角度来看，少即是多，但平衡会发生变化。即使最优的平衡有更多朝南的玻璃比其他方向，许多像样的采光良好的NZE房屋的总窗户面积比典型的房屋要少，而不是在南侧应用额外的总窗户面积。
一些概论:
即使在最小u系数为0.35-0.32的情况下，即使在冬天，即使在房子的北侧，窗户也能获得净能量，但如果没有足够的热质量缓冲能力，在玻璃面积上也没有任何优势。尽管净能量为正，但额外的玻璃面积会导致峰值加热负荷。朝北的采光窗户既能获得净被动能量，也能减少充足照明所需的电量——这并不完全是关于空间加热/冷却能源成本。
朝西的窗户驱动峰值冷却负荷，增加了机械系统的尺寸/成本和总冷却能量的使用，通常最好将其最小化(甚至消除)。朝东的窗户与朝西的玻璃具有相同的总能量增益，但它发生在一天中较冷的部分，并且在较冷的气候中对一年中的大部分时间都是一个受欢迎的增益，并且通常不会增加峰值冷负荷，即使它在一定程度上增加了平均冷负荷。朝东的窗口区域在冬季和平季欢迎AM供暖，而不是夏季和平季制冷能源的使用，但这对冷却系统的尺寸影响不大——不像无阴影的朝西或朝南玻璃那样。
精心设计的被动式太阳能仍然是最好的选择
如果你有幸有一个有良好太阳能接入的地方，被动式太阳能加热仍然是寒冷气候可再生能源收集的最便宜的最佳选择。
在我们9200 HDD气候下，我们的三个净零能耗房屋仅通过精心设计和优化的朝南窗户就能满足其每年40%至50%的供暖需求。精心设计的悬挑(两种情况下可移动-无论遮阳篷发生了什么)，额外的热质量(2 1/2英寸装饰混凝土覆盖在木框架上)的组合导致了非常高的乘员舒适性。
从10月到4月，在埃德蒙顿(或者我怀疑是芝加哥)，过热不是一个大问题。在罕见的情况下，只要打开几扇窗户，就有足够的免费冷却。
这并不是不同意有许多设计糟糕的不舒服的被动式太阳能房屋。经过耐用的高度绝缘，无热桥，气密信封，精心优化的南玻璃仍然是我们盒子里最好的工具之一。
不幸的是，在我们应该建造的密集城市地区，良好的太阳能接入非常罕见。每天开车来回上班，浪费了从完美的太阳能站点节省下来的钱，这是没有道理的。
回复Dana Dorsett(评论#13)
丹娜,
你对普罗斯基分析的批评提出了一个基本问题:我们对“被动式太阳能设计”的实际定义是什么?
我将通过一个假想的客户和设计师之间的对话来阐明我的观点。我们将听到他们讨论房子里每个房间窗户大小的会议。
客户:我想盖一所房子，我想北面最好不要开窗。
设计师:好的。这是可能的。你有没有考虑过不需要窗户的房间?
客户:当然。机械室。扫把间。还有其他一些。
设计师:好的，我们试着把这些房间都放在房子的北侧。
客户:等等，我刚读了Dana Dorsett的评论。他说北面的窗户还可以，但是西面最好不要有窗户。
设计师:没问题。我想我们可以想出一个设计方案，把机械间、扫帚间和所有类似的没有窗户的房间都放在西侧。这样能行吗?
客户:太好了!我现在感觉好多了。那么，我们如何确定朝北、朝东、朝南房间窗户的大小呢?
设计师:让我们从普罗斯基原则开始:我们将窗户的大小“满足建筑的功能和美学需求”。
客户:太好了!我们讲完了吗?
设计师:我想是的。
* * * *
那么，问题来了:那是被动式太阳能房吗?我觉得不是，丹娜，但你也可以说是。如果是这样的话，我想我们的结论取决于我们的定义。
普罗斯基认为，许多被动式太阳能设计师故意增加了额外的朝南玻璃，而不仅仅是为了“满足建筑的功能和美学需求”。这个假设是他分析的基础。
如果你是正确的，戴娜，被动式太阳能的设计者从来没有这样做过——那么你对普罗斯基分析的批评有一定的价值。否则，你的批评就站不住脚了。
解放
特别是在城市环境中，通常有比被动太阳能更重要的因素来决定建筑的朝向——而且通常也是如此。温哥华市中心几乎全部面向北方的山景，这是这座城市的特色。在一般多云的气候下，漫射光通过大片朝北的玻璃引入是非常合适的。
拥有一个不依赖于特定方向和阳光直射的能源策略，可以为许多其他乐趣的设计提供可能性
过热和打开窗户
显然，70年代被动太阳能的一些经验法则需要一些修改。然而，我的经验(和直觉)让我相信，过热问题被夸大了。在寒冷的气候中，有一个解决过热问题的方法。这个解决方案(Peter Amerongen也提到过)就是打开一扇窗。我住在佛蒙特州一个超级绝缘的被动式太阳能房子里。我相信在我住在那里的4个冬天里，它从来没有过热过。它偶尔会在秋天这样做，但这很容易通过打开一两个窗口来解决。因为热量一开始都是免费的，所以没有什么是“浪费”的。
至于在寒冷气候下安装南向窗户，在我看来，高SHGC玻璃和适当大小的悬挑仍然是好主意。这些基本上没有额外的成本，自由热仍然是自由热，任何过热都可以像上面提到的那样轻松处理。
回应马丁关于太阳能门廊成本等问题。
是的，计算投资回报率是很困难的，特别是因为我们只是为了锻炼而收集柴火，节省了健身房的成本!但我评估我们的热成本“就好像”我们必须通过丙烷来提供。据保守计算，门廊在整个供暖季节的产量为20 mbtu。我将其减少到大约13 mbtu，以考虑各种损失。这是每年500美元的丙烷在加拿大价格异常昂贵的丙烷市场。门廊，因为它已经有了屋顶，花费了大约4500美元，所以9到10年的回报。与免费柴火竞争是不可能获得回报的，但其他审美因素和心理因素使其具有经济价值。就像你说的，一个人需要在白天呆在家里才能欣赏它。唉，对于工作的人来说，家庭生活几乎都是在黑暗中。
伟大的文章和评论
一如既往的好文章和评论。我最近发表了一篇新的博客被动式太阳能设计．这与Martin所写的没有太大冲突，但确实建议选择高SHGC的南部遮荫，并以更有利的光线来观察被动式太阳能设计。
我认为乔博士的评论是为了让大众简单化。这些建议对生产建筑商来说很好，但为了整体更好的性能，我认为设计师和定制建筑商应该关注被动式太阳能设计和关于细节的讨论。
我认为被动式太阳能设计最好的描述是优先考虑朝南的窗户。正如Dana所指出的，这并不意味着额外或过度。优先排序并不意味着用窗口面积取代墙壁面积。如果一所房子的窗户面积占建筑面积的比例平均为15%，那么将大部分窗户朝向南方将比忽略朝向的房子获得更划算的免费供暖。解放的部分是，如果你不能实现它，你也不必担心，特别是如果你很容易就能达到净零优化水平。
被动式太阳能设计还包括我们在夏天阻挡不必要热量的方法。适当大小的朝南悬垂并不完美，但比“几乎”要好得多。放置良好的有盖甲板或门廊和景观美化对舒适性和冷却负荷有相当大的影响，我在这个环节中粗略地说明了这一点。设计师可以通过关注这些简单的被动太阳能原理来提高设计的能源性能。
东西朝向的另一个优点是，由于减少了墙壁面积，它往往会减少房屋东西两侧的窗户面积。这两件事都有助于减少夏天的过热，尤其是一个密封、隔热、反光的屋顶。
我同意彼得的观点，好的被动式太阳能设计在冬天很少会过热。春天，但主要是秋天，会导致不适和潜在的额外使用空调。
我们在北卡罗来纳州阿什维尔建造了一些被动式太阳能住宅，朝南的窗户到地板的面积约为10%。我不断地向房主询问过热的问题，他们中没有一个人提到这是一个问题。在温暖的秋天，房主们似乎确实会打开窗户，但目前他们一致认为，整体上更喜欢这种与太阳相适应的设计方式。这些住宅具有从当地标准到国际标准的绝缘水平，并且可能受益于在超级绝缘水平上较小的玻璃比例。它们都具有优于国际规范水平的鼓风机门验证气密性，这显然比被动太阳能更重要。
冬天在被动式太阳能房里工作真是太神奇了。所有行业都喜欢在寒冷的早晨走进一间温暖的房子，尽管没有临时的热源。免费加热也有助于更快地干燥室内空气，这有助于干墙整理和室内木材的适应。
当然，好的设计应该优先考虑站点的视野，但这并不意味着忽略太阳的路径。我认为许多没有良好景观的城市站点可以通过优先考虑南向窗户并在该方向设计良好的景观来提高性能。通过使用高shgc玻璃，遮阳好的朝南窗户可以获得更多的自由热量(不一定会过热)。
这里讨论的更大的描述似乎是朝南的窗户面积到地板面积。这是建议SHGC值和提供适当阴影的任何尝试的度量。我认为这里提出和讨论的重要信息对于那些拥有大量不必要的朝南窗户的超级性能路径是重要的。
《家庭力量》杂志需要这个博客
这篇文章刚刚发表在《家庭力量》杂志上:http://www.homepower.com/articles/solar-electricity/project-profiles/back-land
对克里斯托弗·派克的回应
克里斯托弗,
我已订阅家权力从第一期开始，并亲切地承认杂志的离线编辑是志同道合的灵魂。该杂志是一个关于离网电力系统的优秀信息来源。
近年来，编辑们试图扩大他们的重点，包括节能建筑方法的文章，但不幸的是，他们失败了，因为许多作者缺乏良好的建筑科学基础。
当问题出现在我邮箱时，我看到了你链接的文章。文章的作者指出，“这座房子及其建造并非没有挑战。粘土将证明委托承包商成功实施不熟悉的建筑方法的挫败感，例如三层玻璃墙和广泛的通风和控制。在缺乏定期监督的情况下，错误很常见，有时补救成本很高. ...主控板最终因电源浪涌而损坏，加上很难找到替代品，再加上意识到没有足够“智能”的控制，导致克莱采用了更复杂的方法——手动操作风扇和通风口，以适应他们的舒适度。”像这样的问题在试图结合被动式太阳能和主动太阳能组件的房子上很常见。
尽管有这些考验，房主们还是很高兴的。对于被动式太阳能住宅的业主来说，这也是很常见的。这些房子并不总是运转良好。即使是所谓的被动式太阳能住宅，也往往需要主动的房主——他们被要求打开窗户，调整阻尼器，关闭百叶窗，或展开遮阳篷。但最后做这些家务的房主通常脸上都带着微笑。
家庭电源链路
“在冬季停电的几天里，有几次房子里的温度从未低于55华氏度。”
我想我们永远不会知道这在多大程度上是由于精心设计的太阳能空气管理系统和地下室储热，多少是由于高r sip。从这个室内空气温度数字得出的另一个结论是，我永远不会做出令人满意的佛蒙特人。
别忘了热质量
亲爱的马丁,
热质量(tm)不是半神奇的，而是真实的，如果使用得当，确实非常有效。不是它自己，也不是在所有的气候中，但有很多。如果你从“传统”tm转向“智能轻量化”，即相变材料(PCM) tm，它的工作效果会更好，因为PCMtm建筑表现得就像热轻量化和非常重的建筑。这样的建筑可以迅速加热到PCM的开关点(可能是23摄氏度)，非常稳定到28摄氏度(5C的舒适范围)，任何超过这个点的热量都可以很容易地清除，因为大部分热量只是热空气。请看这里http://ecobuildingboards.weebly.com/pcm-board1.html．
关于在寒冷气候下过热的问题，比如苏格兰，请看这张图https://www.flickr.com/photos/(电子邮件保护)/ 23473159816 / / datetaken /
在“加州气候区指南”中，许多地区都推荐tm作为有效温度管理策略的一部分，就像这里一样http://www.pge.com/includes/docs/pdfs/about/edusafety/training/pec/toolbox/arch/climate/california_climate_zone_13.pdf
只需再看一张来自受控实验室测试的图表，就可以显示PCMtm可以带来什么不同https://www.flickr.com/photos/(电子邮件保护)/ 23417200921 / / dateposted-public / lightbox /
问候,
基督教Nialki
克里斯蒂安-什么时候苏格兰被认为气候寒冷了?
按照北美的标准，苏格兰的气候相当温和。即使是较冷的苏格兰东部地区，平均气温也只有约3000HDD-C(或~ 5400hdd - f)，这与美国气候区4的冷边缘和气候区5的暖边缘相当。这是美国7区平均升温日数的一半。苏格兰的大部分地区与美国的4C区气候相当，大多数美国人认为这是非常温和的，既不热也不冷(除了那些来自温暖气候的人)。
链接到flickr站点的图表不显示(如果你有一个帐户并登录了，可能会显示?)
链接中的例子(加州中央谷地13区)位于美国3B区，比美国平均温度高得多，日温度波动比大多数美国和加拿大地区大得多。
专为人类舒适区设计的相变材料具有与混凝土或大多数标准建筑材料非常不同的热质量特性。如果这种材料能够以相对于效益的成本合理的价格进入市场，我相信它会被安装到许多家庭中，但我不会在等待的时候屏住呼吸。相变材料墙板和相变保温产品已经以各种形式“发展”了至少20年，也许30年。EBB在公开市场上是否可用?如果是，价格是多少?如果没有，什么时候可以?
对Christian Nialki的回应
基督徒,
当然，热质量会影响室内温度，并改变一天中需要加热或冷却的时间。问题不在于热质量是否“有效”。问题是:
1.安装额外的室内热质量的成本是否因节能或舒适度的提高而合理?而且
2.高水平的室内热质量有时会导致不舒服的条件吗?
为了从室内热质量中获得任何热效益，居住者必须接受比美国人所习惯的更宽的室内温度范围。你必须愿意在没有阳光的时候让房子变得有点冷，然后在阳光明媚的时候让房子变得有点温暖。你还需要一个有计划的暖通空调系统不试图纠正这些大幅度的摆动。这种方法可能是一件好事——我不是在为美国人对热舒适的期望辩护——但需要理解其后果。
正如Dana Dorsett所指出的，相变材料(a)昂贵，(b)除了研究人员之外，任何人都无法获得。此外，它们与其他类型的热质量具有相同的缺点。
《家庭力量》杂志
《家庭力量》杂志是一本很棒的刊物。
我设计并建造了我自己的2000平方英尺被动式太阳能住宅，在加拿大Bc省的温哥华岛。
我使用了低e玻璃涂层来将室内的热量反射回建筑中。房子前面有一面9英尺乘40英尺的低玻璃墙，从地板到天花板。屋顶是绿色的屋顶:)
主楼层有一块4英寸的混凝土板。冬天零下4度的时候，房子会达到25摄氏度，如果我在混凝土上盖上薄地毯，房子会过热，我必须打开门(外面是零下4度..)。晚上在零下4摄氏度的天气里，我的体温平均一夜之间下降了10到2度——没有其他热源)。从而证明了热质量的价值。夏天的时候，房子被大枫树遮蔽，秋天的时候，我正好需要额外的阳光。仅用成本因素来验证被动式太阳能是忽视了生活在一个拥有迷人景色的玻璃幕墙房屋中所获得的生活质量价值。
家不仅仅是卧室和成本因素，它们是我们生活中大部分时间的地方，没有人会说服我，带基本窗户的2x6隔热墙比被动式太阳能墙更好。
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