殷穎迪 葛明蘭 王麟琳

摘要：當今世界，能源問題越來越受到人們的重視，那么如何讓建筑節(jié)能而又舒適成為建筑師、能源專家努力的方向。因此，太陽能在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用日益成為人們普遍關(guān)注的焦點。本文主要針對我國目前太陽能在建筑上的利用現(xiàn)狀，詳細的分析了太陽能建筑及其一體化的設(shè)計要點。

關(guān)鍵詞：太陽能建筑太陽能建筑一體化建筑節(jié)能

0引言

在當今全球資源短缺與環(huán)境危機的背景下，隨著生態(tài)氣候?qū)W和可持續(xù)發(fā)展標準的引入，當代建筑發(fā)生了深刻的變革，在規(guī)劃、設(shè)計到建成的過程中技術(shù)的支持占有相當大的比重，在這樣的一個大環(huán)境下，太陽能建筑將成為未來建筑的發(fā)展趨勢之一。把太陽能同建筑結(jié)合起來，把幾千年來房屋只是人類居住、遮風擋雨、避寒暑的簡單場所發(fā)展成具有獨立能源、自我循環(huán)的新型建筑，這也是人類進步和社會、科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然?？梢灶A(yù)見，21世紀太陽能建筑在能源、環(huán)境和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展進程中將起重要的作用。

1太陽能建筑的規(guī)劃設(shè)計要求

每一幢建筑的設(shè)計都要從規(guī)劃設(shè)計開始，對于太陽能建筑來說，符合生態(tài)理念的規(guī)劃設(shè)計是良好的開端，能夠為建筑自身充分利用太陽能或為太陽能光電、光熱設(shè)備提高效率打下堅實的基礎(chǔ)。

1.1設(shè)計原則太陽能建筑的規(guī)劃設(shè)計原則簡單的說可以分為冬季、夏季和建筑冷熱負荷三個部分：在冬季爭取足夠多的日照；在夏季要爭取做到改善建筑周邊的微氣候：減少建筑的冷熱負荷。

1.2設(shè)計要點

1.2.1基地選擇與場地規(guī)劃我們知道，地形、地貌與接受陽光照射的情況密切相關(guān)，建筑物的基地選擇應(yīng)在向陽的平地或坡地上，以爭取盡量多的日照，為建筑單體的熱環(huán)境設(shè)計和太陽能技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)造有利的條件。建筑物不宣布置在山谷、洼地、溝底等凹形場地中，建筑基地中的溝槽應(yīng)處理得當。

除了建筑單體需要考慮基地的選擇和規(guī)劃外，建筑組團的相對位置如果能夠合理的布局，也可以在取得良好的日照的同時利用建筑陰影達到夏季遮陽的目的?？偟膩碚f，優(yōu)化建筑布局，可以提高組團內(nèi)的風環(huán)境質(zhì)量。

1.2.2正確選擇建筑物朝向朝向的選擇應(yīng)把夏季和冬季綜合起來考慮，冬季可以利用太陽能采暖并有效防止冷風侵襲，夏季可以利用陰影和空氣流動降低建筑物表面和塞內(nèi)的溫度。為了盡可能多的接收太陽熱，應(yīng)使建筑物的方位限制在偏離正南±30度以內(nèi)。最佳朝向是南向，以及東西150朝向范圍。

1.2.3合理設(shè)計日照間距建筑充分得熱的條件就是保持一定的日照間距，但是間距太大又會造成用地的浪費。常規(guī)建筑一般按照冬至BiT_午的太陽高度角確定日照間距，這就會造成冬至前后持續(xù)較長時間的日照遮擋。因此太陽能建筑日照間距應(yīng)保證冬至日正午前后共5h的日照，并且在9：00～15：00之間沒有較大遮擋。

1.2.4設(shè)置防風屏障以減少熱能損失冬季防風不僅能夠提高戶外活動空間的舒適度，同時也能減少建筑由冷風滲透引起的熱損失。在冬季上風向處，利用地形或周邊建筑物、構(gòu)筑物及常綠植被為建筑物豎起一道風屏障，避免冷風的直接侵襲，有效減少冬季的熱損失。適當布置防風林的高度、密度與間距會收到很好的擋風效果。

1.2.5利用自然環(huán)境有效調(diào)節(jié)建筑物周圍的微氣候。

2太陽能建筑的設(shè)計要求

2.1太陽能建筑的設(shè)計原則

2.1.1合理的建筑平面設(shè)計我們在進行平面設(shè)計時要考慮到建筑的采暖、降溫、采光等多方面的要求。既要滿足主要房間能在冬季直接獲取太陽能量，又要實現(xiàn)夏季的自然通風(最好是對流通風)降溫，還要最大限度地利用自然采光，降低人工照明的能耗，改善住宅室內(nèi)光環(huán)境，滿足生理和心理上的健康需求。

2.1.2適宜的建筑體形設(shè)計建筑平面形狀凹凸，形體越復(fù)雜，建筑外表面積越大，能耗損失越多。同時也要注意在組團設(shè)計中，建筑形體與周邊日照的關(guān)系，盡量實現(xiàn)冬季向陽、夏季遮陽的效果。

2.1.3熱工性能良好的圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計加強建筑的保溫隔熱，這是現(xiàn)代建筑充分利用太陽能的前提條件，同時也有利于創(chuàng)造舒適健康的室內(nèi)熱環(huán)境。

2.2太陽能建筑的設(shè)計要點

2.2.1合理的門窗設(shè)計南向窗戶在滿足夏季遮陽要求的條件下，面積盡量增大，以增加吸收冬季太陽輻射熱；北向窗戶在滿足夏季對流通風要求的條件下，面積盡量減小，以降低冬季的室內(nèi)熱量損失。盡量限制使用東西向門窗。

2.2.2外墻保溫隔熱設(shè)計在建筑設(shè)計中，應(yīng)遵守減少失熱面和爭取朝陽面的基本原則。對于墻體來說，可以降低北向房間層高，或者減少東、西、北墻外側(cè)坡大的斜屋頂?shù)钠露?，這樣一來，可以減少建筑的失熱面，達到建筑節(jié)能的目的。另外，選用淺色調(diào)的外墻飾面，有利于夏季的降溫。

2.2.3屋面保溫隔熱設(shè)計屋面保溫層不宜選用松散密度較大、導(dǎo)熱系數(shù)較高的保溫材料，以防止屋面質(zhì)量、厚度過大。同時，也不宜選用吸水率大的材料，以防止屋面濕作業(yè)時，保溫層吸收大量水分，降低保溫效果。

屋面可采用擠塑聚苯板等多種保溫材料，導(dǎo)熱系數(shù)低、不吸水、強度高、施工方便，成本低、工藝簡單，經(jīng)濟效益明顯，是建筑屋面中一種理想的節(jié)能材料。另外，還可以設(shè)置架空通風屋面、坡屋面、綠化屋面等。

2.2.4充分利用日照環(huán)境，進行合理構(gòu)造設(shè)計對于向陽部分可結(jié)合建筑造型利用垂直綠化進行遮陽，以減少夏季的陽光直射，而且還能夠創(chuàng)造豐富的建筑形象，創(chuàng)造宜人的建筑光影環(huán)境。對于背陰部分，則應(yīng)該有效降低能耗，改善環(huán)境。

在建筑內(nèi)部，如果建筑進深較大，則應(yīng)設(shè)置風口，利用天井、樓梯、煙囪、中廳等加強熱壓通風或風壓通風，實現(xiàn)夏季降溫。

3太陽能建筑一體化設(shè)計要點分析

3.1太陽能技術(shù)與建筑一體化結(jié)合的要求太陽能系統(tǒng)與建筑的結(jié)合需要做到同步設(shè)計、同步施工。一體化結(jié)合至少要做到以下外觀、結(jié)構(gòu)、管路布置、系統(tǒng)運行等四個方面的要求：

3.1.1在外觀上，合理擺放光伏電池板和太陽能集熱器，無論是在屋頂還是在立面墻上，應(yīng)實現(xiàn)兩者的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一；

3.1-2在結(jié)構(gòu)上，要妥善解決光伏電池板和太陽能集熱器的安裝問題，確保建筑物的承重、防水等功能不受影響，還要充分考慮光伏電池板和太陽能集熱器抵御強風、暴雪、冰雹等的能力：

3.1.3在管路布置上，建筑物中都要事先留出所有管路的通口，合理布置太陽能循環(huán)管路以及冷、熱水供應(yīng)管路，盡量減少在管路上電量和熱量的損失；

3.1.4在系統(tǒng)運行上，要求系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定、安全，易于安裝、檢修、維護，合理解決太陽能與輔助能源的匹配以及與公共電網(wǎng)的并網(wǎng)問題，盡可能實現(xiàn)系統(tǒng)的智能化全自動控制。

3.2太陽能技術(shù)與建筑一體化結(jié)合的形式

4結(jié)語

太陽能與建筑的結(jié)合，能有效地減少建筑對常規(guī)能源的消耗，實現(xiàn)建筑節(jié)能，同時又使綠色能源技術(shù)與現(xiàn)代建筑有機地融為一體，而不會破壞建筑景觀和城市景觀，減少空氣污染和環(huán)境惡化。針對當前中國建筑技術(shù)發(fā)展水平還不高的情況，我們應(yīng)該采取積極，理性的態(tài)度，結(jié)合我國具體地區(qū)的地域特點，借鑒西方先進的太陽能建筑技術(shù)理念，選擇性的引進、吸收，整合出適合我國國情的太陽能建筑設(shè)計方法。