图片来源:Alex Wilson
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正如我在上周的博客在美国，一个有弹性的房子绝缘性能非常好，因此它可以在很少的补充热量的情况下保持温暖，如果电力或加热燃料丢失，出于某种原因，不会有房主陷入危险的寒冷或管道结冰的风险。如果我们设计和调整房子的方向，让太阳的自然加热能够发生，我们就增加了这种弹性，并进一步降低房子在冬天变得太冷的风险。
被动式太阳能供暖
上世纪70年代末，我有幸在新墨西哥州的圣达菲为一家太阳能组织工作，当时被动式太阳能运动刚刚兴起。新墨西哥州北部是被动太阳能研究的中心——具有讽刺意味的是，这项研究是由洛斯阿拉莫斯国家实验室领导的，而在上一代人的时间里，洛斯阿拉莫斯国家实验室为我们带来了核时代。
那是一个激动人心的时刻。人们逐渐了解了太阳能增益和蓄热之间的关系。人们发现，非常简单的朝南窗户和大质量的墙壁和地板不仅比70年代初出现的非常复杂的主动太阳能供暖系统简单得多，而且它们工作得更好。
直接增益被动太阳能
最常见的被动式太阳能供暖系统被称为direct-gain．朝南的窗户传递的阳光被房子里高质量材料的深色表面吸收。在某种意义上，房子本身就成为了太阳能收集器和储热系统，不同的组件具有多种功能。这些窗户也提供了室外景观，并带来了自然采光，而热质量由墙壁或地板组成，具有结构功能。我们无论如何都需要这些元素，但通过优化它们的面积、位置和配置，它们可以成为主要的加热系统。
直接增益被动式太阳能供暖的挑战是在适当的方向上提供适量的玻璃，并结合适量的热质量，以最大限度地减少温度循环，防止过热。(20世纪70年代末，在新墨西哥州，有很多设计糟糕的被动式太阳能住宅，严重过热。)
自我在新墨西哥州的日子以来，窗户玻璃在30年里得到了改进，而且我们已经认识到高度绝缘建筑的首要重要性(见上周的博客)，被动式太阳能供暖的机会有所改善，但复杂性也有所提高。有了更好的玻璃和减少热量流出的房屋，人们必须更加小心地防止过热或不可接受的温度循环。我们必须更仔细地选择玻璃，因为最绝缘的低辐射玻璃阻挡了太多的太阳能增益。对于被动式太阳能，我们需要高太阳热增益系数(SHGC)评级-超过0.6的值是很好的，但0.5应该被认为是一个最低的被动式太阳能加热是重要的。
幸运的是，随着复杂性的增加，用于模拟具有显著太阳能增益的家庭的能源性能的计算机软件工具也得到了改进。例如:能源10，EnergyPlus,快速眼动的设计所有这些都很好地模拟了能源性能和被动式太阳能对供暖的贡献。使用任何这样的软件，设计师输入一个靠近房屋位置的位置，以加载相关的太阳能增益和其他气候数据。请注意，即使使用最先进的软件，聘请具有被动式太阳能设计经验的设计师也是实现良好性能的关键。
特隆布墙
直接增益是最常见的被动式太阳能系统，但它不是唯一的。与间接获得被动式太阳能，收集只是间接地连接到生活空间。最常见的系统是特隆布墙-朝南的高质量砖石墙，玻璃或塑料玻璃在一个框架中远离墙壁。阳光透过玻璃照射进来，加热了砖石墙的深色表面。热量进入墙体储存，并逐渐传导到室内，在室内将热量辐射到生活空间。
一些专家质疑，仅仅在南墙增加更多的隔热层，而跳过间接太阳能收益是否更好，而另一些专家则认为太阳能非常重要——尤其是相对于弹性而言。如果由于某种原因，房子的其他能源输入变得不可用，那么用特隆贝墙来传递热量是非常有益的。
该空间中每个讲座
最后，有isolated-gain被动式太阳能系统，将太阳热量收集在一个地方，只在需要时才带进室内。一个朝南的附件该空间中每个讲座是最常见的隔离增益系统。太阳空间在白天会加热，连接房子和太阳空间的窗户或通风口可以打开，将热量输送到房子里，或者关闭，将热量挡在外面。房子和太阳空间之间的隔热墙确保了太阳空间在晚上冷却(由于大量玻璃的热量损失)，它不会让房子降温。太阳空间可以作为房子的供暖系统，同时它也可以作为白天的补充生活区和种植植物的地方(特别是可以接受显著温度循环的植物)。
被动太阳能和弹性
无论采用哪种类型的被动式太阳能供暖系统，它都在使房屋适应电力中断和供暖燃料损失方面发挥着关键作用。如果没有太阳能增益，即使是高度绝缘的房子也会逐渐冷却下来。保温材料越多，房子里的温度下降得越慢，但确实会下降。有了合理数量的被动式太阳能吸收和真正绝缘良好的建筑围护结构，足够的热量将进入房屋，以弥补大部分的热量损失，除了最多云的天气。
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在这个弹性设计系列中，我将介绍如何实现弹性房屋和社区，包括帮助我们的房屋在自然灾害中幸存下来的策略，以及在任何导致长时间停电、供暖燃料中断或缺水的事件发生后的良好功能。我们将看到，弹性设计是一个生命安全问题，在未来气候不确定和恐怖主义风险无处不在的情况下，它对家庭的安全和福祉至关重要。
Alex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．
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8的评论
亚历克斯，你有
Alex，你对消极设计方面的好书有什么建议吗?
被动式太阳能
是的,先生!我同意。我邀请你浏览我们最新的博客(http://biocasaitaly.blogspot.com/关于我们在意大利阿尔卑斯山上建造的房子。如果有必要，我可以不用担心几个月停电。我相信被动(或接近被动)的大多数方面都是简单的常识，并且坚定地相信你不能也不应该在建造房子上廉价。
你可以在(电子邮件保护)
好话题，亚历克斯。
自从你几年前提到被动生存能力我就一直在思考这个问题，亚历克斯。被动式太阳能和高水平的绝缘/空气密封是实现这一目标的完美组合。
我是一名建筑师，住在NH的一个地下住宅里，有一面朝南的玻璃墙。它是在70年代由前老板(在马尔科姆·威尔斯的帮助下)用猜测和天才工程完成的。请在http://windyhillassociates.com/underground_home.htm．
冬天天气太热时，我们就把门打开一条缝，让新鲜空气进来;这是个不错的问题。在夏天，有一个织物遮阳篷让我们保持凉爽。我们没有热质量来防止温度循环，我们通过在适当的时间打开和关闭门来做到这一点。当停电时，我们可以很容易地保持低于60华氏度，只要我们的小柴炉插入在晚上和非晴天。即使我们不点火，也不会有任何东西接近结冰。保持简单。只是不要使用低SHGC玻璃。
谢谢你写这篇文章，亚历克斯
另一个被动太阳能骗局(即“洗绿”)。
啊。GBA再次发表了一篇推广被动式太阳能设计的文章，但没有提到移动隔热材料，也没有提到冬季通过夜间和阴天的大窗户损失的热量将超过晴天获得的热量。虽然被动式太阳能设计可以防止管道在新墨西哥州这样的最佳气候条件下结冰，从而成为“弹性设计”的一个例子，但在更苛刻的气候条件下，没有可移动绝缘的大窗户只会浪费能源，让居住者不舒服(甚至可能发生管道结冰的灾难)。恕我直言，最好是在这些区域安装一个木火炉，并只安装照明和/或通风所需的窗户。
回复Scott Raney
斯科特，我认为你错过了亚历克斯提出的关于内部质量的需求，既要接受直接的阳光，甚至“看到玻璃的质量”。热质量对于居住者的舒适和调节全天的温度波动至关重要。至于可移动绝缘，这就引入了气流的可能性，气流实际上会带走热量，正如GBA关于能源神话的文章所指出的那样。绝缘，带辐射屏障的绝缘窗帘等需要紧密密封，以防止这些气流发生。我不知道你在哪里，但看起来大卫·伊利在新罕布什尔州，远离纳米，这对他来说仍然有效。正如他提到的，密封性和最佳绝缘是被动太阳能设计的起点。只要做好这两件事，你就能在吸收太阳能方面领先一步。
舒适是一个合理设计和建造的被动式太阳能房屋的一大优点。我出售这个想法是基于寒冷气候舒适的美学价值。舒适是客户愿意支付的东西，而不是节省热量或拯救地球。
至于绝缘值。遵循橡树岭国家实验室的指导方针，而不是模型能源规范。当MEC第一次发布时，它与ORNL具有相同的值，但后来被降级。我希望我知道为什么。
http://web.mac.com/solardc/Site/Home.html
一本关于被动太阳能的新书
Rob Fisher询问有关被动式太阳能的好书。我强烈推荐一本新书:大卫·班布里奇和肯·哈格德的《被动式太阳能建筑:加热、冷却、通风、采光和更多使用自然气流》。我认识大卫和肯大概有25年了，我想他们在加州设计被动式太阳能住宅已经超过30年了。该书由切尔西格林出版社(2011年)出版。
被动式太阳能书籍和软件
读到一篇关于简单、廉价、常识性的被动太阳能的文章真是令人耳目一新。太阳能热水和光伏板当然可以添加到被动式太阳能设计中，具体情况由建筑业主的生活方式、预算和优先事项以及特定位置的税收优惠决定。
关于书籍，谢谢你提醒我关于被动式太阳能的新书。2007年，我更新了关于被动式太阳能的书:《受阳光启发的房子:被太阳温暖和明亮的房子设计》。马丁·霍拉迪(Martin Holladay)给予了好评。http://www.sunplans.com/store/book被动式太阳能的基本原理保持不变，我很高兴在文章中看到这一点。
关于软件，有一些非常基本的评论。
1) Energy-10不是很友好，有一段时间没有更新了。
2) Energy Plus非常复杂。
3) REMrate仅模拟具有太阳空间的被动式太阳能，而不是直接的太阳能增益。被动式太阳能住宅的实际效果可能远低于该计划所显示的效果。一些家庭能源评级机构的评级人员告诉我们，他们知道如何调整数据以使其更准确，但我不相信这是常识。在与REM设计的开发人员谈论这个问题时，他们似乎很担心，这意味着在不久的将来，软件将更准确地反映被动太阳能，这将是很好的，因为据我所了解，大约95%的HERS评分者使用他们类似的REM率软件。
4)我真的很喜欢BGW2004，尽管名字反映了最近更新的日期。它由Doug Balcomb在20世纪80年代与被动式太阳能工业委员会(现在的可持续工业委员会)联合开发的软件演变而来。最初它是建造者的手工方法。我开发了一个电子表格来加快这个过程，然后他们开发了一个DOS版本，最后弗雷德·罗伯茨把它放进了Windows系统。我帮助他设计了一些用户界面，目的是让它对普通建筑师、设计师或建造者来说都是友好的。对我来说，它和被动式太阳能一样简单。我特别喜欢这个程序显示太阳获得的年热量的百分比。(它还显示了冷却方面的节省，但没有涉及热水、照明或辅助供暖。)加热和冷却的结果似乎非常接近一个家庭的实际性能。http://www.solaequis.com/solar_assistant.php(我在这个软件中没有经济利益)
为被动太阳能建模的软件
感谢Debra对软件的详细介绍。我很乐意听到其他关于软件包在被动太阳能方面做得很好的想法和经验。其他读者认为最有用的是什么?
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