冷却鞋被动 关于建筑节能中的被动冷却技术
时间：2020-03-28 07:36:54 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
[摘要]：概述了被动冷却技术在建筑物种的应用方式。所以重点对应用于建筑物屋顶的被动冷却技术进行了详细的描述。同时结合中国国情特点，描绘了被动冷却技术在我国建筑节能中的应用前景。
[关键词]：环保；建筑节能；被动冷却技术
中图分类号：TU6 文献标识码：C 文章编号：1997-0668（2008）100069-02
建筑能耗中空调能耗占主要部分，随着人们对生活标准、工作环境要求的提高和空调技术的迅猛发展，空调能耗业已惊人的速度增加，于是人们开始不断的寻 求空调节能的途径。在帮助创造建筑物内舒适的热力学环境方面，古建筑学就包含了许多被动特色。但是在现代建筑设计中，人们渐渐忽略了被动方式而用机械系统 来给建筑物供热、供冷。然而，在能源危机之后，人们开始重新对利用被动方式给建筑物供热、供冷产生兴趣。被动冷却可以被定义为利用自然的方法从建筑物中移走热量，通过对流、蒸发和辐射或者是通过相邻部分传导和对流的方式防止从大气中吸热。[3]被动技术与机械系统相比具有节能、对环境无污染等优点。被动技术利用自然的太阳能、风、水等无污染的能源对建筑物进行冷却或加温，避免了机械系统使用氟利昂等制冷剂对臭氧层的破坏，有利于环境保护。
建筑物能耗中的空调能耗在夏季或是在气候炎热的地区日间出现峰值，给地区及国家的电力能源等系统带来了强大的负担。在我国，1999～2000年兴 建住宅约55亿�，此外，随着人们对室内舒适性要求的不断提高，过去一些非采暖地区越来越广泛的使用采暖设施，制冷空调设备也在全国范围内得到普及。据统计，我国2000年空调年产量已超过1340万台。由此可见，今后我国空调能耗必将急剧增加。另外，生活热水的提供也将大大增加建筑能耗，这都将给能源、电力、和环境造成巨大的压力。在我国，部分地区有着丰富的太阳能资源，太阳能是一种巨大的、可再生的、无污染的能源，如果能将丰富的太阳能充分的收集利用不仅能减少空调能耗中用来抵消太阳辐射热的负荷，还可以利用太阳能加热水以提供生活热水，这样就大大的缓解了社会各个部门的压力，有利于社会的进步和经济的发展。
一、被动冷却技术在建筑物中的应用方式
随着人们对于环境污染问题越来越重视、对于室内空气品质要求的不断提高，在不断加紧研究和推行空调节能，改善室内空气条件，寻找替代冷煤的同时，许多国家都在积极的探索利用自然条件的冷却方法。[9]实 践证明，在提高维护结构隔热性能以大大减少空调负荷的基础上，配以自然冷却的技术和措施，对很多地区而言非常有效的。这些技术和措施一般被称为被动冷却和 混合冷却。被动冷却在建筑物中的应用方式可按照作用对象的不同分为四类：第一类主要是对建筑物屋顶进行冷却（设置蓄水屋顶、含湿材料、加盖隔热板、设置空 气层等）；第二类主要是对建筑物墙体进行冷却（在墙体中间设置空间层）；第三类主要是对建筑物的窗、玻璃幕、阳台等透光部分进行冷却（设置遮阳、水帘 等）；第四类主要是对建筑物室内地板进行冷却（建地下室等）。
1.1 应用于建筑物屋顶的被动冷却技术
对于一个单层建筑物，四面都暴露于太阳下，在夏季建筑物吸入的热量有36.7 ％是由屋顶获得。一般的，屋顶始终暴露于太阳之下，而四侧墙体不受阳光照射，因此在那种情况下，建筑物获得的热量大概有50 ％或更多来自于屋顶。[3]因为屋顶吸热是建筑物吸热的主要来源，因此对于如何减少屋顶的吸热成为减少建筑物能耗的关键。
1.1.1 屋面水池
屋顶水池是唯一的一种同时可用于夏季供冷、冬季供暖的被动系统。最常用的系统是在坚固并高导热的平顶上设置浅水池。屋顶蓄水后,太阳的辐射热由于水 分的不断蒸发而减缓,由于水层的吸收作用也要夺走部分辐射热,从而可以有效的防止建筑物屋顶房间的过热.同时,由于屋面的防水层是处在水层之下,不直接受 太阳紫外线的强烈照射,可以延缓材料老化.对于刚性防水屋面,蓄水层还可以缓解温度伸缩的胀力,减少屋面开裂的可能性. [5]而且蓄水的水层厚度时的水层对于太阳能的透射率降低,但是吸收率有所增加.很多国家已开始采用这种蓄水屋面,如原苏联已大面积将蓄水屋面用于纺织工厂及其他工业厂房,[5、11]法国和美国也不同程度的应用了蓄水屋面,在我国四川也采用了蓄水屋面,综合效果较令人满意。.
另外还可以在水池上设置一层隔热板，在夏季，在日间水池由隔热板覆盖，夜间可移动的隔热板移走并且通过夜间冷却使水冷却。建筑物热量通过屋顶由室内 传至周围环境并且获得冷却。通过使用带有隔热板的屋顶水池可使得屋顶得热减小，它减少了屋顶吸收的太阳辐射。在冬季，可移动隔热板在日间移开，以便水池里 的水吸收太阳辐射热并加热建筑物。水池在夜间盖上隔热板以便于水池中热的水将热量传进建筑物。
1.1.2 屋面铺设含湿材料
蒸发冷却是最重要的被动冷却过程，无论何时，只要含湿材料或是材料湿表面的水蒸气压力高于周围环境大气中的水蒸气分压力，蒸发冷却都可以进行。此类蒸发冷却采用在建筑物面上铺设一层含湿材料,此层材料依靠淋水或天然降水来补充含湿层水分。当材料含湿后受太阳辐射和大气对流及天空长波辐射换热,内部水分通过热湿迁移机理的作用迁移至表面并在此蒸发。含湿多孔体水分蒸发过程是众多因素综合作用的结果,如液体扩散、毛细流动、蒸发凝结、压力梯度、重力等。
屋顶铺设含水的粗麻布袋是比较原始的铺设材料，经过长时间的试验和实践研究， 人们发现了许多新型的屋顶含湿材料，这些材料的蒸发冷却效果要远远好于粗麻布袋，如多孔含湿材料等。由于太阳辐射给屋顶带来的热量也使含湿材料中的水分蒸 发，因此，太阳辐射热强度一定程度的增大不但不会增加屋顶吸热，反而会使得蒸发冷却效果增强，屋顶降温效果更好，另外风速较大也可以使得蒸发冷却效果增 强。由此可以看出，蒸发冷却技术对于在太阳辐射强度大、风速大的干旱地区的建筑物非常适用。通过这种技术，室内干球温度可以接近于室外的湿球温度。多孔含 湿材料层被动蒸发冷却的降温方法效果显著，建筑屋面降温约25℃屋顶内表面降温约5℃优于现行传统的蓄水屋面。
1.1.3 屋顶设置空气隔热层
在屋顶上设置一空气隔热层可使建筑物屋顶得热量减小。一般情况下是在屋顶放置一些导热性能较低的支撑物，并 在上面改一层隔热板，这样在屋顶和隔热板之间就形成了一个空气层。这个空气层就起到了隔热作用，不但可以通过隔热板而使屋顶太阳辐射得热减少，还可以通过 空气层的隔热作用使得隔热板到屋顶的传热减少，从而减少室内得热。在屋顶设置空气隔热层可以避免屋顶水池和含湿材料两种情况中屋顶防腐和绝湿层的问题，但是这种方式只能在减少建筑物得热方面有一定作用，比较单一。
1.2 应用于建筑物墙体的被动冷却技术
建筑物维护结构内部存有空间层有可能大大提高建筑物热阻值，使得建筑物维护结构热量的散失和获得都降低，并且无论是在冬季还是夏季都可以获得能量以 保持适合的室内空气温度。另外还可以提高用户的舒适性--随着冬夏的不同通过升高或降低墙体内表面温度--大多数情况下，可以将体系统热量需求和制冷系统 制冷能量的需求，并防止在冷气候条件下墙体结露。采用建筑物墙体内空间层通风而不是采用密封墙体节约了大量能源，尤其是当空间内通风层的通风是通过排风口 处的风扇来实现的时候能够节约更多的能源。
对于不同类型墙体和不同的通风、排风量，无论是密封的墙体还是通风墙体，大量用在空间层内流动的空气来自于一个蒸发冷却过程的饱和空气时，来源于维 护结构的得热远远小于通风空间层从室内处的得热，甚至来说，对于封闭墙体也是一样的。在一些情况下，甚至于考虑到通风扇的能耗，部分的节能率可以大于 100％（与通风墙的热量散失有关）。此外，发展可能会沿着利用供应的空间层内遗留的通风空气流去回收空气与空气之间的热交换，应用于室内空调环境以减少空调能耗。
1.3 应用于建筑物窗、玻璃幕、阳台等的被动冷却技术
这种冷却技术提出在位于低层层建筑物的公寓，通过在私人部分的开放空间和阳台上设置一个简单水帘的方法进行空间冷却。图5[1]显示的是一种在自然通风协助下暴露水帘的蒸发冷却系统。水流沿着尼龙线或其它丝线垂直下落，使暴露在空气中的水表面积最大，丝线的排列要使流下的水形成水帘，并使得水流与流过的空气流相互垂直。
水通过小型水泵由位于系统底部的水槽提升到上部，并沿丝线流下回到水槽.流过系统的空气被冷却加湿。如果使水和空气充分接触并使水和出口处的空气均 达到平衡态（饱和），那么系统里的空气达到的温度将接近于出口处空气的湿球温度
1.4 应用于建筑物地板的被动冷却技术
这种被动冷却技术与建筑物的结构有较大联系，主要是在建筑物下的地面以下建构一个地下结构（譬如地下室、储藏室等），这种结构主要是使得建筑物地面 蓄热能力增强，是建筑物室内空气温度曲线较为平稳，室内温度变化幅度较小，与其它冷却方法相结合使得室内条件较为接近舒适度条件。
二、 被动冷却技术的发展回顾及其在建筑节能中的应用前景
早在20世纪30年代末期美国的克萨斯大学的学者就提出利用屋顶蓄水来降低屋免得温度，但当时由于结构上的原因没有能够实现这项构造措施。1940 年Houghten等人首次对屋顶蓄水和洒水两种情况的蒸发冷却效果进行了考察研究，证明了两种方法的有效性。1958年，我国学者赵鸿佐（1959）等 对瓦屋面的间歇加湿降温问题作了研究，这项研究为研究含水材料层的蒸发问题提供了良好的思路。
由于被动冷却技术具有节能、环保的特点，并且对于室内空气冷却效果显著，长期以来这种冷却技术倍受人们关注。特别是在我国经济、工业的 各个产业都迅速发展的今天，能源的大量消耗、环境污染严重，这些都促使人们更加的关注寻找新的冷却方法以减少能源的消耗和环境污染。被动冷却技术就是这样 一种冷却方式，它利用太阳能、自然风、蒸发冷却等自然的方法对建筑物进行冷却。因此在未来对于减少环境污染和能源消耗的研究中，我们应该对被动冷却技术的 发展和应用给予更大的关注。首先应该在全社会范围内使得人们了解能源消耗、环境污染的严峻性，从而使得人们认识到建筑节能的重要性以及被动冷却技术的在建筑节能中应用的必要性。其次就要求科研工作者要继续努力，在总结过去经验的同时大力的研究开发效果更佳、经济性更好的被动冷却应用方法。
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