编辑/ 刘海星 翻译/ 海风
精心设计的被动式太阳能房屋能够全年提供日光。通过夜间通风装置，即使在寒冷的季节，也会感到无比的舒适。
在美国北卡罗莱纳州，很多家庭大部分的空间取暖都来自于被动式太阳能设计。屋顶太阳能光热系统既能为日常生活提供所需热水，又能形成二次辐射地板供暖系统。被动式太阳能家居设计代表着一种舒适的家居环境，意味着它的部分采暖、制冷和照明都来自于太阳能。
被动式太阳能具有节能的功效。当你在为新房或者现居房增加太阳能设计之前，记住，节能高效是最符合成本效益的策略，能够有效地降低采暖和制冷的费用。选择专业的、在节能方面经验丰富的设计和建筑设计机构，与他们合作，实现家庭节能的最大优化。如果你正在重新设计你的现居房，首先要进行节能方面的审查，优化成本，提高节能效益。
被动式太阳能设计利用了建筑物所在地气候和材料的优势，减少能源的使用。其采集热量的原理是：阳光穿过建筑物南向窗户，经特殊材料吸收太阳能，转化为热量加以储存。一个设计优良的被动式太阳能首先能够通过节能战略降低采暖和制冷负荷，而后利用太阳能来满足全部或者部分损失掉的负荷。
简单来说，阳光穿过建筑物南向窗户，经特殊材料吸收太阳能，转化为热量加以储存，也就是形成了蓄热体。被动式太阳能家居设计所形成的家中的热负荷被称作被动太阳能指数，取决于玻璃窗的面积和蓄热量。理想的蓄热量和玻璃窗的面积是根据气候的变化而变化的。精心设计的被动式太阳能房屋能够全年提供日光。通过夜间通风装置，即使在寒冷的集结，也会感到无比的舒适。
成功的被动式太阳能家居设计必备要素合适的建造位置
如果你正在规划一个新的被动式太阳能家居设计，那么你的房子的南侧的一部分必须能够充分接触到阳光。充分考虑到这一位置在未来的使用情况，比如小树变成参天大树，未来的多层建筑会阻挡你所居住的房子的采光。在一些地区，分区或其他土地使用法规会保护业主的采光权。如果在你居住的地区，采光权没有得到充分的保护，那么就去寻找这样一个地区。
方位正确的窗户
通常情况下，用于采集太阳能的窗户和其它装置应处于正南30°。保证在采暖季节，每天的上午9 点到下午3 点这一时段不被其它建筑物或者树木遮挡。在春季，秋季和需要制冷的季节，窗户要能够被遮挡，这样可以避免过热现象的发生。鉴于现代家庭热量负荷相对较低，要避免南向玻璃过大，确保实际大小刚好，既能防止热量过大，又能增加在春季和秋季的降温负荷，这一点是十分重要的。
蓄热
被动式太阳能家居设计的蓄热材料通常是指混凝土、砖、石、瓦。它们在采暖季节能够吸收阳光中的热量；在制冷季节，吸收室内的热量。其他热质材料，如水和相位变化产品，在储热方面更加有效。但砌筑有做双重作用，既能发挥装修材料的功能，又能起到储热的功效。在气候温和、封闭较好的房间内，固有的家居摆设和石膏板所吸收的热量就足够了，不必增加额外的储热材料。
分配机制
太阳能通过收集、储存，通过传导、对流和辐射传输到房间的不同区域。在一些家庭，小风扇和鼓风机能够协助热量的散发。当热能在两个物体之间进行传输，并且相互接触的时候，传导现象发生。例如当太阳照射到你的光脚的时候。对流是指热量通过流体如空气或水实现传导。被动太阳能家居设计经常使用对流来实现暖空气由一个空间，如阳光房的移动到房间的其他区域。
当你站在火炉或者阳光明媚的窗边的时候，你的皮肤感觉到无比温暖，这时所涉及到的就是阳光辐射透过墙壁所产生的热量。较深的颜色比较浅颜色吸光能力强，同时也是被动式太阳能家居设计应该更多考虑使用的蓄热材料。
控制策略
夏季的几个月里，适当大小的屋顶挑檐能够对垂直射入南面窗户的阳光进行遮挡。其他控制方法还包括电子传感装置，例如，差分温控器发出信号，而后风扇打开；可操控的通风口和挡板对热流进行操作或者控制；低辐射窗帘；操作的绝缘百叶窗和遮阳篷。
对于被动式太阳能家居设计，要不断进行细化。虽然从概念上很简单，但是一个成功的被动式太阳能设计需要注重一些细节和变量来实现平衡。一个有经验的设计人员使用计算机模型来模拟被动式太阳能不同配置的细节，直到具体设计符合实际的位置、业主的预算、审美喜好和性能需求。
设计师需要考虑的因素主要包括：
* 绝缘和空气密封
* 窗口的位置，玻璃类型和遮阳效果
* 储热材料的类型和放置位置
* 辅助性的加热和冷却系统
设计师会在充分考虑以上因素的前提下，运用被动式太阳能设计技术，该技术主要包括直接收益式、间接收益式、隔离收益式、屋顶池式 。
直接收益式
在直接受益的设计中，阳光透过南向窗户、砖石地板或墙壁射入室内。它们能够吸收和储存大量的热量。在夜间，房间温度降低的时候，蓄热材料就能将热量释放到房间中。
一些建筑商和业主将装有水的容器放置在室内，用以吸收和储存太阳热量。虽然在每立方英尺利用水来储存的太阳能热量是蓄热材料的两倍，但是水蓄热需要对结构进行精心的设计。水蓄热的一个优点就是它可以被安装在现居房中，只要建筑物能够支撑住相应的重量。
间接收益式
间接收益式的被动式太阳能家居设计在南向窗户和室内之间安设蓄热器。最常见的间接收益方式是特隆布墙。在建筑物的南侧的墙壁包含一个8 英寸到16 英寸厚的砖石墙。在距离深色墙壁1 英寸或者更短距离，有一个单面或者双面的玻璃，用以吸收储存在墙壁蓄热材料里的热量。热量穿过墙壁辐射到室内，并以每小时一英寸的平均速率透过砖石墙。于是，中午时分被吸收在8 英寸厚的混凝土墙的外侧的热量在晚间8 点左右进入室内。
隔离收益式
最常见的隔离收益被动式太阳能家居设计就是阳光房，它与有门的房间、窗户和其它开口实行隔离，也被称为日光室，太阳房，或日光浴室。阳光房可以设计在新的建筑中，也可以在现居房中进行添加。阳光房不能与种植植物的温室相混淆。阳光房主要有三个功能：提供了辅助散热；为植物生长提供足够的阳光；提供一个舒适的生活区。针对这三个功能，在设计上寻在很到的不同。想要囊括三种职能，需要一定的妥协。
屋顶池式
经验丰富的被动式太阳能家居设计师既要考虑夏季的舒适度，也要注重冬季的取暖。
在大多数气候条件下，一个突出的物件或其他装置，如遮阳篷，遮板和棚架是十分必要的，用以阻挡夏季太阳热量的摄取。园林绿化还可以有效促进被动式太阳能的功效的实现，保证制冷季节的舒适。
屋顶池式太阳房兼有冬季采暖和夏季降温两种功能，适合冬季不属寒冷，而夏季较热的地区。用装满水的密封塑料袋作为储热体，置于屋顶顶棚之上，其上设置可水平推拉开闭的保温盖板。冬季白天晴天时，将保温板敞开，让水袋充分吸收太阳辐射热，水袋所储热量，通过辐射和对流传至下面房间。夜间则关闭保温板，阻止向外的热损失。夏季保温盖板启闭情况则与冬季相反。白天关闭保温盖板，隔绝阳光及室外热空气，同时用较凉的水袋吸收下面房间的热量，使室温下降；夜晚则打开保温盖板，让水袋冷却。保温盖板还可根据房间温度、水袋内水温和太阳辐照度，进行自动调节启闭。
太阳能建筑是节能环保领域的热点，为人们提供低能耗高舒适的家居环境。被动式太阳能家居设计能够创造出令人满意的室内舒适环境，在设计过程中要充分考虑如何运用设计技巧更大限度地采集太阳能，并可以将其保存和贮存在建筑物中，减少热量流失。同时，在需要的时候，又能够将其及时地释放出来，供人们利用。这是被动式太阳能建筑技术的根本。