浅谈太阳能技术在建筑设计中的应用

摘要：能源是人类社会赖以生存的重要物质基础，与有限的化石燃料等能源相比，太阳能不仅是最理想的可再生能源之一，同时也是清洁能源之一。将太阳能技术应用于建筑设计之中是大势所趋，既节能环保又切合需要。本文阐述了太阳能技术应用的必要性，并在此基础上探讨了太阳能技术在建筑设计中的应用。

关键词：太阳能;建筑设计;应用

Abstract: the energy is an important material foundation to the survival of human society, compared with the finite energy such as fossil fuels, solar energy is not only one of the most ideal renewable energy, is also one of clean energy. Applying solar energy technology in architectural design is the trend of The Times, both energy conservation and environmental protection and relevant needs. This paper expatiates the necessity of solar energy technology application, and on this basis, this paper discusses the application of solar energy technology in architectural design.

Key words: solar energy; Architectural design; application

中图分类号：S214文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

太阳能是一种新兴的可再生能源，它具有普遍、无害、长久等区别于其他能源的明显的优势。随着人们节能环保意识的不断增强以及化石燃料的日益枯竭，太阳能越来越受到社会的重视，尤其是近年来，建筑领域大力提倡“可持续发展”，标志着太阳能技术在建筑设计中的推广和应用势在必行。

太阳能技术应用于建筑设计的必要性

在建筑设计的过程中，有意识地结合太阳能技术是十分必要的，这种必要性主要表现在：

①符合建筑节能的要求。

太阳能作为一种取之不尽用之不竭的天然能源，如果能够合理利用，无疑是节约能耗的最有效方法。对于建筑工程来说，可以在设计的过程中应用太阳能采光设施、供暖设施、发电设施等，从而达到低碳、降耗的目的。同时，也避免了一些人工材料对环境的污染和破坏。

②符合用户的直接需求。

一方面，天然的光线、日照能够满足人们对于能量和健康的需求。传统的建筑设计多注重人工控制，失去了阳光为人们带来的亲和感以及舒适感等。另一方面，随着整个社会节能环保意识的增强，越来越多的人们青睐“绿色建筑”，从而扩大了太阳能技术在建筑领域应用的市场。此外，太阳能技术的应用能够在一定程度上为用户节省开销，符合人们的经济需求。

③符合“设计与气候结合”的观念。

一年有四季，一天分白天和夜晚，不同的地点气候条件不同、日照条件也不同。应用了太阳能技术的建筑，其在设计过程中需要结合建筑物所在地的气候。例如在夏季，或者常年炎热的地区，要求建筑物要遮阳、通风、隔热；而在冬季，或者常年寒冷的地区，要求建筑物要采光好、封闭性好、保暖性好。结合当地的气候条件、通过合理地利用太阳能，这些要求都能够实现。

太阳能技术在建筑设计中的应用

目前，应用于建筑设计中的太阳能技术主要包括下面三个方面：

①太阳能集热系统。

这里说的太阳能集热技术主要是用于热水，这是各地建筑物应用最广泛的技术。一般将太阳能集热器的储热设备（太阳能热水器）放置在屋顶，这样不会或很少对整个建筑物的设计外观造成影响。太阳能热水器可以每个住户独立安装，也可以划分单元安装。对于用户独立安装的，是由用户自主管理，减少了住户之间纠缠、推诿的现象，但是这种方式导致很多太阳能热水器凌乱地散置在屋顶，不仅有碍美观，由于面积的限制，只能搁置有限数量的热水器。划分单元安装的太阳能热水器采用集中供水，每个单元的十几个用户共同使用一个太阳能热水系统，管道井内的热水管道划分为与住户相等的支管，分别送入每家每户。

对于相对高层的建筑物，一是可以把平板式或热管式集热器安装在阳台的倾斜板上，一是可以把直流式集热管安装在竖直的墙体上。为了防止冬天结冻，可以将管道设置在室内，集热器悬挂在室外或阳台，水箱放置在室内或阳台的角落。这种方式在冬季得到的水温比屋顶式的要高，这样归功于聚光技术的应用。

②太阳能储能供电系统。

在阴雨天气或者晚上没有光照时，常常需要配备储能设备，用来为阴雨天或夜晚提供应急电能或辅助热能，从而达到任何天气条件、任何时间段都能应用的目的。太阳能储能技术多用于电能和热能，太阳能储能方便、洁净、有利于环境保护。太阳能储能中最为普遍的是热能的存储，例如太阳能热水器附带的储热水箱。对于电能的存储，其储电原理是光伏效应，即把光能直接转换为电能，将电能存储在太阳能电池之中，如果有富余电能则存储在蓄电池组之中。

由于太阳能的利用和太阳能电池板、集热板的采光位置，光照角度，光照强度等因素有关，因此太阳能设施、设备的使用直接关系到建筑物的外观。在建筑设计之初，理应充分考虑到太阳能设施的嵌入设计，从宏观上把握建筑物与太阳能系统的协调性和一致性，以求最大程度满足住户要求和最合理利用太阳能，从而避免以后出现复杂的更改状况。

③太阳能空调技术。

太阳能空调技术指的是在阳光的作用下，利用单位体积内冷热空气的密度差所产生的微循环，来实现如空调般冬暖夏凉的目的。在进入冬季之后，太阳能空调持续向室内提供热风，使室内不断储存热能；到了夏季，太阳能空调打开顶部设置的排气孔，加湿室内空气后排出，同时墙外的空气进入室内，这样持续的冷热循环，最终降低室内温度。

目前，太阳能空调有两种主要的实现方式。一种是在实现了光能转换为电能的基础上，利用转换后的电能来驱动家用空调、电冰箱或压缩式制冷机。这种方式比较适合家庭使用，方便简单。一种是利用太阳热能，驱动吸附式和吸收式的制冷机。这种方式对技术的要求比较高，但是成本低、无污染、无噪音。吸收式的制冷机是通过集热器来收集太阳能，从而产生热水或热气，之后利用产生的热水或热气来驱动制冷机。这种方式一般应用于设有中央空调的大型建筑之中，太阳能集热器安置在墙面或者屋顶，吸收式的制冷机由于占有较大体积，一般将其安置在地下室。太阳能空调技术的应用，大大减弱了大中城市的热岛效应，创造了适宜的室内温湿度。

结束语

太阳能技术已经成为现在以及未来建筑设计发展中的一个重要方向，它符合我国建筑领域对于节能环保的要求，它是实现能源、环境、建筑物等多方面协调可持续发展的重要途径。太阳能技术已经成功应用于许多建筑工程的设计建造中，并日趋成熟和完善。相信在不久的将来，太阳能技术这个具有巨大现实意义的课题会越走越远，最终实现太阳能技术在建筑设计应用中的产业化。

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