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被动式太阳能系统。热质量（热量储存）。无线电电子电气工程百科全书

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落在墙壁、窗户、屋顶和其他表面上的太阳辐射被建筑物吸收并储存为热质量。然后这些热量被辐射到建筑物中。

太阳能加热系统中的热质量与太阳能光伏系统中的电池具有相同的功能：存储太阳能以供以后使用。

热质量可以通过多种方式集成到被动式太阳能系统中，从瓷砖地板到充满水的容器。吸收和保留热量的材料包括：混凝土楼板、石墙和其他重型建筑材料。它们是使用被动式太阳能的房屋的主要元素。即使建筑物的大部分窗户朝南，但没有热质量储备，那么这样的房子也不会节能。您需要知道深色表面反射的热量较少，吸收的热量较多。如果地板铺有深色瓷砖，那么它会在白天吸收热量，在晚上辐射热量。热通量的大小取决于热源与其所指向的物体之间的温差。

如上所述，热量以三种方式移动：传导（固体材料的热传递）、对流（液体或气体的运动引起的热传递）和辐射。房屋表面也通过这三种方式散失热量。被动式太阳能建筑的良好设计有助于最大限度地减少热量损失并最大限度地提高其有效分配。所需的热质量（储热材料）很大程度上取决于气候。具有大热质量的重型建筑在炎热、干燥或寒冷的气候下更舒适，但在炎热和潮湿的气候下，此类建筑效率低下。在凉爽的气候下，热质量在寒冷天气时充当热储备，从而提高舒适度并减少对辅助加热的需求，除非在阴天或非常寒冷的日子。

对于被动式太阳能建筑设计师来说，提供足够的热质量通常是最困难的挑战。热质量要求由朝南窗户的总面积和建筑物的位置决定。为保证设计的有效性，必须遵循以下原则：

将热质量定位在阳光照射到的地方。与放置在难以到达阳光的地方的热质量相比，位于阳光直射区域的热质量更有效。设计用于间接吸收太阳光线的建筑物比设计用于直接吸收太阳光线的建筑物需要多 34 倍的热质量。
分配热质量。当热质量相对较薄且分布在较大区域时，采用被动式太阳能设计的房屋效率更高。热质量的表面积应至少是朝南窗户总面积的3倍，最好甚至是6倍。厚度为 8 - 10 厘米的楼板比厚度为 40 - 50 厘米的地板更有效。
不要覆盖热质量。地毯和走道阻碍了被动式太阳能电池的能量传输。石墙可以进行干饰，但不应覆盖大面积的挂毯或木镶板。干面漆必须直接涂在墙上，而不是涂在附着在墙上的涂层上，否则会在面漆和热质量之间产生不必要的绝缘空气空间。
隔离热质量的内表面。有多种方法可以对楼板和外部石墙进行隔热。这些措施对于节约能源是必要的。不幸的是，有时会出现问题，例如地板泡沫隔热材料中的白蚁。
热质量必须是多用途的。为了证明财务成本的合理性，热质量不仅必须充当蓄热器，而且还必须用于其他目的。例如，蓄热砖石墙虽然是被动式太阳能设计的一个要素，但如果仅需要作为热质量，则其价格昂贵得令人望而却步。瓷砖地板可以保留热量，作为结构元素，也是一个美丽的设计元素。内部石墙是一种结构元素，用于分隔房间并储存热量。

在设计被动式太阳能系统时，选择建筑材料的过程必须注意其保留热量的能力。该值称为体积热容 (J/m3-oC)，或者换句话说，这是材料能够吸收和存储的热量。

一些常用建筑材料的体积热容值:

产品材质，材料	密度（公斤/立方米）	容积热容量（J/m°C)
水	1000	4186
实际	2100	1764
砖	1700	1360
石材：大理石	2500	2250
不适合储热的材料
石膏板	950	798
木	610	866
哑光玻璃纤维	25	25

此前，被动式太阳能建筑领域的设计师使用大型容器中储存的水作为冷却剂。虽然水很便宜，但容器及其占用的空间却相当昂贵。一些设计师已经转向装满岩石的容器，将它们用作热质量的储存库。应该记住，为了保持相同的热量，需要的石头将是水的三倍。然而，安装水容器的地方形成的潮湿环境会产生强烈的难闻气味，并且是真菌和细菌繁殖的有利环境。这些问题损害了这种被动式太阳能建筑选择的声誉。

使用水和石头储存热量需要复杂的控制系统、泵和风扇。这种保温工艺如今几乎从未使用过。其主要原因是此类系统的运行取决于电力，这些系统需要维护，会定期发生故障，因此需要维修。

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