什么是太陽房？所謂太陽房，就是能夠利用太陽能進行采暖和降溫的房子。我國傳統(tǒng)的民房幾乎都是太陽房，是最原始、最感性的太陽房，是現(xiàn)代太陽房的雛形。

    “太陽房”一詞起源于美國。當(dāng)時，人們看到用玻璃建造的房子內(nèi)陽光充足，溫暖如春，便形象地稱為太陽房。

    遼寧省太陽房試驗示范工作始于21世紀80年代初期，發(fā)展勢頭強勁，每年以10萬平方米的速度發(fā)展，到2000年底，全省共推廣太陽房250.7萬平方米，居全國首位。其中有住宅、農(nóng)村中小學(xué)校舍、村鎮(zhèn)辦公室、敬老院等。

    近年來，被動式太陽能校舍發(fā)展速度較快，原因有以下幾點：

1.太陽能校舍幾乎不用燒柴、煤等常規(guī)能源，學(xué)生不再受煙熏之苦，有益于學(xué)生的身心健康。

2. 學(xué)校主要是白天使用，并且在最寒冷的一、二月份學(xué)生放假，因此，被動式太陽房的優(yōu)越性能夠充分發(fā)揮出來。

3. 國家教育部及省教委非常重視太陽能校舍的建設(shè)，曾多次召開專題會議，討論改建危舊校舍成太陽能校舍的問題。

    根據(jù)多年來的測試及統(tǒng)計分析，被動式太陽房具有以下的特點：

1．工程造價低。據(jù)統(tǒng)計，太陽房的工程造價比普通房增加10%—15%。

2．冬暖夏涼。冬季，在無輔助熱源的情況下，太陽房比普通房室內(nèi)溫度高5—8℃左右，室內(nèi)外溫差達到15℃；夏季，太陽房比普通房室內(nèi)溫度低3—5℃。

3．節(jié)能效果好。據(jù)測算，一棟100平方米的太陽房和普通房，在保證室內(nèi)溫度相同的情況下，每年可節(jié)約薪柴或秸稈1.5噸左右；在保證燒柴量相同的情況下，太陽房比普通房室內(nèi)溫度高5—8℃。

4．需要輔助熱源，當(dāng)室外溫度很低或連續(xù)陰天時，應(yīng)當(dāng)有輔助熱源提供熱量來維持室內(nèi)溫度。輔助熱源可采用吊炕等。

    遼寧省技術(shù)監(jiān)督局和遼寧省建設(shè)廳于1997年聯(lián)合頒布了《村鎮(zhèn)被動式太陽能建筑設(shè)計施工規(guī)程》，遼寧省人民政府于1998年授予該項技術(shù)為省科技進步三等獎。

一、太陽房的分類

    按照目前國際慣用名稱，太陽房分為兩大類：主動式太陽房和被動式太陽房。

    主動式太陽房是以太陽能集熱器、管道、散熱器、風(fēng)機或泵以及儲熱裝置等組成的強制循環(huán)太陽能采暖系統(tǒng)，或者是上述設(shè)備與吸收式制冷機組成的太陽能空調(diào)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)控制、調(diào)節(jié)比較方便、靈活，人處于主動地位。

    主動式太陽房的一次性投資大，設(shè)備利用率低，技術(shù)復(fù)雜，需要專業(yè)技術(shù)人員進行維護管理，而且仍然要耗費一定量的常規(guī)能源。因此，對于居住建筑和中小型共用建筑來說，主要采用被動式太陽房，今后提到的太陽房指的就是被動式太陽房。

    被動式太陽房是通過建筑朝向和周圍環(huán)境的合理布置，內(nèi)部空間和外部形體的巧妙處理，以及建筑材料和結(jié)構(gòu)、構(gòu)造的恰當(dāng)選擇，使其在冬季能采集、保持、貯存和分配太陽能，從而解決建筑物的采暖問題。同時，在夏季又能遮蔽太陽能輻射，散逸室內(nèi)熱量，從而使建筑物降溫，達到冬暖夏涼的目的。

    被動式太陽房最大的優(yōu)點是構(gòu)造簡單，造價低廉，維護管理方便。但是，被動式太陽房也有其缺點，主要是室內(nèi)溫度波動較大，舒適度差，在夜晚、室外溫度較低或連續(xù)陰天時需要輔助熱源來維持室溫。

    集熱、蓄熱、保溫是被動式太陽房建設(shè)的三要素，缺一不可。

    被動式太陽房按集熱形式可分為五類：

1. 直接受益式

    直接受益式是被動式太陽房中最簡單也是最常用的一種。它是利用南窗直接接受太陽能輻射。太陽輻射通過窗戶直接射到室內(nèi)陸面、墻壁及其他物體上，使它們表面溫度升高，通過自然對流換熱，用部分能量加熱室內(nèi)空氣，另一部分能量則貯存在地面、墻壁等物體內(nèi)部，使室內(nèi)溫度維持到一定水平。

    直接受益式系統(tǒng)中的南窗在有太陽輻射時起著集取太陽輻射能的作用，而在無太陽輻射的時候則成為散熱表面，因此在直接受益系統(tǒng)中，南窗盡量加大的同時，應(yīng)配置有效的保溫隔熱措施，如保溫窗簾等。

    由于直接受益式被動式太陽房熱效率較高，但室溫波動較大，因此，使用于白天要求升溫快的房間或只是白天使用的房間，如教室、辦公室、住宅的起居室等。如果窗戶有較好的保溫措施，也可以用于住宅的臥室等房間。

2. 集熱蓄熱墻式

    集熱蓄熱墻式被動式太陽房是間接式太陽能采暖系統(tǒng)。陽光首先照射到置于太陽與房屋之間的一道玻璃外罩內(nèi)的深色儲熱墻體上，然后向室內(nèi)供熱。

    采用集熱蓄熱墻式被動式太陽房室內(nèi)溫度波動小，居住舒適，但熱效率較低，常常和其他形式配合使用。如和直接受益式及附加陽光間式組成各種不同用途的房間供暖形式，可以調(diào)整集熱蓄熱墻的面積，滿足各種房間對蓄熱要求的不同，這種組合可以使用于各種房間的要求。但玻璃夾層中間容易積灰，不好清理，影響集熱效果，且立面涂黑不太美觀，推廣有一定的局限性。

3. 附加陽光間式

    附加陽光間式被動式太陽房是集熱蓄熱墻系統(tǒng)的一種發(fā)展，將玻璃與墻之間的空氣夾層加寬，形成一個可以使用的空間——附加陽光間。這種系統(tǒng)其前部陽光間的工作原理和直接受益式系統(tǒng)相同，后部房間的采暖方式則雷同于集熱蓄熱墻式。

4. 貯熱屋頂式

5. 自然對流回路式

    這兩種形式目前國內(nèi)采用極少。

二、太陽房的基本原理

    太陽房的基本原理就是利用“溫室效應(yīng)”。因為，太陽輻射是在很高的溫度下進行的輻射，很容易透過潔凈的空氣、普通玻璃、透明塑料等介質(zhì)，而被某一空間里的材料所吸收，使之溫度升高，它們又向外界輻射熱量，而這種輻射是長波紅外輻射，較難透過上述介質(zhì)，于是這些介質(zhì)包圍的空間形成了溫室，出現(xiàn)所謂的“溫室效應(yīng)”。

三、太陽房設(shè)計要點

（一） 太陽房的建設(shè)地點、朝向和房間距的確定

    正確確定太陽房的建設(shè)地點、朝向和房間距，是能否充分利用太陽能、達到冬暖夏涼的關(guān)鍵，建房前一定要在村鎮(zhèn)建設(shè)規(guī)劃允許的情況下，合理選擇建設(shè)地點、朝向和房間距。

1. 太陽房的建設(shè)地點

    太陽房的建設(shè)地點最好選在背風(fēng)向陽的地方，在冬至日從上午9時至下午3時的6個小時內(nèi)，陽光不被遮擋，直接照射進室內(nèi)或集熱器上。

2. 太陽房的朝向

    根據(jù)多年來的經(jīng)驗，太陽房的朝向在南偏東或偏西15°以內(nèi)，這樣能保證在整個采暖期內(nèi)，南向房間里有充足的日照，夏季避免過多的日曬。

3. 太陽房的房間距

    太陽房與前面的建筑物之間的距離應(yīng)大于前面建筑物高度的兩倍為宜。

（二） 太陽房外部形狀和內(nèi)部各房間的安排

    太陽房的南墻是太陽房的主要集熱部件，南墻面積越大，所獲得的太陽能越多。因此，太陽房的形狀最好采用東西延長的長方形，墻面上不要出現(xiàn)過多的凸凹變化。

    太陽房內(nèi)部房間的安排應(yīng)根據(jù)房間的用途確定，應(yīng)將主要房間如住宅的臥室、起居室和學(xué)校的教室等安排在南向，而將輔助房間如住宅的廚房、衛(wèi)生間和教室的走廊等放在北向。

（三） 太陽房的墻體

    太陽房的墻體除具有一般普通房屋墻體的功能外，還具有集熱、貯熱和保溫功能，是太陽房的重要組成部分。

    遼寧省太陽房的墻體主要采用復(fù)合墻體。其做法是將普通370毫米的外墻拆分成兩部分，一部分為240毫米（一磚），放在內(nèi)側(cè)，做為承重墻，中間放保溫材料（如苯板、袋裝散狀珍珠巖等），其厚度根據(jù)設(shè)計室溫而定，一般苯板為8—10毫米，珍珠巖為130毫米以上。外側(cè)為120毫米的保護墻（半磚）。

    承重墻與保護墻之間必須用鋼筋拉結(jié)使它們形成一個整體。拉結(jié)方法為用直徑為6毫米的鋼筋拉結(jié)，鋼筋兩端設(shè)有彎鉤，長度比復(fù)合墻厚少40毫米。水平間距兩磚到兩磚半（500—750毫米），垂直距離為8—10皮磚（500—600毫米）。拉結(jié)鋼筋要上下交錯布置。

（四） 門窗  

    太陽房的門窗是太陽房獲取太陽能的主要集熱部件，也是重要的失熱部件。由于門經(jīng)常開啟，保溫困難，最好設(shè)門斗或雙層門。窗的功能在太陽房設(shè)計中，除了具有采光\通風(fēng)和觀察作用外，還具有集取太陽能的功能，對于直接受益式太陽房來說，窗戶起著決定性作用。因此，在設(shè)計太陽房集熱窗時，在滿足抗震要求的情況下，應(yīng)盡量加大南窗面積，減小北窗面積，取消東西窗，采用雙層窗，有條件的用戶最好采用塑鋼窗。

（五） 空氣集熱器

    空氣集熱器是設(shè)在太陽房南窗下或南窗間墻上獲取太陽能的裝置。它是由透明蓋板（玻璃或其它透光材料）、空氣通道、上下通風(fēng)口、夏季排氣口、吸熱板、保溫板等幾部分構(gòu)成。

    空氣集熱器的做法：

    在南墻窗下或窗間（也可以都做），根據(jù)設(shè)計尺寸要求，砌出深為120毫米的凹槽，上、下各留一個風(fēng)口，尺寸為200×200毫米。然后將凹槽及風(fēng)口內(nèi)用砂漿抹平，安裝40毫米厚的保溫苯板，苯板外覆蓋一層涂成深色的金屬吸熱板，保溫板和吸熱板上留出與上下風(fēng)口相應(yīng)的孔洞，使它們彼此相通。在最外層安裝透明玻璃蓋板，玻璃蓋板可用木框、鋁合金框或塑鋼框，分格要少，盡可能減少框扇所產(chǎn)生的遮光現(xiàn)象。框四周要用砂漿抹嚴，防止灰塵進入。玻璃蓋板上邊要有活動排風(fēng)口，以便夏季排風(fēng)降溫。室內(nèi)風(fēng)口要有開啟活門。

（六） 屋面

    屋面是房子熱損失最大的地方，占整個房屋熱損失的30%—40%，因此，屋面保溫尤為重要。

    遼寧省農(nóng)房屋面基本上有兩種類型，一種是坡屋面，另一種是平屋面，雖然大多都有不同程度的保溫層，但保溫效果遠遠不夠。被動式太陽房平屋頂一般采用在預(yù)制板上鋪100毫米厚苯板或180毫米厚的袋裝珍珠巖；坡屋頂是在室內(nèi)吊頂上放80毫米厚苯板或100毫米厚的巖棉板。

（七） 地面

    被動式太陽房地面除了具有普通房屋地面的功能以外，還具有貯熱和保溫功能，由于地面散失熱量較少，僅占房屋總散熱量的5%左右，因此，太陽房的地面與普通房屋的地面稍有不同。其做法有兩種：

1.     保溫地面法

（1）素土夯實，鋪一層油氈或塑料薄膜用來防潮。

（2）鋪150—200毫米厚干爐渣用來保溫。

（3）鋪300—400毫米厚毛石、碎磚或砂石用來貯熱。

（4）按正常方法做地面。

2. 防寒溝法

    在房屋基礎(chǔ)四周挖600毫米深，400—500毫米寬的溝，內(nèi)填干爐渣保溫。

    太陽房的概況及設(shè)計要點就介紹到這里，今后將陸續(xù)介紹太陽房施工的有關(guān)內(nèi)容。