浅谈太阳能建筑设计研究

摘要：随着我国经济的发展以及社会的进步，对于能源的消耗也是与日俱增。据调相关数据资料统计显示，我国现有建筑中，93%以上属于高耗能建筑，建筑耗能占社会总能耗约达20%，而节能已成为当代社会发展的一个必然趋势，因此人们对于房屋建筑节能的设计提出了更高的要求。本文就建筑节能设计之太阳能建筑一体化设计与研究作了简要的分析。

关键字：太阳能；建筑设计；一体化

Abstract: With the development of our national economy and social progress, but also grow with each passing day for energy consumption. According to related data, China's existing buildings, more than 93% belong to the construction of high energy consumption, building energy consumption accounts for about 20% of total social consumption, saving energy has become an inevitable trend in the contemporary social development, so people for the design of energy-efficient housing construction put forward higher requirements. This paper takes a brief analysis on the construction of energy-efficient design of solar building integration design and research.

Key words: solar energy; architecture design; integration

中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

引言

为满足房屋建筑设计能够达到节能、环保等要求，并充分利用太阳能，在我国掀起了太阳能建筑设计一体化新浪潮，太阳能建筑一体化设计已充分得到了重视。太阳能作为一种可再生能源，有着取之不尽和用之不竭的特点，太阳能建筑的发展尤其在北方等地区已经得到了充分的肯定，对太阳能的开发与利用已经渗入到我国建筑行业的各个组成部分。下面我就从太阳能建筑一体化的概念、我国太阳能利用现状以及太阳能建筑一体化设计等多个方面进行论述。

太阳能建筑一体化设计的概念以及现实意义

1.1太阳能建筑一体化设计的概念

所谓太阳能建筑一体化实际是指将太阳能利用设施与建筑进行有机的结合，利用太阳能集热器替代屋顶覆盖层或替代屋顶保温层，巧妙的将太阳能系统的各个部件融入建筑之中，"相加"设计，统一施工，使太阳能系统成为建筑不可分割的一部分。既消除了太阳能对建筑物形象的影响，又避免了重复投资，降低了成本。太阳能与建筑一体化是未来太阳能技术发展的方向。

1.2太阳能建筑一体化设计的现实意义

太阳能建筑一体化设计把太阳能的利用纳入环境的总体设计，把建筑、技术和美学融为一体，太阳能设施成为建筑的一部分，相互间有机结合，取代了传统太阳能的结构所造成的对建筑的外观形象的影响。综合利用太阳能，全面实现太阳能与建筑一体化，可补充15%的热水能耗，采暖、制冷系统可解决60%的建筑能耗，光伏发电可节约30%的建筑能耗。因此，太阳能建筑一体化设计可以有效利用太阳能，形成多功能建筑构件，巧妙高效地利用了空间，使得建筑构造更为合理，并减轻了建筑负荷，降低了建筑总造价。

我国太阳能建筑一体化设计现状

从世界太阳能建筑一体化开发的状况上看，美国无论是从太阳能建筑的研究以及设计优化，还是材料和房屋部件结构产品开发、应用，均处于领先地位。日本于1974年通产省制定了“阳光计划”，在太阳能建筑一体化设计与应用方面等领域也处于世界前列。此外，法国、德国、英国等许多的发达国家也拥有相当先进的太阳能建筑应用技术。

与世界上发达国家相比，我国太阳能建筑一体化设计起步相对较晚，目前太阳能建筑一体化设计主要存在着如下问题：首先，太阳能技术在建筑上的应用比较单一，另外，由于可供太阳能集热用的建筑表面积有限，加之现有太阳能利用技术效率低下，对于太阳能的利用程度还不高；其次，我国太阳能建筑一体化在建筑行业中的应用尚处于起步阶段，对太阳能的利用效果并不理想。究其原因是由于对太阳能的利用缺乏太各行业之间的相互配合。许多设计单位对太阳能利用的原理、设计以及认识不足，并没有把太阳能利用装置作为建筑的一部分去进行考。

太阳能建筑一体化设计实施方案

建筑是一个完整的统一体，太阳能建筑一体化设计要求在保持原有建筑物文化内涵的同时，将太阳能系统包含的各种要素视为建筑不可或缺的设计元素同时加以考虑，巧妙的从技术以及美学角度将太阳能系统的各个部件融入建筑之中，统一进行设计与施工，使太阳能系统成为建筑不可分割的一部分。太阳能建筑一体化设计要求通过太阳能完全满足采暖、制冷、热水以及用电等一些生活中的常见需求。

3.1 屋顶型

就住宅而言。我国现阶段住宅以高层为主。屋顶处于最高位置，所受的遮挡相对较少，故屋顶是热水器安装的首选位置。以此为依据，屋顶型又可进一步细分为以下两种形式：

3.1.1屋顶结合型

建筑物屋面具有没有遮挡且以及阳光接触面广等特点，对于太阳能热水设备的采光和集热是非常有利的。太阳能热水器与屋顶的结合，使得热水器可替代建筑的隔热层与保温层，这样热水器就构成了建筑屋顶的一个组成部分，完全或部分取代屋顶覆盖层。屋顶结合型不仅减少了屋顶屋面自重，还提高了屋顶的保温效果，促进了效益。

3.1.2屋顶架空构架式

在建筑造型上，屋顶是重点设计部位之一，特别是中高档住宅小区，屋顶的设计对建筑整体美观来说显得尤为重要。建筑的设计者做出各种各样的突出构架屋面，打破常规的平直轮廓线来塑造建筑的标志。然而，据调查显示，绝大多数的构架只是起着建筑纯装饰作用，却没有具体的实用。通过太阳能建筑一体化设计将凸出构架与太阳能热水器结合起来，不仅能满足形式上的需要，而且满足了实用功能。这样的设计更具有了合理性，做到形式以及功能的完美统一。

3.2太阳能与墙体的一体化设计

对于高层建筑的外墙而言，作为与太阳光接触面积最大的外表面，我们可以利用集热蓄热墙、太阳能集热器保温墙板等设计方式，充分收集与利用太阳能。

3.2.1集热蓄热墙

传统的集热墙由于采用黑色表面，这样不仅影响了建筑物的美观，使人产生一种十分压抑的感觉，而且对提高太阳能的吸收率并不明显。这时为了有效地收集太阳能，可以设计采用选择性的涂层来提高太阳能的吸收率，减少高温吸热表面的长波敷设热损失。再根据实际情况，设计颜色较突出的搭配，这样不仅丰富了建筑面，提高了美观效果，而且营造了宜人的建筑外观环境。

3.2.2太阳能集热器保温墙板设计

太阳能与建筑一体化设计还可以通过将集热器与墙体进行一体化设计--即太阳能集热器保温墙板设计。太阳能集热器保温墙板设计是将固定安装在有呈槽型抛物面状的热反射板的墙体依次按建筑要求排列对接，通过太阳能集热器保温墙板内的导热管将其所接收的太阳光热量传递进室内。

3.3太阳能住宅的朝向设计

在无遮挡的情况下，建筑物的朝向决定着建筑物能否获得充足的阳光。如何进行建筑物朝向的选择，可以依据当地气候条件、地理环境以及建筑用地情况等。对于太阳能住宅的朝向设计要求是以节约用地的前提下，做到冬季能争取较多的日照，夏季避免过多的日照，要满足自然通风的要求。实践告诉我们，在进行设计时，应结合各种影响条件，因地制宜，合理的确定建筑朝向的范围，以达到获取足够太阳光热的要求。要做到建筑设计的要求精益求精，既要满足一般住宅建筑关于日照时间以及日照面积等要求的选择朝向的标准，又要达到太阳能建筑充分利用太阳辐射的要求

对于建筑物朝向的具体设计，选择房屋朝向的关键在于其垂直墙面接受的太阳辐射。通过对朝向垂直面上的太阳辐射强进行比较，可以确定出太阳能住宅的最佳朝向以及适宜朝向的范围。实验得知，无论冬季还是夏季，偏西的朝向比相应的偏东的朝向所接受的太阳辐射热量高，朝向的轻微变化可以导致垂直墙面上太阳辐射强度很大的改变。所以，从太阳能辐射强度的角度来得知，建筑的方位在15°以内是较好的，在30°以内是适用的。

结语：

我国太阳能建筑一体化设计，还处于学步的阶段。发达国家一体化设计方案在我国并不完全适合，因此，研究与推广适合我国国情的一体化设计建筑，面临着新的挑战和更高的要求。但是，我们从事住宅建筑设计规划的工作者更要有责任为此付出努力。

参考文献：

[1] 王艳红.太阳能住宅建筑一体化的设计研究. 建筑节能.2010.1.

[2] 丁国华、缪素华.《太阳能建筑一体化》[J] .《建筑节能》,2006年 07:100-101.