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        太陽(yáng)能改造在鄂北地區(qū)農(nóng)房中的應(yīng)用

        2013-10-29 10:21:58楊子江
        關(guān)鍵詞:采暖期圍護(hù)結(jié)構(gòu)屋頂

        楊子江

        (湖北工程學(xué)院 新技術(shù)學(xué)院,湖北 孝感432000)

        1 農(nóng)房的基本概況及改造措施

        孝感地區(qū)某農(nóng)村住房,雙坡屋頂建筑,房屋總寬7.2m,進(jìn)深6.6m,主體一層,局部?jī)蓪?,?jiàn)圖1。建筑面積71.28m2,建筑體積V0=320.76m3,屋頂面積F=72m2,保持立面基本不變,將南向坡屋頂改造成直接收益式太陽(yáng)房,相應(yīng)構(gòu)造見(jiàn)圖2。充分利用原有建筑的椽木結(jié)構(gòu)(小頭直徑80mm,間距200mm,房間跨度7200mm),設(shè)置1200mm寬的保溫簾,其展開(kāi)后的布置與卷閘門(mén)相似。在離地面1500mm處設(shè)置一絞盤(pán),外表與室外運(yùn)動(dòng)設(shè)施中的圓盤(pán)相似,與使用者是老年人的特點(diǎn)相適應(yīng)。在保溫卷簾向陽(yáng)面設(shè)置3mm厚的金屬板,當(dāng)夏天白天保溫卷簾關(guān)閉時(shí),金屬板可以顯著提高空氣溫度,增強(qiáng)空氣流動(dòng)。保溫板可以隨金屬板一同卷放。根據(jù)PMV-PPT曲線(xiàn)圖,當(dāng)室溫為30℃時(shí),氣流速度為3m/s。組合起來(lái)時(shí),人的感覺(jué)比室溫為28℃、氣流速度為0m/s時(shí)要舒適。此外,利用房屋本身構(gòu)造,設(shè)置10m2的真空平板熱水器。改造后,對(duì)比房南墻總面積為30.24 m2,窗墻面積比=18.9/30.24=0.625。將太陽(yáng)房從南向坡屋頂改成直接受益式,玻璃幕墻面積5×7.2=36m2,北墻總面積7.2×4.2=30.24 m2,窗墻面積比1.8/30.24=0.06。太陽(yáng)房和對(duì)比房的圍護(hù)構(gòu)造、傳熱系數(shù)及各部分面積,見(jiàn)表1。

        2 太陽(yáng)房和對(duì)比房的熱負(fù)荷計(jì)算

        2.1 房間負(fù)荷系數(shù)計(jì)算公式[1-2]

        圖1 農(nóng)房剖面示意圖

        圖2 農(nóng)房立面示意圖

        表1 太陽(yáng)房和對(duì)比房的圍護(hù)構(gòu)造、傳熱系數(shù)及各部分面積

        式中TCL 為房間總負(fù)荷系數(shù)[KJ/(K·d)];NCL為房間凈負(fù)荷系數(shù)[KJ/(K·d)];nb為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的編號(hào)總數(shù);j為房物各個(gè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的編號(hào);Aj為圍護(hù)結(jié)構(gòu) 的面積;Kj為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)[W/m2·k];n為房間的換熱次數(shù)(次/h)為室外空氣密度,可?。?.2kg/m3;p為當(dāng)?shù)卮髿鈮海↘Pa);cp為空氣的比定壓熱容(kg·k);

        根據(jù)住宅建筑平面尺寸,可得太陽(yáng)房的凈負(fù)荷系數(shù) NLC[3]:

        表2 月太陽(yáng)能供暖率SHFM,SHFC,M ,月輔助熱量Qaux,M ,Qaux,c,M計(jì)算表

        對(duì)比房的總負(fù)荷系數(shù)TLC:

        2.2 計(jì)算太陽(yáng)房采暖期的節(jié)能率ESFq

        計(jì)算采暖期太陽(yáng)房的輔助熱量Qaux,q:

        Qaux,q= ∑Qaux,M=3387+2027+373.56+532+2572=8891.6MJ。

        計(jì)算采暖期對(duì)比房的輔助熱量 Qaux,c,q:

        計(jì)算采暖期太陽(yáng)房的節(jié)能量△Qaux,q及節(jié)能率ESFq:

        節(jié)能率ESFq:

        3 結(jié)論

        通過(guò)對(duì)農(nóng)村傳統(tǒng)雙坡屋頂進(jìn)行太陽(yáng)能改造,把南向傳統(tǒng)的小圓瓦改造成12mm厚安全玻璃組成的玻璃幕墻,利用原有的椽木加設(shè)了夜間保溫簾,加強(qiáng)對(duì)窗、墻、屋頂構(gòu)件的保溫。對(duì)充分利用太陽(yáng)能,減少建筑的能耗,有著顯著作用,太陽(yáng)房的采暖期的節(jié)能率為72.3%。這還是僅僅是完全被動(dòng)式太陽(yáng)能采暖,利用建筑本身已有的構(gòu)造,完全可以加上主動(dòng)式太陽(yáng)能輻射熱水采暖系統(tǒng),這樣,完全可以達(dá)到零能耗建筑的水平,并且加上熱水輻射采暖系統(tǒng)之后,房間本身的熱穩(wěn)定性能也會(huì)提升,更增加了居住的舒適性。

        [1]徐占發(fā).建筑節(jié)能技術(shù)實(shí)用手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.

        [2]李元哲.被動(dòng)式太陽(yáng)房設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:清華大學(xué)出版社,1993.

        [3]羅運(yùn)俊.太陽(yáng)能應(yīng)用技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.

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