建筑设计中怎样利用太阳能来调节室内空气

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摘要：对建筑自然通风换气调节室内空气进行了分析，从自然通风的设计进行了论述，提出了通过改进窗户结构设计，利用太阳辐射进行调节室内空气的方法，进行了太阳能在建筑节能利用方面的研究，解决了建筑通风设计中的节能问题。

关键词：节能、辐射、空气对流、通风换气。

中图分类号： TE08 文献标识码： A

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1前言

目前，绿色建筑和节能建筑已经成为建筑设计中首先要考虑的问题，利用太阳辐射能量来实现建筑物中通风换气和加热室内空气是建筑师们长期以来探讨的一个问题，特别是在北方冬季充分利用太阳能的辐射作用来加热室内空气和通风换气显得尤为重要。在设计实践中，为了达到节约能源目的，充分利用太阳的辐射能量这一绿色能源来进行室内空气的加热和通风换气，改进设计了一种利用太阳能通过窗户来对室内的空气进行加热和通风换气。

2 基本设计结构

建筑物常规的窗户是由窗口和窗扇组成，主要作用来进行采光和通风换气。但是普通窗户不能充分利用太阳的辐射作用来对室内的空气进行对流循环加热和向室外通风换气。在设计实践中对普通窗户进行了改进，设计了一种特殊结构的双层窗户，这种窗户可以利用太阳能辐射和空气动力学原理，加热双层窗户之间的空气，使空气产生对流来强制加热室内空气和通风换气，尤其是在冬季可以充分利用太阳能的辐射热量强制加热室内空气，在夏季可以向室外通风换气。

具体的设计方案是在建筑物窗口上，设计有密封比较良好的双层窗户，双层窗间距一般为150毫米左右，玻璃要无色透明，窗户的内层在对角线方向即：右下角和左上角分别设置一个可以开闭的小窗口，在窗户外层的左上角安装一个可以开闭的小窗口。当关闭外层左上角小窗口，同时开启内层右下角和左上角小窗口时，通过太阳的辐射作用，双层窗户中间的空气被加热膨胀密度减小而上升，经过左上角的小窗口排向室内，同时室内温度比较低的空气经过内层窗户右下角的小窗口补充到双层窗户中间，室内空气如此连续不断的通过双层窗户中间被太阳辐射加热强制排向室内使室内的温度上升。当关闭内层左上角小窗口，同时开启内层右下角和外层左上角小窗口时，双层窗户中间被太阳辐射加热的空气膨胀密度减小而上升，经过外层左上角的小窗口排向室外，同时室内的空气经过内层窗户右下角的小窗口补充到双层窗户中间，室内污浊空气如此连续不断的被太阳辐射加热上升强制排向室外实现通风换气。

该设计方案，可以利用窗户在采光的同时，通过太阳光的辐射作用，使双层窗内的空气被加热对流，通过开启设置在对角线方向不同位置的小窗口实现对室内空气加热或者通风换气。

3 室内空气调节原理

图1是利用太阳能进行室内空气调节的示意图。

图 1

图中1.内层左上角活动窗口, 2.内层左側窗扇, 3.外层右上角活动窗口, 4.外层右側窗扇, 5.外层左側窗扇, 6.内层右側窗扇, 7.内层右下角活动窗口.

3.1强制加热室内空气的工作过程

在示意图1 中，建筑物窗口中安装双层推拉窗扇，窗扇四周与滑道之间加密封条以保证密封良好。内层左側窗扇(2)、外层右側窗扇(4)、外层左側窗扇(5)、内层右側窗扇(6), 在内层左側窗扇(2)的左上角安装活动窗口（1），在内层右側窗扇(6)的右下角安装活动窗口（7），在外层左側窗扇(4)的左上角安装活动窗口（3）。

在图1所示中,双层窗关闭时，内外层窗户之间形成一个存有空气的空间，受太阳光的辐射使空气加热，当同时开启内层左上角活动窗口（1），和内层右下角活动窗口（7）时，室内的空气经过内外层窗之间被太阳辐射加热，通过内层左上角可以开启的小窗口（1），和右下角可以开启的窗口（7）在室内循环，室内温度上升。

3.2强制通风换气工作过程

当同时开启外层左上角小窗口（1），和内层右下角小窗口（7）时，室内的空气经过内外层窗之间被太阳辐射加热，通过外层左上角可以开启的小窗口（3），和内层右下角可以开启的小窗口（7）将室内的空气排出室外，达到通风换气的目的。

4结论与说明

综上所述利用太阳能的辐射作用，应用在建筑自然通风设计中的方案，其特点是结构简单，可以利用窗户在采光的同时，通过太阳光的辐射作用，使双层窗内的空气被加热对流，通过开启设置在对角线位置的小窗口实现对室内空气加热或者通风换气。

参考文献

1 中国建筑工业出版社《现行建筑设计规范大全》2005年9月