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太阳能自动控温屋设计与实验 【摘要】21世纪是能源的世纪，在经济不发达的农村人们因为贫困不得不忍受夏天的炎热和冬天的寒冷。太阳对每个人来说是都是免费的，太阳能热水器利用阳光照射产生热量并将其贮存在水里，我们能否也利用光照产生的热量来实现室内的冬暖夏凉呢？由此经反复研究我设计出了太阳能自动控温屋的原理图。 【关键词】 太阳能，冬暖夏凉 实验设计原理及构想： 原理图如图所示 （一）冬季升温理论过程： 通过开闭通气孔如图所示，阳光照射集热体产生热量，加热产热室内空气，产热室内空气受热密度变小上升，通过通气孔进入主房屋内并将住房屋内的冷空气排出，室外的空气又会进入产热室内，实现不断循环，并保持热空气始终由产热室进入主房屋，既保持主房屋内温度高于室外由保证了空气的流通。 （二）夏季降温理论过程： 通过开闭通气孔如图所示，阳光照射集热体产生热量，加热产热室内空气，产热室内空气受热密度变小上升，通过通气孔排出产热室并利用虹吸作用将主房屋内的空气吸到产热室内，此时房屋背阴处的冷空气又被吸到主房屋，由此实现循环，既保持主房屋内温度低于室外由保证了空气的流通。 实验过程及操作： 实验准备：用废纸箱，白纸（在箱体上糊白纸，以减小阳光直射对箱体温度造成影响），透明胶，双面胶，塑料膜等做成太阳能自动控温屋模型（如图）。实验仪器有温度计（两支），钟表等。 实验设计及操作：（一）用模型模拟冬季控温屋升温过程（此时本地正值冬季，在室外进行） 将模型按图示放置测得模型内温度T0，模型外温度t0。 15分钟后测得模型内温度T1，模型外温度t1。 45分钟后测得模型内温度T2，模型外温度t2。 两小时后测得模型内温度T3，模型外温度t3。 用模型模拟夏季控温屋降温过程（在室外进行） 将模型按图示放置并在模型后通气孔周围用塑料袋放置冰水混合物（模拟夏天房屋背阴处相对低温环境），测得模型内温度T0，模型外温度t0。 2.15分钟后测得模型内温度T1，模型外温度t1。 3.45分钟后测得模型内温度T2，模型外温度t2。 两小时后测得模型内温度T3，模型外温度t3。 实验数据采集汇总： T0 t0 △t0 T1 t1 △t1 T2 t2 △t2 T3 t3 △t3 平均温差 模拟 冬季 5 5 0 8 5.5 2.5 8 6 2 8 5 3 1.875 模拟 夏季 16 16 0 12 16 4 11 16 5 14 16 2 2.75 实验结论: 太阳能自动控温屋能对室内温度起一定的调节作用，而且对室内温度调节程度不随时间的变化而变化，而是受光照的影响较大，光照越强调节作用越强（在模拟夏季实验中由于冰水混合物受时间影响而升温导致△t3的数值较小），若配合其他相应控温装置（如空调，电暖气等）效果更好。 反思： 此控温屋还可以通过以下方式进行改进以增进其控温程度： 在集热室前铺设反光装置（要适量防止引发火灾），增高集热室内温度。 将集热体做成百叶窗式（如图），通过改变角度加大阳光利用率。 在冬季可以只开如图的通气孔，实现空气的持续加热。在夏季可以在屋后种树（植物的蒸腾作用可以降温），降低进入主房屋内的温度。 参考文献： 董国华 孟宪起《中学生课外读物宝典：物理百科 》中国经济出版社2009.07.01 太阳能自动控温屋设计与实验 山东省淄博市沂源县燕崖中学 四年级一班 程磊东 指导教师 翟乃超