浅谈：太阳墙在工业建筑中的应用

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　　1 工业建筑太阳墙技术简介

　　工业建筑指“专供生产使用的建筑物、构筑物”。其种类繁多,从重工业到轻工业,从小型到大型,从生产车问到设备（词条“设备”由行业大百科提供）设施,凡是从事工业生产的建筑物与构筑物均属于这个范畴。工业建筑是耗能大户,在节能中占有极为重要的地位。随着生产工艺的发展,工业建筑能耗（词条“建筑能耗”由行业大百科提供）成倍增加。由此带来了许多问题:工业建筑墙体围护结构的热损失（词条“热损失”由行业大百科提供）;能源价格与建筑内环境舒适相矛盾;低密闭性大空间的室温;室内空气品质等问题。

　　太阳墙系统在建筑中主要和建筑外墙面一体化设计,所以在建筑中人们又称太阳墙系统为太阳能墙体(solar wall)。太阳墙系统通过安装在建筑南向墙面上的太阳能集热板将室外的新鲜空气加热后用于建筑通风,在改善室内空气质量的同时减少了建筑中供暖的负荷。该系统具有原理简单、收集太阳能效率高、造价低和回收成本时间短等许多优点,系统的使用将可以极大地节约能源和节省建筑的供暖费用。该系统安装简便,能安装在任何不燃墙体的外侧及墙体现有开口的周围,适台用于旧建筑改造。

　　在国外,太阳能空气加热(太阳墙)这个新颖而独特的太阳能技术已被广泛应用在需要大量通风空气的各类建筑物中,它是世界上较为高效的太阳能收集和利用技术之一。典型的有世界太阳墙面积最大的加拿大魁北克省的工业厂房(10000m2)、狄克工业厂房、加拿大多伦多温莎公寓等(如图1~4所示)。

　　2 太阳墙系统简介

　　2.1 工作原理

　　太阳墙系统组成包括太阳能集热组件、通风系统、空气处理和控制元件3部分。太阳能集热组件主要是金属的太阳能穿孔集热板。通过集热板加热后的空气通过风扇和风管输送到室内。集热板上的辅助构件主要有集热板的固定、支撑骨架和集热板上部、下部的防雨雪盖板等。太阳墙通风系统包括保持—定风速的进风口风扇和风扇前后用来输送和分配热空气的风管,及通风系统中常用的节气阀。空气处理和控制元件主要包括机械定时器和温度感应器。

　　太阳墙系统(图5)各部分功用明确。铝材或镀锌钢板材料的穿孔集热板用来收集太阳能,加热进入空腔的空气。风扇单元通过风扇动力使空气进入空腔后上升,从屋项部位的进风口风扇进入建筑。空腔中由于风扇的作用为负压区,风扇入口处为正压区。风扇后部风管的作用是分配加热后的新鲜空气到室内各个部分。通风系统中的节气阀为系统中控制气流方向的装置,节气阀有夏季节气阀、室内循环空气节气阀和普通节气阀几种。在系统运行时，温度感应器的功能是控制常气阀和辅助加热设备的工作,当系统不需要工作时,温度感应器的功能是在外界空气温度达到预先设定的温度后,停止系统的工作。

　　太阳墙系统的工作原理简单。其独特之处就在于它使用了金属穿孔集热板来收集太阳能,不像其他以供热为目的的太阳能集热板中普遍应用的玻璃盖板。太阳墙板材是1~2mm厚的镀锌钢板或铝板,外侧涂层具有强烈吸收太阳辐射、阻挡紫外线的良好功能,一般是黑色等深色,为了建筑美观或色彩协调,其他颜色也可以使用,或者主要的集熟板用深色，装饰遮板和顶部的饰带用补充色。为了空气流动及加热的需要,板材上打有孔洞,孔洞的大小、间距和数量根据建筑物的使用功能与特点、所在地区纬度 、太阳能资源、辐射热量进行计算和试验确定。通过孔洞流入的空气量要与风扇的抽取量平衡,保证气流持续稳定均匀,并且通过孔洞获得最多的热量。不希望有空气渗透的地方,例如接近顶部处,可使用无孔的同种板材及密封条。板材由钢框架支撑，用自攻螺栓固定在建筑外墙上。风扇可以由建筑内供电系统或屋面安装的太阳能光电板提供电能，根据气温 、智能或人工控制运转。屋面的通风管道要做好保温和防水。

　　2.2太阳墙系统在工业建筑中的应用

　　太阳墙系统在非工业建筑和工业建筑中的运行方式有所不同。在工业建筑中，建筑需要通风空气加热设备，来提供大量的室外空气以置换来自室的油漆 、焊接 、自动设备或者其他制造品所释放出来的有毒气体。由于工业建筑一般具有很大的建筑面积和较高的层高，故就使得应用太阳能墙系统以代替传统的空气加热设备成为可能。

　　太阳墙系统把加热的空气和建筑顶部的暖空气混合在一起，并把这些混合气体一起输送到建筑中。系统可以改变室外的空气流量以形成一个室内的恒温空气环流(一股为1O~14℃ )。在没有其他的空气分流系统的工业建筑中,太阳墙系统的内部组件包括恒速风扇、循环空气节气阀和穿孔风管。用穿孔风管对建筑物进行通风换气是一种比较经济的方法。循环空气节气阀可以把室内的热空气和储存在集热板中温度稍低的空气混合在一起并可保持混合气体处于一个恒温的状态。室内空气与太阳墙系统中的室外空气量的比例是根据处于集热板出口处空气温度的变化而不断变化的,在整个过程中节气阀是由温度感应和控制器来控制的。

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