太阳能改造在鄂北地区农房中的应用

杨子江

（湖北工程学院 新技术学院，湖北 孝感432000）

1 农房的基本概况及改造措施

孝感地区某农村住房，双坡屋顶建筑，房屋总宽7.2m，进深6.6m，主体一层，局部两层，见图1。建筑面积71.28m2，建筑体积V0＝320.76m3，屋顶面积F＝72m2，保持立面基本不变，将南向坡屋顶改造成直接收益式太阳房，相应构造见图2。充分利用原有建筑的椽木结构（小头直径80mm，间距200mm，房间跨度7200mm），设置1200mm宽的保温帘，其展开后的布置与卷闸门相似。在离地面1500mm处设置一绞盘，外表与室外运动设施中的圆盘相似，与使用者是老年人的特点相适应。在保温卷帘向阳面设置3mm厚的金属板，当夏天白天保温卷帘关闭时，金属板可以显著提高空气温度，增强空气流动。保温板可以随金属板一同卷放。根据PMV－PPT曲线图，当室温为30℃时，气流速度为3m／s。组合起来时，人的感觉比室温为28℃、气流速度为0m／s时要舒适。此外，利用房屋本身构造，设置10m2的真空平板热水器。改造后，对比房南墙总面积为30.24 m2，窗墙面积比＝18.9／30.24＝0.625。将太阳房从南向坡屋顶改成直接受益式，玻璃幕墙面积5×7.2＝36m2，北墙总面积7.2×4.2＝30.24 m2，窗墙面积比1.8／30.24＝0.06。太阳房和对比房的围护构造、传热系数及各部分面积，见表1。

2 太阳房和对比房的热负荷计算

2.1 房间负荷系数计算公式［1－2］

图1 农房剖面示意图

图2 农房立面示意图

表1 太阳房和对比房的围护构造、传热系数及各部分面积

式中TCL 为房间总负荷系数［KJ／（K·d）］；NCL为房间净负荷系数［KJ／（K·d）］；nb为围护结构的编号总数；j为房物各个围护结构的编号；Aj为围护结构 的面积；Kj为围护结构的传热系数［W／m2·k］；n为房间的换热次数（次／h）为室外空气密度，可取＝1.2kg／m3；p为当地大气压（KPa）；cp为空气的比定压热容（kg·k）；

根据住宅建筑平面尺寸，可得太阳房的净负荷系数 NLC［3］：

表2 月太阳能供暖率SHFM，SHFC，M ，月辅助热量Qaux，M ，Qaux，c，M计算表

对比房的总负荷系数TLC：

2.2 计算太阳房采暖期的节能率ESFq

计算采暖期太阳房的辅助热量Qaux，q：

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

计算采暖期对比房的辅助热量 Qaux，c，q：

计算采暖期太阳房的节能量△Qaux，q及节能率ESFq：

节能率ESFq：

3 结论

通过对农村传统双坡屋顶进行太阳能改造，把南向传统的小圆瓦改造成12mm厚安全玻璃组成的玻璃幕墙，利用原有的椽木加设了夜间保温帘，加强对窗、墙、屋顶构件的保温。对充分利用太阳能，减少建筑的能耗，有着显著作用，太阳房的采暖期的节能率为72.3%。这还是仅仅是完全被动式太阳能采暖，利用建筑本身已有的构造，完全可以加上主动式太阳能辐射热水采暖系统，这样，完全可以达到零能耗建筑的水平，并且加上热水辐射采暖系统之后，房间本身的热稳定性能也会提升，更增加了居住的舒适性。

［1］徐占发.建筑节能技术实用手册［M］.北京：机械工业出版社，2005.

［2］李元哲.被动式太阳房设计手册［M］.北京：清华大学出版社，1993.

［3］罗运俊.太阳能应用技术［M］.北京：化学工业出版社，2005.