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【摘要】结合夏热冬冷地区气候特征，从该地区住宅建筑的现实状况与特伦布墙的作用和工作原理出发，论述分析特伦布墙在该地区的适用性。
【关键词】 夏热冬冷地区 住宅建筑 特伦布墙 适用性
Abstract: Combined with climate characteristics of hot summer and cold winter region, from aspects of the regional practical situation of residential building and the functions and working principle of Trombe Wall, this paper discusses and analyses the applicability of Trombe Wall in this region.
Keywords: hot summer and cold winter region; residential building; Trombe Wall; applicability
中圖分类号：TS958.1+7 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）
引言
我国建筑耗能总量大，能耗高，已成为制约我国可持续发展的突出问题。随着我国经济和社会发展以及城镇化进程的加快，建筑用能正在持续快速上升，其所占全社会能耗的比重不断增大，.将从目前的27%左右上升到2020年的35%左右。太阳能是建筑可以利用的最直接、最简便的清洁能源，通过合理的建筑设计以及采用先进的技术措施 ，可以保证建筑最大程度的利用太阳能，降低建筑的运行能耗。在太阳能建筑中被动式太阳房由于构造简单、经济、节能效果显著，利用现有的技术已经可以和常规燃料采暖相竞争，在我国有广阔的发展前景。
被动式太阳能技术是直接应用于室内，不需要其他的采暖或者制凉设备，不损耗常规能源，而对自然能量加以应用的节能技术。这种技术也许会增加初次投资，但是通过节省下的常规能源所获得的经济效益以及社会效益是十分可观的，对于推动可持续性建筑的发展也有积极意义。
夏热冬冷地区在我国从气候上讲是一个比较特殊的区域，属于非集中采暖地区的最北端，尤其是靠近秦岭淮河一线的地区，冬季时对于保暖的需求比较高。与此同时，此区域是国内经济的发达地区，生产总值接近全国的百分之五十，加之随着经济的飞速发展，这些区域对于居住建筑夏季和冬季的热环境舒适度提高的要求也变得越来越迫切。因此，要做好对于这一地区的室内热环境的控制，选择合适的节能技术是一项必须的，而且非常重要的工作。
1夏热冬冷地区的气候与住宅建筑的热环境状况
1．1 夏热冬冷地区的气候特征
根据我国建筑气候特征分布而划定的区域有严寒地区，寒冷地区夏热冬冷地区，夏热冬暖地区以及温和地区,夏热冬冷地区处于我国寒冷地区与炎热冬暖地区之间,范围大致为陇海线以南,南岭以北, 四川盆地以东。包括上海、重庆、湖北、湖南、江西、安徽、浙江的全部, 四川、贵州的东半部, 江苏、河南的南半部,陕西、甘肃的南端, 广东、广西的北端, 涉及16个省、自治区、直辖市。大致属于长江中下游一带, 该区域气候显著的特征是:夏季炎热气闷,冬季阴冷潮湿。最热月平均气温25℃~30℃,最高气温达40℃以上;冬季气候寒冷,日平均温度小于5℃的天数约20~80 d。冬夏两季空气湿度大,相对湿度经常在70% ~80%,对生活和工作造成十分不利的影响(表1)。
表1夏热冬冷地区气候条件
2特伦布墙及其工作原理
2.1特伦布墙的概念
特伦布墙是以法国的菲利克斯 特伦布博士（Flix Trombe）的名字而命名的，这种墙最外层是一层透明玻璃，既能保存住热量又不会阻挡阳光的射入。玻璃内是采用了蓄热性能较好的墙体，上端和下端均有透气孔用来交换室内外空气。墙体与玻璃之间有一段空间，可以让空气形成环流。
2.2特伦布墙的工作原理
2.2.1 夏季通风模式
尽管在过去的几年中被动式太阳能蓄热技术已经被广泛的应用于包括住宅建筑在内的各种建筑类型中了，然而由于南向的玻璃窗和蓄热设备过多等问题，夏季过热的问题仍然困扰着很多应用了被动式太阳能技术的建筑，当然，运用比如遮阳这样的措施可以减缓这方面所带来的负面影响，但是对于内部蓄热型的室内空间来说，不用机械方式而解决这类问题的一个办法是利用特伦布墙来加强室内空气的移动，从而达到了降温的目的。
2.2.2 冬季蓄热模式
在冬季蓄热模式中，空气从特伦布墙底部进气孔进入到玻璃层和墙体之间的空间内，如果室外空气比较的冷的话，就把墙体底部的风口打开，进行室内空气的内部循环，以保持温度，如果室外的温度还算比较适中，就把玻璃层的通风口打开，比如说室外空气大于10摄氏度的时候，通过玻璃下端进风孔进来的在中间空气层的加热后，由于浮力的原因而上升，最后被加热完毕，从墙体的上通风口回到室内，这样在室外空气不是很低并且经过加热后，回到室内的空气不但是室外置换进来的新风并且温度也不会太低。这样在完成了白天蓄热任务的同时，室内的空气在得到保温的情况下也得到了及时的置换。在夜间，为了保持室内的温度，墙体的换气孔应该被设置成关闭的状态，与室外完全隔绝，蓄热墙白天收集的热量，通过热辐射的形式，保证了室内夜间温度的适宜性。有的特伦布墙会在这个时间段，在墙和玻璃中间设置一条隔热卷帘，为的是减少宝贵的热量向外辐射。
3. 夏热冬冷地区特伦布墙应用技术措施
3．1 住宅户型的适应性
特伦布墙的设置一般情况下是会利用南向墙面丰富的太阳资源设置,在这种情况下 在平面设计中最好将全部居室朝南, 以充分接受太阳能, 而将其他辅助房间置于其他朝向。而且在装有特伦布墙的进深方向越小越有利于这种被动式太阳能技术的发挥。下面提出两个装有特伦布墙的设想方案, 为便于和原来不带太阳能技术的设计比较, 按照原有建筑面积定额和质量标准, 将图1的四开间，住宅改为图3六开间方案, 将图2 的五开间住宅改为图4六开间方案, 其指标见表1：
从表1 可以看出, 两个六开间特伦布墙方案基本上在不增加面积、不降低质量标准的情况下将全部居室朝南, 它们为太阳能采暖提供了最佳条件。当然这两个方案在建筑平面上不一定是最理想的方案, 但却说明了建筑设计的可能性和现实性, 说明从建筑方案着手，进行合理的平面设计，带有特伦布墙住宅的优越性才能充分的被体现出来。否则, 建筑平面不合理, 花钱再多也达不到预期的效果。但是由于六开间太阳房方案开间加多, 加大了建筑长度, 使占地面积增多及带来的其他问题, 应结合具体设计进一步解决。
假想设计可以证明通过合理平面设计来优化特伦布墙工作效率的可能性，而实际例子则说明这种理论已经被广泛应用到了实际中。卡万达穆娜住宅（Kawanda Muna），位于澳大利亚南部的诺顿萨米特镇（Norton Summit），该住宅集合了包括特伦布墙在内的多种太阳能部件。从该建筑平面图可以看到，从西到东的功能是卧室，书房，卧室，进深方向只有一个房间的长度外加走廊，这种布置会将特伦布墙的功效充分发挥，使其能够服务到所以主要功能房间。
3.2 特伦布墙位置的适应性
合理的平面设计做法可以让特伦布墙充分的服务到建筑的各个角落，而特伦布墙的位置的选择也会很大程度上影响到特伦布墙的工作效率。
部件之间的遮挡是影响特伦布墙工作的一大因素，例如，雨棚，阳台之类的突出部件都有可能在太阳光最强烈的黄金时段对蓄热体形成了遮挡，从而影响对热辐射的蓄积。所以当雨棚和阳台等部件无法避免时，在对特伦布墙的设置上就必须要注意了，应当避免与上述部件的垂直布置。交错开一定角度会让太阳光最强烈的时候不会影响到墙体的集热，只是在正午前后的一段时间略受影响。这种情况在集中式住宅中更为常见。图中是天津大学某四层住宅楼，有效规避了正午的太阳光遮挡问题，最大限度地暴露特伦布墙。在设集热墙的居室中有一些房间是利用窗左边的集热墙、有一些房间是利用窗右边的集热墙。所有集热墙在冬季中午日照最强时, 都能躲开阳台垂直的阴影、仅在午前和午后特伦布墙的角部有些遮挡。
4.小结
笔者认为像特伦布墙这样的先进被动式太阳能技术的适当引入，不仅给室内的热环境带来了积极的影响，而且完全利用了可再生资源太阳光的能量，不会产生任何的污染，是世界节能技术的大势所趋。对于这类的先进技术，要加强宣传，使全民对节能技术的社会意义，和基本概念有所了解，这样才能使该地区的被动式太阳能住宅节能技术被广泛的接受和认可。
参考文献
1. 夏云，夏葵，施燕.生态与可持续建筑[M].北京：中国建筑工业出版社，2001
2.吕爱民.应变建筑———大陆性气候的生态策略[M].上海:同济大学出版社, 2003: 120-126.
3.田蕾,秦佑国.可再生能源在建筑设计中的利用[J].建筑学报, 2006(2).
4.詹林，况龙川. 夏热冬冷地区住宅建筑设计节能[J] . 住宅科技，2006（08）.
5.史洁 苏伟. 夏热冬冷地区住宅建筑太阳能一体化技术的适用性研究 [D] 同济大学 2010
6.冯佑葆 多层住宅中被动式太阳房建筑设计的探讨 1994
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
【关键词】 夏热冬冷地区 住宅建筑 特伦布墙 适用性
Abstract: Combined with climate characteristics of hot summer and cold winter region, from aspects of the regional practical situation of residential building and the functions and working principle of Trombe Wall, this paper discusses and analyses the applicability of Trombe Wall in this region.
Keywords: hot summer and cold winter region; residential building; Trombe Wall; applicability
中圖分类号：TS958.1+7 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）
引言
我国建筑耗能总量大，能耗高，已成为制约我国可持续发展的突出问题。随着我国经济和社会发展以及城镇化进程的加快，建筑用能正在持续快速上升，其所占全社会能耗的比重不断增大，.将从目前的27%左右上升到2020年的35%左右。太阳能是建筑可以利用的最直接、最简便的清洁能源，通过合理的建筑设计以及采用先进的技术措施 ，可以保证建筑最大程度的利用太阳能，降低建筑的运行能耗。在太阳能建筑中被动式太阳房由于构造简单、经济、节能效果显著，利用现有的技术已经可以和常规燃料采暖相竞争，在我国有广阔的发展前景。
被动式太阳能技术是直接应用于室内，不需要其他的采暖或者制凉设备，不损耗常规能源，而对自然能量加以应用的节能技术。这种技术也许会增加初次投资，但是通过节省下的常规能源所获得的经济效益以及社会效益是十分可观的，对于推动可持续性建筑的发展也有积极意义。
夏热冬冷地区在我国从气候上讲是一个比较特殊的区域，属于非集中采暖地区的最北端，尤其是靠近秦岭淮河一线的地区，冬季时对于保暖的需求比较高。与此同时，此区域是国内经济的发达地区，生产总值接近全国的百分之五十，加之随着经济的飞速发展，这些区域对于居住建筑夏季和冬季的热环境舒适度提高的要求也变得越来越迫切。因此，要做好对于这一地区的室内热环境的控制，选择合适的节能技术是一项必须的，而且非常重要的工作。
1夏热冬冷地区的气候与住宅建筑的热环境状况
1．1 夏热冬冷地区的气候特征
根据我国建筑气候特征分布而划定的区域有严寒地区，寒冷地区夏热冬冷地区，夏热冬暖地区以及温和地区,夏热冬冷地区处于我国寒冷地区与炎热冬暖地区之间,范围大致为陇海线以南,南岭以北, 四川盆地以东。包括上海、重庆、湖北、湖南、江西、安徽、浙江的全部, 四川、贵州的东半部, 江苏、河南的南半部,陕西、甘肃的南端, 广东、广西的北端, 涉及16个省、自治区、直辖市。大致属于长江中下游一带, 该区域气候显著的特征是:夏季炎热气闷,冬季阴冷潮湿。最热月平均气温25℃~30℃,最高气温达40℃以上;冬季气候寒冷,日平均温度小于5℃的天数约20~80 d。冬夏两季空气湿度大,相对湿度经常在70% ~80%,对生活和工作造成十分不利的影响(表1)。
表1夏热冬冷地区气候条件
2特伦布墙及其工作原理
2.1特伦布墙的概念
特伦布墙是以法国的菲利克斯 特伦布博士（Flix Trombe）的名字而命名的，这种墙最外层是一层透明玻璃，既能保存住热量又不会阻挡阳光的射入。玻璃内是采用了蓄热性能较好的墙体，上端和下端均有透气孔用来交换室内外空气。墙体与玻璃之间有一段空间，可以让空气形成环流。
2.2特伦布墙的工作原理
2.2.1 夏季通风模式
尽管在过去的几年中被动式太阳能蓄热技术已经被广泛的应用于包括住宅建筑在内的各种建筑类型中了，然而由于南向的玻璃窗和蓄热设备过多等问题，夏季过热的问题仍然困扰着很多应用了被动式太阳能技术的建筑，当然，运用比如遮阳这样的措施可以减缓这方面所带来的负面影响，但是对于内部蓄热型的室内空间来说，不用机械方式而解决这类问题的一个办法是利用特伦布墙来加强室内空气的移动，从而达到了降温的目的。
2.2.2 冬季蓄热模式
在冬季蓄热模式中，空气从特伦布墙底部进气孔进入到玻璃层和墙体之间的空间内，如果室外空气比较的冷的话，就把墙体底部的风口打开，进行室内空气的内部循环，以保持温度，如果室外的温度还算比较适中，就把玻璃层的通风口打开，比如说室外空气大于10摄氏度的时候，通过玻璃下端进风孔进来的在中间空气层的加热后，由于浮力的原因而上升，最后被加热完毕，从墙体的上通风口回到室内，这样在室外空气不是很低并且经过加热后，回到室内的空气不但是室外置换进来的新风并且温度也不会太低。这样在完成了白天蓄热任务的同时，室内的空气在得到保温的情况下也得到了及时的置换。在夜间，为了保持室内的温度，墙体的换气孔应该被设置成关闭的状态，与室外完全隔绝，蓄热墙白天收集的热量，通过热辐射的形式，保证了室内夜间温度的适宜性。有的特伦布墙会在这个时间段，在墙和玻璃中间设置一条隔热卷帘，为的是减少宝贵的热量向外辐射。
3. 夏热冬冷地区特伦布墙应用技术措施
3．1 住宅户型的适应性
特伦布墙的设置一般情况下是会利用南向墙面丰富的太阳资源设置,在这种情况下 在平面设计中最好将全部居室朝南, 以充分接受太阳能, 而将其他辅助房间置于其他朝向。而且在装有特伦布墙的进深方向越小越有利于这种被动式太阳能技术的发挥。下面提出两个装有特伦布墙的设想方案, 为便于和原来不带太阳能技术的设计比较, 按照原有建筑面积定额和质量标准, 将图1的四开间，住宅改为图3六开间方案, 将图2 的五开间住宅改为图4六开间方案, 其指标见表1：
从表1 可以看出, 两个六开间特伦布墙方案基本上在不增加面积、不降低质量标准的情况下将全部居室朝南, 它们为太阳能采暖提供了最佳条件。当然这两个方案在建筑平面上不一定是最理想的方案, 但却说明了建筑设计的可能性和现实性, 说明从建筑方案着手，进行合理的平面设计，带有特伦布墙住宅的优越性才能充分的被体现出来。否则, 建筑平面不合理, 花钱再多也达不到预期的效果。但是由于六开间太阳房方案开间加多, 加大了建筑长度, 使占地面积增多及带来的其他问题, 应结合具体设计进一步解决。
假想设计可以证明通过合理平面设计来优化特伦布墙工作效率的可能性，而实际例子则说明这种理论已经被广泛应用到了实际中。卡万达穆娜住宅（Kawanda Muna），位于澳大利亚南部的诺顿萨米特镇（Norton Summit），该住宅集合了包括特伦布墙在内的多种太阳能部件。从该建筑平面图可以看到，从西到东的功能是卧室，书房，卧室，进深方向只有一个房间的长度外加走廊，这种布置会将特伦布墙的功效充分发挥，使其能够服务到所以主要功能房间。
3.2 特伦布墙位置的适应性
合理的平面设计做法可以让特伦布墙充分的服务到建筑的各个角落，而特伦布墙的位置的选择也会很大程度上影响到特伦布墙的工作效率。
部件之间的遮挡是影响特伦布墙工作的一大因素，例如，雨棚，阳台之类的突出部件都有可能在太阳光最强烈的黄金时段对蓄热体形成了遮挡，从而影响对热辐射的蓄积。所以当雨棚和阳台等部件无法避免时，在对特伦布墙的设置上就必须要注意了，应当避免与上述部件的垂直布置。交错开一定角度会让太阳光最强烈的时候不会影响到墙体的集热，只是在正午前后的一段时间略受影响。这种情况在集中式住宅中更为常见。图中是天津大学某四层住宅楼，有效规避了正午的太阳光遮挡问题，最大限度地暴露特伦布墙。在设集热墙的居室中有一些房间是利用窗左边的集热墙、有一些房间是利用窗右边的集热墙。所有集热墙在冬季中午日照最强时, 都能躲开阳台垂直的阴影、仅在午前和午后特伦布墙的角部有些遮挡。
4.小结
笔者认为像特伦布墙这样的先进被动式太阳能技术的适当引入，不仅给室内的热环境带来了积极的影响，而且完全利用了可再生资源太阳光的能量，不会产生任何的污染，是世界节能技术的大势所趋。对于这类的先进技术，要加强宣传，使全民对节能技术的社会意义，和基本概念有所了解，这样才能使该地区的被动式太阳能住宅节能技术被广泛的接受和认可。
参考文献
1. 夏云，夏葵，施燕.生态与可持续建筑[M].北京：中国建筑工业出版社，2001
2.吕爱民.应变建筑———大陆性气候的生态策略[M].上海:同济大学出版社, 2003: 120-126.
3.田蕾,秦佑国.可再生能源在建筑设计中的利用[J].建筑学报, 2006(2).
4.詹林，况龙川. 夏热冬冷地区住宅建筑设计节能[J] . 住宅科技，2006（08）.
5.史洁 苏伟. 夏热冬冷地区住宅建筑太阳能一体化技术的适用性研究 [D] 同济大学 2010
6.冯佑葆 多层住宅中被动式太阳房建筑设计的探讨 1994
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。