淺談：太陽墻在工業(yè)建筑中的應(yīng)用

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　　1 工業(yè)建筑太陽墻技術(shù)簡介

　　工業(yè)建筑指“專供生產(chǎn)使用的建筑物、構(gòu)筑物”。其種類繁多,從重工業(yè)到輕工業(yè),從小型到大型,從生產(chǎn)車問到設(shè)備（詞條“設(shè)備”由行業(yè)大百科提供）設(shè)施,凡是從事工業(yè)生產(chǎn)的建筑物與構(gòu)筑物均屬于這個(gè)范疇。工業(yè)建筑是耗能大戶,在節(jié)能中占有極為重要的地位。隨著生產(chǎn)工藝的發(fā)展,工業(yè)建筑能耗（詞條“建筑能耗”由行業(yè)大百科提供）成倍增加。由此帶來了許多問題:工業(yè)建筑墻體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱損失（詞條“熱損失”由行業(yè)大百科提供）;能源價(jià)格與建筑內(nèi)環(huán)境舒適相矛盾;低密閉性大空間的室溫;室內(nèi)空氣品質(zhì)等問題。

　　太陽墻系統(tǒng)在建筑中主要和建筑外墻面一體化設(shè)計(jì),所以在建筑中人們又稱太陽墻系統(tǒng)為太陽能墻體(solar wall)。太陽墻系統(tǒng)通過安裝在建筑南向墻面上的太陽能集熱板將室外的新鮮空氣加熱后用于建筑通風(fēng),在改善室內(nèi)空氣質(zhì)量的同時(shí)減少了建筑中供暖的負(fù)荷。該系統(tǒng)具有原理簡單、收集太陽能效率高、造價(jià)低和回收成本時(shí)間短等許多優(yōu)點(diǎn),系統(tǒng)的使用將可以極大地節(jié)約能源和節(jié)省建筑的供暖費(fèi)用。該系統(tǒng)安裝簡便,能安裝在任何不燃墻體的外側(cè)及墻體現(xiàn)有開口的周圍,適臺用于舊建筑改造。

　　在國外,太陽能空氣加熱(太陽墻)這個(gè)新穎而獨(dú)特的太陽能技術(shù)已被廣泛應(yīng)用在需要大量通風(fēng)空氣的各類建筑物中,它是世界上較為高效的太陽能收集和利用技術(shù)之一。典型的有世界太陽墻面積最大的加拿大魁北克省的工業(yè)廠房(10000m2)、狄克工業(yè)廠房、加拿大多倫多溫莎公寓等(如圖1~4所示)。

　　2 太陽墻系統(tǒng)簡介

　　2.1 工作原理

　　太陽墻系統(tǒng)組成包括太陽能集熱組件、通風(fēng)系統(tǒng)、空氣處理和控制元件3部分。太陽能集熱組件主要是金屬的太陽能穿孔集熱板。通過集熱板加熱后的空氣通過風(fēng)扇和風(fēng)管輸送到室內(nèi)。集熱板上的輔助構(gòu)件主要有集熱板的固定、支撐骨架和集熱板上部、下部的防雨雪蓋板等。太陽墻通風(fēng)系統(tǒng)包括保持—定風(fēng)速的進(jìn)風(fēng)口風(fēng)扇和風(fēng)扇前后用來輸送和分配熱空氣的風(fēng)管,及通風(fēng)系統(tǒng)中常用的節(jié)氣閥。空氣處理和控制元件主要包括機(jī)械定時(shí)器和溫度感應(yīng)器。

　　太陽墻系統(tǒng)(圖5)各部分功用明確。鋁材或鍍鋅鋼板材料的穿孔集熱板用來收集太陽能,加熱進(jìn)入空腔的空氣。風(fēng)扇單元通過風(fēng)扇動力使空氣進(jìn)入空腔后上升,從屋項(xiàng)部位的進(jìn)風(fēng)口風(fēng)扇進(jìn)入建筑。空腔中由于風(fēng)扇的作用為負(fù)壓區(qū),風(fēng)扇入口處為正壓區(qū)。風(fēng)扇后部風(fēng)管的作用是分配加熱后的新鮮空氣到室內(nèi)各個(gè)部分。通風(fēng)系統(tǒng)中的節(jié)氣閥為系統(tǒng)中控制氣流方向的裝置,節(jié)氣閥有夏季節(jié)氣閥、室內(nèi)循環(huán)空氣節(jié)氣閥和普通節(jié)氣閥幾種。在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，溫度感應(yīng)器的功能是控制常氣閥和輔助加熱設(shè)備的工作,當(dāng)系統(tǒng)不需要工作時(shí),溫度感應(yīng)器的功能是在外界空氣溫度達(dá)到預(yù)先設(shè)定的溫度后,停止系統(tǒng)的工作。

　　太陽墻系統(tǒng)的工作原理簡單。其獨(dú)特之處就在于它使用了金屬穿孔集熱板來收集太陽能,不像其他以供熱為目的的太陽能集熱板中普遍應(yīng)用的玻璃蓋板。太陽墻板材是1~2mm厚的鍍鋅鋼板或鋁板,外側(cè)涂層具有強(qiáng)烈吸收太陽輻射、阻擋紫外線的良好功能,一般是黑色等深色,為了建筑美觀或色彩協(xié)調(diào),其他顏色也可以使用,或者主要的集熟板用深色，裝飾遮板和頂部的飾帶用補(bǔ)充色。為了空氣流動及加熱的需要,板材上打有孔洞,孔洞的大小、間距和數(shù)量根據(jù)建筑物的使用功能與特點(diǎn)、所在地區(qū)緯度 、太陽能資源、輻射熱量進(jìn)行計(jì)算和試驗(yàn)確定。通過孔洞流入的空氣量要與風(fēng)扇的抽取量平衡,保證氣流持續(xù)穩(wěn)定均勻,并且通過孔洞獲得最多的熱量。不希望有空氣滲透的地方,例如接近頂部處,可使用無孔的同種板材及密封條。板材由鋼框架支撐，用自攻螺栓固定在建筑外墻上。風(fēng)扇可以由建筑內(nèi)供電系統(tǒng)或屋面安裝的太陽能光電板提供電能，根據(jù)氣溫 、智能或人工控制運(yùn)轉(zhuǎn)。屋面的通風(fēng)管道要做好保溫和防水。

　　2.2太陽墻系統(tǒng)在工業(yè)建筑中的應(yīng)用

　　太陽墻系統(tǒng)在非工業(yè)建筑和工業(yè)建筑中的運(yùn)行方式有所不同。在工業(yè)建筑中，建筑需要通風(fēng)空氣加熱設(shè)備，來提供大量的室外空氣以置換來自室的油漆 、焊接 、自動設(shè)備或者其他制造品所釋放出來的有毒氣體。由于工業(yè)建筑一般具有很大的建筑面積和較高的層高，故就使得應(yīng)用太陽能墻系統(tǒng)以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的空氣加熱設(shè)備成為可能。

　　太陽墻系統(tǒng)把加熱的空氣和建筑頂部的暖空氣混合在一起，并把這些混合氣體一起輸送到建筑中。系統(tǒng)可以改變室外的空氣流量以形成一個(gè)室內(nèi)的恒溫空氣環(huán)流(一股為1O~14℃ )。在沒有其他的空氣分流系統(tǒng)的工業(yè)建筑中,太陽墻系統(tǒng)的內(nèi)部組件包括恒速風(fēng)扇、循環(huán)空氣節(jié)氣閥和穿孔風(fēng)管。用穿孔風(fēng)管對建筑物進(jìn)行通風(fēng)換氣是一種比較經(jīng)濟(jì)的方法。循環(huán)空氣節(jié)氣閥可以把室內(nèi)的熱空氣和儲存在集熱板中溫度稍低的空氣混合在一起并可保持混合氣體處于一個(gè)恒溫的狀態(tài)。室內(nèi)空氣與太陽墻系統(tǒng)中的室外空氣量的比例是根據(jù)處于集熱板出口處空氣溫度的變化而不斷變化的,在整個(gè)過程中節(jié)氣閥是由溫度感應(yīng)和控制器來控制的。

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