被动式太阳能系统。窗户。方案、说明

被动式太阳能系统。窗户。无线电电子电气工程百科全书

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任何被动系统的有效性取决于窗户的类型。玻璃或其他透明材料允许短波通过并阻挡室内的长波热辐射。窗户主要通过两种方式调节能量流：在冬季，它们通过让太阳能进入建筑物来为房屋提供热量，从而使房屋内的空气温度超过室外温度；在夏天，它们通过良好的定位和遮阳来减少从窗户进入的阳光量，并通过通风来冷却房屋，从而帮助冷却建筑物。

被动式太阳能系统。窗户

如果我们使用太阳能，则必须确保其在最有用的时间准确地渗透到房间中。一般来说，在冬季，太阳光线应该在 9.00 点到 15.00 点进入房间。理想的是他们的道路上几乎没有任何障碍。因此，场地上的树木会遮挡房子的房间。施工时必须考虑到这一点。您可以规划一栋窗户朝两边的房子。同时，该建筑的能耗也较低。设计时，建筑物的框架，即墙壁、地板和天花板比内部隔断的位置更重要。如果你想让窗户朝西，就需要适当遮光，并选择合适的尺寸。

玻璃可透射0,4-2,5微米范围内的太阳辐射波。由于房间内不透明物体吸收光并进一步重新发射，其波长增加到 11 微米。玻璃对于这种长度的电磁波来说是无法穿透的屏障。进入房间的光线被困住。穿过玻璃的光量取决于入射角。最佳入射角 - 90°。如果阳光以30°角照射玻璃° 或更少，那么大部分阳光都会被反射。

（点击放大）

太阳辐射光谱和传热

要选择合适的玻璃，您需要了解光线和温暖。照射到地球上的阳光光谱由不同波长的波组成。不同的玻璃以不同的方式传输、吸收和反射太阳辐射波。例如，减少强光（通过反射或遮光）在工作场所很有用。通过让日光进入，您可以节省人工照明所需的能源。对人最有利的是红外线，它能产生舒适的感觉。通过识别正确的玻璃类型，您可以透射或反射红外辐射。

热量通过用于玻璃的材料有三种选择。第一个是导热性：在这种情况下，热量会穿过玻璃。只需触摸玻璃即可感受到热量。热传递的第二种形式是辐射：电磁波通过玻璃传递热量。这会产生窗户表面散发热量的感觉。第三种传递热量的方式是对流。对流通过空气（在本例中为气流）的运动来传递热量。暖空气向冷空气的自然移动使您可以升高或降低房间的温度。

用于玻璃的材料的热阻指数（R值）由其导热、辐射和对流程度决定。窗户整体热阻指数的整体数值受气流渗透程度的影响。通过玻璃的热量与通过窗户的热量运动同样重要。整个窗户的制造和安装质量，包括窗框的安装，都会影响空气的穿透程度。

窗户技术的进步极大地影响了 70 世纪 XNUMX 年代的建筑效率，如今在被动式太阳能系统中发挥着重要作用。以下是窗户技术的一些进步：

具有高度隔热性的双层和三层玻璃（双层玻璃）。
低辐射率玻璃的涂层可以让热量进入但不会散发出去。
使用氩气（或其他惰性气体）填充中空玻璃单元内部的空间，与填充普通空气的中空玻璃单元相比，隔热程度提高。
基于相变的技术，允许您使用电压改变玻璃的透明度。

主要玻璃种类

玻璃窗所用的材料包括：玻璃、丙烯酸纤维、玻璃纤维等。虽然不同的材料有不同的用途，但最常见的是使用玻璃。设计师可以使用各种类型的玻璃来开发满足所有客户要求的被动式太阳能房屋。单片玻璃是所有类型玻璃中最简单的，是更高品质玻璃的基础。普通玻璃对阳光的透过率较高，但隔热性较差——热阻系数约为1,0。普通窗玻璃用于双窗格或双窗格窗户、位于温暖气候地区的建筑物（除非还使用空调）、某些类型的太阳能集热器以及季节性温室中时，可以有效地发挥其作用。使用单片玻璃的结构通常会受到较大的温度波动、气流、冷凝的影响，并且不能很好地阻挡外界的冷空气。

当今建筑中最常见的结构是双层玻璃窗。双层玻璃窗是将两块玻璃组装成一个产品。单玻璃（热玻璃）通过中间棒连接成单一结构，中间棒由吸湿材料组成。这种设计通常用硅胶密封。玻璃之间形成封闭的空气空间，这有助于增加热阻，双层玻璃窗的热阻系数约为1,8-2,1。实践证明，空域眼镜之间的最佳距离为1-2厘米。玻璃之间的距离较大不会使热阻系数增加太多。

事实上，大的空气空间可以增加中空玻璃单元中的对流，从而降低温度。当然，您可以将玻璃之间的距离增加到 10-12 厘米，而不会产生对流，但这样产品就会变得非常笨重。对建筑物能源效率的需求不断增加，导致双层玻璃窗成为建筑标准。与传统窗户相比，这种窗户具有良好的太阳能透明度和高质量的隔热性能，代表着向前迈出的重要一步。双层玻璃窗用于生产门窗、建造玻璃屋顶、日光浴室和许多其他领域。

高品质玻璃

优质玻璃具有较高的热阻系数和良好的太阳能透明度。通过增加玻璃的隔热能力，可以同时改善建筑物的设计。以前被墙壁围起来的房屋可以改造成所谓的带有被动式太阳能照明的太阳能房间（屋顶和天花板上的窗户）。黑暗的房间将充满自然光、阳光的温暖，窗外的美景也可以一览无余。在成本增加相对较小的情况下，可以提高能源效率，提供更好的防潮性和紫外线防护。结果就是各种各样的建筑项目。如今，消费者可以买到各种各样的高品质玻璃。

这样的玻璃有什么优点呢？低发射率玻璃（材料传输红外（热）辐射的能力较低）可提高中空玻璃单元的能源效率。发射率越高，材料传输的热量越多。相反，该系数越低，材料反射的热量越多。具有低发射率的涂层会将红外辐射反射或重新辐射回房间，从而提高温度。换算成风阻系数，后者为2,6-3,2。

对于温暖的气候，可以修改建筑物的窗户，将红外热量辐射回室外，从而保持室内温度较低。低辐射玻璃具有高耐热性、防紫外线和防潮性能。充有惰性气体的窗户具有较高的热阻系数，其指数增加约1,0。隔热窗内的空气被惰性气体取代，隔热性能更好。最常用的气体是氪和氩。

窗帘

除了起到装饰作用外，窗帘还可以在寒冷的月份减少热量损失，或在温暖的季节防止温度升高。例如，由胶合板制成的檐口可以防止天花板下的暖空气进入窗户和窗帘之间的空间。为了达到理想的效果，窗帘的长度应至少比窗户的高度长 30 厘米，但窗帘与地板齐平时效果最佳。

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