生态建筑第三版：利用直接受益或附加日光间采暖方案

直接受益式采暖是让太阳光直接进入室内的一种采暖方式。它的特点是房间南向玻璃窗较大，从而使冬天大量的阳光直接照射到室内地面、墙壁和家具上，一部分热量加热空气，另一部分热量被蓄存后逐渐释放，使房间在晚上和阴天也能保持一定的温度。设计直接受益式采暖时，要求外围结构有较高的保温能力，室内有足够的蓄热体，窗扇的密封性能要好，最好配有活动可控的夜间保温装置，例如保温窗帘，以减少夜间热量损失。蓄热体有砖石、混凝土和土坯等，它们既可单独使用，也可混合使用。一般来说，至少要有1/2或2/3的房间内表面采用蓄热体建造，以确保太阳光热被充分吸收和贮存。图5-73示出了直接受益式采暖在白天和夜间的运行原理。

图5-73　直接受益式采暖系统的运行原理

（a）白天；（b）夜晚

通常，地板和墙为蓄热体时用深色较好，但当阳光只照到小部分蓄热体面积时，则该部分蓄热体有适当的反射性较好，这样可将部分太阳辐射反射到其他蓄热面。如果房间中超过一半的墙体为蓄热体，则蓄热体颜色可为浅色；如果仅有一面墙是蓄热体，则蓄热墙体最好为深色。

典型的直接受益式采暖案例是英格兰·乔治街的学校太阳房（见图5-74）。该太阳房建筑长20m，高8m，全年不用人工采暖，仅依靠太阳能（70%）、灯光照明散热（22%）和人体散热（8%）就可达到采暖要求。

图5-74　英格兰·乔治街学校太阳房剖面［63］

与直接受益式采暖不同，附加日光间是在建筑的南面（南半球北面）附加专用房间以吸收白天太阳辐射热，并加热与其相邻的主体房间的空气。日光间可与主体房间共用一面墙或共用三面墙。由于日光间的目的是为其他房间提供热量，它经历的昼夜温度变化很大，本身并不总是热舒适的，在晴天白天时它可能会太热而夜间则可能太冷。通常认为日光间的温度在7～35℃之间变化是合适的。

在日光间与被加热房间之间的共用墙，本身可以是蓄热体，其上需设门、窗或专门的通风口以供空气对流换热。日光间是一种特殊的直接受益式采暖房间，它在白天吸热蓄热，夜间又是热缓冲区，从而减少房间的热损失。图5-75示出了附加日光间与房间毗邻连接的几种形式。(www.xing528.com)

图5-75　日光间与房间连接的几种形式［64］

由E.A.摩尔根设计的位于美国新墨西哥州的巴尔科姆住宅，是附加日光间采暖的典型实例（见图5-76）。该住宅朝南围合，附加日光间设于南向，以便最大限度吸收冬季太阳能。墙体采用夹套形式，增加了保温能力。夏天，在日光间的上部开有出气口，热空气可以从出气口排出（见图5-77）。

图5-76　美国新墨西哥州巴尔科姆住宅外景和首层平面［65］

（a）外景；（b）首层平面

图5-77　美国新墨西哥州巴尔科姆住宅剖面和二层平面

（a）剖面；（b）二层平面

设计日光间采暖时，要注意以下几个方面。一是要注意蓄热体的材料与面积。材料的蓄热系数小，房间中的空气温度波动就大，蓄热体多会减少日光间的温度波动。蓄热体的面积与窗玻璃的面积比至少应是3∶1。如果蓄热体是水，那么每平方米窗玻璃的面积要有155 L水。二是要注意蓄热体颜色。在日光间中，蓄热体通常为深色较好。三是要注意共用墙上通风口的大小。如果用门作为通风口，其面积一般为日光间玻璃面积的10%；如果用窗作为通风口，窗面积一般为日光间玻璃面积的15%；如果是在墙上成对设置高低不同的通风孔，它们的面积应为日光间玻璃面积的6%。另外，日光间玻璃朝向在南向偏东或偏西30°以内，采暖性能较南向减少不到10%。夏季要求日光间有很好的遮阳和通风。