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太阳能住宅

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冬暖夏凉的太阳房

美国的戴维斯城,可以称做现代“太阳城”,坐落在加利福尼亚州萨克拉门托西南8千米的地方。这个3万人口的城市,有多一半人口享受着太阳能所带来的恩惠(huì)。漫步在戴维斯城的街心,各种类型的太阳房就会映入你的眼帘:建在街旁的圆形住宅,长方形的公寓,镶有大块玻璃的银行,四周筑土垒的平房……

在这些太阳房中,有一类太阳房只是靠房屋本身吸收和反射阳光的热量,来调节房间的温度,使室内冬暖夏凉,属于被动式太阳房。

被动式太阳房都装有朝南的大窗户,在地板上铺设保温性能好的砖块或浇注混凝土,并设置蓄热墙壁。这种墙约有60厘米厚,由混凝土筑成,设在南面的双层玻璃窗后边。阳光直射到蓄热墙上,再通过它向房间散热。在墙的底部和上面,开有长方形通气孔。当阳光照射到墙壁时,室内的空气就被表面涂黑的墙加热变暖,从墙的上通气孔流入内室,内室的冷空气则从下通气孔流出,形成对流。夜间,墙将蓄积的热慢慢释放出来,保持室内温度。后来,人们改用装水的玻璃柜代替这种混凝土墙,既蓄热又透光。

炎热的夏天,房屋主人用隔热窗帘去遮住直射的阳光,天花板内的绝热材料隔绝了屋顶上的热量。日落以后,凉爽的空气从窗外流进来,使地面的温度降低,房间变得更加凉快起来。

寒冷的冬天,房屋主人拉开南面的窗帘,阳光就会一直跑到房间深处,使房间暖和起来。日落以后,屋顶、墙壁的绝热材料可以防止屋里热量散发出去,而被晒热了的地面则慢慢放出热量,使房间里温暖如春。

如果你住在这样的太阳房里,当然就不用再安装空调了。

我国农村的被动式太阳房发展很快,建筑面积已达270多万平方米,主要分布在河北、山东、辽宁、甘肃、青海、西藏等地的农村。在辽宁省已经进行了大面积推广。在我国还编辑出版了《被动太阳房的热工设计手册》和《被动太阳房典型结构图集》等,为推广太阳房提供了设计依据。

许多构思巧妙、有特色的太阳房,是由我国太阳能工作者专门设计的。这些太阳房都是就地取材,利用当地隔热本领大而又便宜的材料做屋顶和墙壁。比如,做屋顶的材有麦秆、草泥、预制空心板等,采用厚土坯(pēi)、空心砖、散粒珍珠岩等做墙壁。太阳房大都坐北朝南。向阳的窗子不仅开得大而且设计成各种最有利于采光的形状,特别是专门设有新型集热蓄热墙壁,有利于房屋的保暖和散热,更好地调节室温。寒冷的冬天,太阳房里阳光特别充足,暖洋洋的;酷热的夏天,太阳从房顶通过,阳光进不到屋里来,房间里非常凉快。

住在这样的太阳房里不仅很舒适,每年冬天还可节省好多取暖用的燃料,而且减少了环境污染。

我国的科技工作者,在精心研究设计被动式太阳房的同时,正在对跨世纪的建筑——多功能先进太阳房进行探索。在21世纪我国太阳房将会有新的发展。

为什么太阳能住宅是未来住宅的主旋律

在未来世界,烟囱林立和马达轰鸣将不再是城市的特征。那时,人们的起居环境将没有现今城市的喧嚣(xiāo)和污染,而是鸟语花香,一派宁静。人们将住进理想的太阳能住宅。这种住宅可以充分利用价廉、洁静的太阳能来调节住宅温度,提供生活用电和新家庭工场动力的能源。

太阳能住宅除了利用太阳能集热器向用户供热送暖外,还可供电。这种装置一般由用于发电的发电盘和用于储电的蓄电池组成。发电盘中的硅片受阳光作用产生电能,然后通过导线储存在蓄电池内,再经过整流器和变压器输送到各种家用电器上。

在日本,有人利用楼房外墙中部向阳面,设置了太阳能集热器,形成一个“太阳能幕墙”,解决了只有平顶房屋才适宜安装集热装置的局限性。西班牙首都有一座高层办公大楼,就是用外墙采集热来调节温度的,夏天室内要比室外凉快10℃,冬天则温暖如春。屋顶的太阳能加热器还可为整座大楼提供热水呢!

德国设计的应用燃料电池的住宅,屋顶上除装有太阳能硅电池外,整个建筑物都采用高效热交换材料,屋外砌有大块的硅砖,此外,还安装了氢气发生器,把产生的氢气储存在燃料箱中,可用作燃料电池的燃料。日本轻金属公司为太阳能住宅设计了一种特别的窗帘,它是双层玻璃中的一组百叶帘,颜色是黑色的,易于吸热。白天靠它采光吸热储存起来,到了晚上再向室内施放暖气,使室内的昼夜温差缩小。

美国科学家发明了一种专供太阳能住宅使用的化学药品,把它们密封进百叶窗的夹层中,白天太阳照射,它会熔(róng)解;到了晚上,这种熔解了的化学药品又重新析出凝固起来,从而散发出能量,使室温上升。

瑞士科学家也发明了一种利用太阳能发电的住宅用户玻璃,其发电原理类似植物绿叶的光合作用,其结构也像树叶,是夹心式的,含有捕捉光能的染料和半导体物质,光线激发染料层中的电子,经过定向传递产生电流,光电转换率达10%以上,每平方米可发电150瓦左右,与普通太阳能电池差不多,而成本却只有太阳能电池的20%。

太阳能住宅是未来住宅的形式之一。因为它能改善居住条件和市容卫生,将成为未来住宅的主旋律。

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