太陽能煙囪自然通風(fēng)在建筑節(jié)能中的應(yīng)用分析

1、太陽能煙囪自然通風(fēng)在建筑節(jié)能中的應(yīng)用分析摘要：太陽能資源可以說是世界上最豐富的可再生資源，面對可再生資源短缺 的情況，各個國家都在創(chuàng)新研究太陽能技術(shù)。近年來，生態(tài)建筑的發(fā)展對太陽能 資源的使用提出了更高的要求，太陽能煙囪集合了自然通風(fēng)技術(shù)和新能源兩大優(yōu) 勢受到越來越多的追捧。本文探討了太陽能煙囪自然通風(fēng)在建筑節(jié)能中應(yīng)用的可 行性及具體運用，希望對建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有所幫助。關(guān)鍵詞：太陽能煙囪；自然通風(fēng)；建筑節(jié)能一、刖言隨著人們生活水平的提高，對居住條件的要求也越來越高，建筑行業(yè)的設(shè)計 理念也開始發(fā)生變化。設(shè)計者們不僅重視建筑的外觀結(jié)構(gòu)，而且開始意識到建筑 與環(huán)境的關(guān)系。再生能源的開發(fā)利用開始

2、走進(jìn)建筑行業(yè)。太陽能可謂取之不盡用 之不竭，在冬天能用來取暖，在夏天能通過自然通風(fēng)的方式降低建筑物的溫度。 不同于機械通風(fēng)，自然通風(fēng)能夠在節(jié)約能源的基礎(chǔ)上提高人體居住的舒適性。二、太陽能煙囪自然通風(fēng)在建筑節(jié)能中應(yīng)用的可行性分析（一）太陽能資源豐富太陽能屬于可再生資源中能量最大的，平均每分鐘能夠到達(dá)地球表面的能量 高達(dá)80*10kw，也就相當(dāng)于6*10t的標(biāo)準(zhǔn)煤所產(chǎn)生的能量。此外，太陽能資源隨 處可以獲得，具有普遍性，特別是對于偏遠(yuǎn)地區(qū)，具有更大的開發(fā)潛力。在我們 國家，太陽能資源分布比較廣，并且將太陽能相關(guān)技術(shù)運用到建筑行業(yè)的技術(shù)已 經(jīng)比較成熟，為太陽能煙囪自然通風(fēng)的應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。（二）節(jié)約

3、建筑能耗各行各業(yè)的發(fā)展、人類的進(jìn)步等都離不開能源。但是隨著科技發(fā)展對能源需 求的增加，能源短缺的情況隨處可見，特別是對于能源消耗比較大的建筑行業(yè)來 說更是如此。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，在工業(yè)化國家，接近40%的能源都是在建筑行業(yè)中 消耗的。建筑耗能主要包括生產(chǎn)能耗、建筑施工能耗及使用能耗。為了節(jié)約能耗， 必須從能耗量最大的空調(diào)入手，可以說每年電廠裝機容量的很大一部分都被空調(diào) 裝機容量消耗了。如果能夠利用太陽能煙囪自然通風(fēng)就能夠減少對空調(diào)的使用， 那么能夠節(jié)約能源的數(shù)量是非?？捎^的。（三）太陽能煙囪自然通風(fēng)在建筑節(jié)能中應(yīng)用的現(xiàn)實意義首先，從通風(fēng)的空氣質(zhì)量來看，自然通風(fēng)的效果肯定要比機械通風(fēng)的空氣清 潔、新

4、鮮，并且能夠為人類的生活提供更多的新風(fēng)量，必然更有益于人體的身心 健康。此外，太陽能煙囪自然通風(fēng)能夠較好的調(diào)節(jié)冬季室內(nèi)溫度過低和夏天室內(nèi) 溫度過高的情況。其次，從能源方面來看，利用太陽能煙囪自然通風(fēng)能夠避免消耗不可再生資 源，例如，煤炭和石油等。讓人們生活在舒適的沒有余熱余濕的空氣環(huán)境中。此 外，空調(diào)運行過程中外機工作時產(chǎn)生的噪音和熱量的問題也得到解決。很多國家 的建筑師們在利用太陽能煙囪自然通風(fēng)方面進(jìn)行了探索和事件，這是一項已經(jīng)成 熟和成本低廉的技術(shù)。三、太陽能煙囪自然通風(fēng)在建筑節(jié)能中的具體應(yīng)用在太陽能強化自然通風(fēng)中，煙囪形式的通風(fēng)是最為常見的。我們知道如果只 是依靠自然的對流來讓室內(nèi)實現(xiàn)自

5、然通風(fēng)，力量比較弱小，不能滿足現(xiàn)實生活的 需要。這就需要建筑施工的時候有目的地開口，讓室外的空氣能夠在風(fēng)壓和熱壓 的作用下通風(fēng)。煙囪效應(yīng)就是通過制造室內(nèi)外的空氣密度差形成熱壓，進(jìn)而促 進(jìn)通風(fēng)。（一）我國傳統(tǒng)的煙囪自然通風(fēng)案例及特點在我國傳統(tǒng)的四合院建筑中，院子一般是有較高的天井，此外，新疆傳統(tǒng)的 土拱宅、蒙古及哈薩克民族使用的蒙古包等都是利用了煙囪效應(yīng)進(jìn)行自然通風(fēng)。 這種建筑中自然通風(fēng)的特點主要有：簡單易操作，并不需要額外的消耗能源你的 機械動力裝置；借助太陽能形成內(nèi)外溫差；在煙囪效應(yīng)的作用下，室內(nèi)外空氣對 流加速。（二）太陽能煙囪結(jié)構(gòu)在建筑物的設(shè)計中使用太陽能煙囪一般有兩種結(jié)構(gòu)，第一種是在屋

6、面設(shè)置太 陽能煙囪，還有一種是直接將屋面做成太陽能集熱屋面（RSC）結(jié)構(gòu)。不管是哪 一種結(jié)構(gòu)，都是分為單個層次結(jié)構(gòu)，最上面是透明蓋板，中間是空氣通道，最下 面是太陽能吸熱板。（三）太陽能煙囪自然通風(fēng)的原理太陽能煙囪自然通風(fēng)原理是利用熱壓驅(qū)動空氣從而實現(xiàn)通風(fēng)。在煙囪內(nèi)，空 氣由于受熱而密度變小上升，這樣就導(dǎo)致外界密度大的空氣補充進(jìn)來。太陽能煙 囪能否為室內(nèi)創(chuàng)造舒適的空氣環(huán)境主要取決于室外的空氣條件和煙囪的具體結(jié)構(gòu)。 室外的空氣條件包括太陽輻射、溫度及風(fēng)速等，而煙囪的結(jié)構(gòu)主要包括煙囪的高 度、進(jìn)出口的面積及煙囪通道寬度等。外界的空氣條件不可能準(zhǔn)確定量分析，因 此，此處探討一下太陽能煙囪結(jié)構(gòu)問題。如

7、果排除外界的空氣條件影響因素，可以將太陽能煙囪自然通風(fēng)分為四種方 式：1.如果是一個側(cè)面能夠接受太陽能輻射熱量，那么可以將出風(fēng)口開在受熱面 的一側(cè)。2.如果是一個側(cè)面能夠接受太陽能輻射熱量，那么也可以將出風(fēng)口開在 非受熱面一側(cè)。3.如果是兩個相鄰的側(cè)面接受太陽能輻射熱量，出風(fēng)口可以開在 受熱面一側(cè)。4.如果是兩個相鄰的側(cè)面接受太陽能輻射熱量，出風(fēng)口可以開在非 受熱面的一側(cè)。如下圖：通風(fēng)量隨高度H變化。（四）具體應(yīng)用在山東建筑大學(xué)的新校區(qū)的梅園1號宿舍樓的建設(shè)中，就利用了太陽能煙囪 效應(yīng)實現(xiàn)了自然通風(fēng)效果。設(shè)計者通過在緊靠宿舍樓西側(cè)的位置建設(shè)煙囪，有效 避免了夏季室內(nèi)溫度過高的情況。設(shè)計者在設(shè)計

8、太陽能煙囪的時候也是經(jīng)過詳細(xì) 測量和思考的，包括對煙囪尺寸和形狀的設(shè)計，并且所有數(shù)據(jù)都是經(jīng)過計算機模 擬過的。宿舍樓內(nèi)的熱空氣在熱壓的作用下通過排氣口排到煙囪里從而排到室外。 煙囪內(nèi)的熱壓隨著高度的上升，壓力變小，很容易出現(xiàn)熱壓倒灌的情況，但是設(shè) 計者也考慮到這一點，因此，需要增大走廊和煙囪連接的窗戶尺寸。結(jié)語人類對室內(nèi)通風(fēng)的研究由來已久，不管是風(fēng)壓通風(fēng)還是熱壓通風(fēng)都對建筑實 踐有著重要的指導(dǎo)作用。太陽能煙囪自然通風(fēng)效果是經(jīng)得住檢驗的，特別是在節(jié) 約建筑能耗、提高室內(nèi)空氣質(zhì)量方面發(fā)揮著重要作用。此外，太陽能煙囪自然通 風(fēng)在操作起來比較簡單，適用范圍比較廣，受限條件也少，受到建筑行業(yè)設(shè)計者 們的青睞。參考文獻(xiàn)翟曉強，王如竹.太陽能強化自然通風(fēng)理論分析及其在生態(tài)建筑中的應(yīng)用 J.工程熱物理學(xué)