淺談：太陽墻在工業建筑中的應用

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　　1 工業建筑太陽墻技術簡介

　　工業建筑指“專供生產使用的建筑物、構筑物”。其種類繁多,從重工業到輕工業,從小型到大型,從生產車問到設備（詞條“設備”由行業大百科提供）設施,凡是從事工業生產的建筑物與構筑物均屬于這個范疇。工業建筑是耗能大戶,在節能中占有極為重要的地位。隨著生產工藝的發展,工業建筑能耗（詞條“建筑能耗”由行業大百科提供）成倍增加。由此帶來了許多問題:工業建筑墻體圍護結構的熱損失（詞條“熱損失”由行業大百科提供）;能源價格與建筑內環境舒適相矛盾;低密閉性大空間的室溫;室內空氣品質等問題。

　　太陽墻系統在建筑中主要和建筑外墻面一體化設計,所以在建筑中人們又稱太陽墻系統為太陽能墻體(solar wall)。太陽墻系統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,在改善室內空氣質量的同時減少了建筑中供暖的負荷。該系統具有原理簡單、收集太陽能效率高、造價低和回收成本時間短等許多優點,系統的使用將可以極大地節約能源和節省建筑的供暖費用。該系統安裝簡便,能安裝在任何不燃墻體的外側及墻體現有開口的周圍,適臺用于舊建筑改造。

　　在國外,太陽能空氣加熱(太陽墻)這個新穎而獨特的太陽能技術已被廣泛應用在需要大量通風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廠房(10000m2)、狄克工業廠房、加拿大多倫多溫莎公寓等(如圖1~4所示)。

　　2 太陽墻系統簡介

　　2.1 工作原理

　　太陽墻系統組成包括太陽能集熱組件、通風系統、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扇和風管輸送到室內。集熱板上的輔助構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。太陽墻通風系統包括保持—定風速的進風口風扇和風扇前后用來輸送和分配熱空氣的風管,及通風系統中常用的節氣閥。空氣處理和控制元件主要包括機械定時器和溫度感應器。

　　太陽墻系統(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,加熱進入空腔的空氣。風扇單元通過風扇動力使空氣進入空腔后上升,從屋項部位的進風口風扇進入建筑。空腔中由于風扇的作用為負壓區,風扇入口處為正壓區。風扇后部風管的作用是分配加熱后的新鮮空氣到室內各個部分。通風系統中的節氣閥為系統中控制氣流方向的裝置,節氣閥有夏季節氣閥、室內循環空氣節氣閥和普通節氣閥幾種。在系統運行時，溫度感應器的功能是控制常氣閥和輔助加熱設備的工作,當系統不需要工作時,溫度感應器的功能是在外界空氣溫度達到預先設定的溫度后,停止系統的工作。

　　太陽墻系統的工作原理簡單。其獨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,外側涂層具有強烈吸收太陽輻射、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調,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、間距和數量根據建筑物的使用功能與特點、所在地區緯度 、太陽能資源、輻射熱量進行計算和試驗確定。通過孔洞流入的空氣量要與風扇的抽取量平衡,保證氣流持續穩定均勻,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。風扇可以由建筑內供電系統或屋面安裝的太陽能光電板提供電能，根據氣溫 、智能或人工控制運轉。屋面的通風管道要做好保溫和防水。

　　2.2太陽墻系統在工業建筑中的應用

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

　　太陽墻系統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。系統可以改變室外的空氣流量以形成一個室內的恒溫空氣環流(一股為1O~14℃ )。在沒有其他的空氣分流系統的工業建筑中,太陽墻系統的內部組件包括恒速風扇、循環空氣節氣閥和穿孔風管。用穿孔風管對建筑物進行通風換氣是一種比較經濟的方法。循環空氣節氣閥可以把室內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恒溫的狀態。室內空氣與太陽墻系統中的室外空氣量的比例是根據處于集熱板出口處空氣溫度的變化而不斷變化的,在整個過程中節氣閥是由溫度感應和控制器來控制的。

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