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被動式太陽能取暖
被動式太陽能取暖所需要的兩種主要元素︰
1.朝南面的玻璃
2.吸收儲存，並且分配熱的熱質量
有3 種方法來達成被動式系統 - 直接獲取，間接獲取，與隔離獲取。全部被動式太陽能加熱系統的目標是捕獲在建築物元素裡面的太陽熱能，並且在太陽不再發亮時將其釋放出來。同時，建築物的元素(或者材料)吸收熱能來供應晚一點時使用，太陽熱能適用於保持空間舒適(不會過熱)。
i. 直接獲取
在此系統裡，實際的生活空間為一太陽能收集器，熱吸收器與分配系統。朝南面的玻璃允許太陽能進入房子裡，在那裡它直接或是間接地照射在屋子裡的熱質量材料，例如在泥瓦工地板和牆壁。直接獲取系統將利用60-75%照射在窗戶的太陽能量。
圖1.在內部裡的熱質量會吸收陽光並且在夜裡輻射出熱。
在一個直接獲取系統裡，熱質量地板和牆壁是房子起作用的部分。亦可能在房子裡面使用水容器來儲存熱。不過，在房子的設計過程中整合蓄水容器是較為困難的。
熱質量在白天將藉由吸收熱能來緩和熱的強度。在夜裡，熱質量把熱輻射出至生活空間裡。
直接獲取系統的經驗法則︰
1.房子的熱負荷分析必需實施。
2.熱質量素材厚度不要超過6英寸。
3.勿用牆與牆間地毯蓋住熱質量地板；盡可能保持既有功能與美觀的無覆蓋地面。
4.泥瓦工地板使用中度深的顏色；於其他輕重量的牆使用淺顏色；熱質量牆可以是任何顏色。
5.針對於每平方英尺的朝南玻璃，採用150磅因泥瓦或者4加侖水來作為熱質量使用。
6.將會用為貯熱的任何混凝土磚塊空洞以混凝土或者其他高質量物質來予以填補。
7.整個生活空間使用儘量小厚度的熱質量而不是較厚的集中區域。
8.直接暴露於陽光下質量的表面面積應該是鑲嵌玻璃面積的9倍。
9.陽光調節是而不增加熱質量下利用直接獲取。對大多數住家而言，將房屋佔地平方乘以0.08來決定面南玻璃的總量用以供陽光調節之用。
ii. 間接獲取
在一個間接獲取系統裡，熱質量是位於太陽與生活空間之間。熱質量吸收照射它的陽光並且透過傳導把它轉到生活空間裡。間接獲取系統將利用照射在毗連熱質量的玻璃上太陽能量的30 45%。
有兩類間接獲取系統︰
1.貯熱牆系統(Trombe 牆)
2.屋頂水池系統
貯熱牆系統︰
在這個系統裡，熱質量緊鄰在面南玻璃後面。
圖2︰日間與夜間運作的熱質量牆或者Trombe牆
在一堵貯熱牆頂部與底部的可操作通風孔，允許將牆和玻璃之間的熱對流傳到生活空間裡。 當夜裡通風孔關閉後，牆的輻射熱將加熱生活空間。
屋頂水池系統
6 到12 英寸的水被收集在平面屋頂裡。在低濕度氣候裡這個系統最有益於冷卻，但是可以被修改而在高濕度氣候裡工作。(在美國南緯度的夏季期間可有效地提供建築物一層或者更多層的熱) 。水通常被儲存在以玻璃覆蓋住大型的塑膠或者玻璃纖維容器裡，下面的空間則從上面溫水所輻射出的熱予以加熱。這需要有點精心製作的排水系統，在適當時間可移動的絕緣物來覆蓋以及暴露水，與可支撐65磅/平方英呎空負荷的結構系統。
間接獲取系統貯熱牆的經驗法則
1.主牆(朝向太陽)的外表應該是深的顏色。
2.在熱質量牆與玻璃之間的最小空間為4英吋。
3.在熱質量牆的通風孔於夜裡必須被關上。
4.一個隔絕良好的住家(7-9BTU /白天-平方英呎-℉) ，每平方英呎地板面積將需要大約0.20平方英呎熱質量牆或者0.15平方英呎水牆。
5.如果可移動的夜間絕緣將被放在熱牆系統裡，則降低熱質量牆面積15%。
6.熱牆厚度對磚塊而言需大約10-14英吋，對混凝土則需大約12-18英吋，對泥磚或者其他土料需大約8-12英吋，對水則至少需6英吋。
iii. 隔離獲取
隔離獲取系統擁有與房屋主生活區域分開的完整部分。例子為一陽光房與一在房屋裡經空氣收集器至儲存系統的對流迴路。把系統與主要生活區域隔離的能力是這類系統的差異點。
隔離獲取系統將利用照射毗連生活區域鑲嵌玻璃陽光的15-30%。太陽能亦被保留在陽光房裡。陽光房(或者太陽能溫室)採用直接獲取與間接獲取系統特性的組合。進入陽光房的陽光被保留在房間的熱質量和空氣裡。陽光熱則藉由透過一堵在陽光房後面的分隔主牆而傳導帶入房子，或者經由允許在陽光房與生活空間之間的空氣藉由對流交換的通風孔。
使用面南的空氣收集器來自然地對流空氣至儲存區域是主動式太陽能系統空氣收集器的一種變異。這些均是被動式收集器。對流空氣收集器位置比儲存區域低，以便在收集器裡所產生的被加熱空氣自然地升入儲存區域，並且被由儲存區域內較低涼爽區間的回流空氣所替換。熱可以藉由開啟以機械方式(風扇)來接近儲存區域的通風孔或者假如儲存區域內建在房子藉由透過傳導的通風孔兩者中任何一個，來釋放出熱。
圖3:陽光房隔離獲取系統之白天與夜間運作
作為隔離獲取方法的陽光房擁有某些優勢，它可以提供額外可用的空間予房子，以及植物可以在它裡面十分有效地成長。在努力從系統取得額外功能過程中對流空氣收集器比較起來變得更為複雜。與在較冷地區系統相比將被使用更久，在空間加熱較不顧慮的地點，這便是一個不利之處。如果此系統不是建築物的整體部分，則最好使用不止提供一種功能的系統。陽光房方式將在這訊息裡予以強調，因為它能提供多種功能。
隔離獲取的經驗法則︰
1.在陽光空間裡使用深顏色的熱牆。
2.熱牆厚度對磚塊而言需大約10-14英吋，對混凝土需大約12-18英吋，對泥磚或者其他土料需大約8-12英吋。
3.將在陽光房裡多餘的熱(如果不用於溫帶氣候植物)排出，直到房間達到45度為止，並將此多餘的熱放進房子其他部分熱質量材料。
4.對於擁有泥瓦熱牆的陽光房，每平方英呎生活空間地板面積使用0.30平方英呎面南鑲嵌玻璃。 如果在陽光房和生活空間之間是水牆而不是泥瓦牆，則每平方英呎生活空間地板面積使用0.20平方英呎面南鑲嵌玻璃。
5.在夏季要有一通風系統。
6.如果陽光房頭頂使用鑲嵌玻璃，則在頭頂區域使用熱反射玻璃和/或者遮蔽系統。
-待續- |
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發表於 2012-4-25 20:28:13
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