分离受益式太阳房：节能环保的新选择

分离受益式构造可以在特定时间内使建筑物实现热分离。它们的相关特征如图12.14所示。

热分离可通过绝热分隔墙（如热虹吸空气板）或者建筑物屋顶的结构（如在屋顶安装空间集热器）实现。如果设计良好的话，能够使得供热更加可控以及避免夏季过热，这是分离受益式的主要优势。在可获得新材料的情况下，很可能以相对建筑本体很低的成本甚至零附加成本来设计覆层集热器和屋顶-空间集热器等。这些结构与通风预热相结合经济效应会更好。

图12.12 比利时拥有大量阳光间的学校平面图、剖面图和照片

图12.13 沃拉西（Wallasey）学校的前、后视图照片和平面图

图12.14 分离受益式太阳房特征

对于分离式系统而言，蓄热的重点应集中在现有墙体和天花板的对流连接处，而不是仅考虑提供更大的热容量。分离的间接单元不应用于储热，除非在非集热期间被分离或具有可控的对流连接。也就是说，其需要严格遵守分离间接构造的定义，否则会产生净热损失。

分离受益式太阳房的集热器通常会在办公室和教学楼上形成双层皮外墙（Poirazis，2004）。热虹吸空气板（TAP）就是这样的一个系统，它通过省去储热器并完全依赖于对流得热来克服间接型集热器的一些缺点，如图12.15所示（Norton等，1992；Sawhney等，2007）。热输入几乎是即时的，而当集热器与采暖空间分离时，在非得热期间其热损失会降低。这种设计最适合用于在阴冷或严寒气候的白天供热。TAP与特朗伯墙的自然对流运行模式相同。吸热体一般由金属（通常为铝或钢）制成并且是隔热的，可以防止因与建筑物换热而产生热损失。为了可以控制供热量，连接到百叶窗的空气导流板以如图12.16所示的方式移动，以便于供热或通风。如图12.18所示，虽然空气可以通过回流或反向循环流入建筑物中，但通常还是会采用轻质瓣阀仅允许空气进入板基座，来防止发生逆热循环和热风回流（见图12.17）。

英格兰东南部埃塞克斯（Essex）的一所学校，在更换幕墙时安装了TAP，如图12.18所示（Lo等，1994）。

图12.15 TAP的构造

图12.15 TAP的构造（续）

图12.16 TAP的空气导流板和连接百叶窗的运动

(www.xing528.com)

图12.16 TAP的空气导流板和连接百叶窗的运动（续）

图12.17 TAP的4种可能的工作模式

图12.18 安装TAP作为幕墙改造的一部分

远程储热器可由在地板下方的岩石或墙壁之间的空隙构成。太阳能得热通过由管道组成的特定子系统传送至蓄热材料，该系统的热量由小型风机或自然对流进行传输。类似的子系统还提供储热器和采暖空间之间的连接。水也被用作储热介质，尽管需要提供可靠的方案并使用添加剂以防止在寒冷气候下出现结冰冻损问题。远程储热器保温性好，若放置在采暖空间内，储热器的散热通常可以被利用。然而，能量的长期储存、储热器或集热单元和采暖空间子系统间的连接都会增加额外费用，这通常都与储能量密切相关。这样的系统已被安装于专门利用太阳能空气采暖的住宅中，一般适用于美国北纬40°以下的半干旱地区（Morris，1981）。集热器安装在地面以下并与岩石床储热器耦合，以增强自然循环。储热器通常放置在朝南房间的地板下，图12.19所示的例子中，放置储热器可以向朝南的房间和相邻朝北的房间提供辐射热。

巴拉-康斯坦丁（Barra-Costantini）（Barra等，1980）空气采暖系统具有特朗伯墙体性质的自然对流双通道集热器，但不同于真正的特朗伯墙体，储热器是远程的，并且可能与太阳能集热热源分离。图12.20和图12.21是4种工作模式的示意图。它包括：

图12.19 带岩石床储热的U形管热虹吸式太阳能空气加热器

图12.20 巴拉-康斯坦丁被动式太阳能系统在冬季白天的运行示意图

1）与建筑物南墙分离的低热容量双通道吸热体（以使空气和吸热体之间的传热面积最大化），集热器还可以用于提供附加外保温作用。

图12.21 巴拉-康斯坦丁被动式太阳能系统的三种工作模式

2）通过位于天花板内的空气通道并依靠自身浮力来驱动整个住宅热分布。

3）上述天花板和相邻墙体内储存的热能被辐射到外部环境中。