太陽能建筑的設(shè)計(jì)要點(diǎn)淺析

摘要：當(dāng)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(diǎn)。本文主要針對(duì)我國(guó)目前太陽能在建筑上的利用現(xiàn)狀，詳細(xì)的分析了太陽能建筑及其一體化的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

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(dāng)今全球資源短缺與環(huán)境危機(jī)的背景下，隨著生態(tài)氣候?qū)W和可持續(xù)發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)的引入，當(dāng)代建筑發(fā)生了深刻的變革，在規(guī)劃、設(shè)計(jì)到建成的過程中技術(shù)的支持占有相當(dāng)大的比重，在這樣的一個(gè)大環(huán)境下，太陽能建筑將成為未來建筑的發(fā)展趨勢(shì)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(fēng)擋雨、避寒暑的簡(jiǎn)單場(chǎng)所發(fā)展成具有獨(dú)立能源、自我循環(huán)的新型建筑，這也是人類進(jìn)步和社會(huì)、科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然。可以預(yù)見，21世紀(jì)太陽能建筑在能源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程中將起重要的作用。

1太陽能建筑的規(guī)劃設(shè)計(jì)要求

每一幢建筑的設(shè)計(jì)都要從規(guī)劃設(shè)計(jì)開始，對(duì)于太陽能建筑來說，符合生態(tài)理念的規(guī)劃設(shè)計(jì)是良好的開端，能夠?yàn)榻ㄖ陨沓浞掷锰柲芑驗(yàn)樘柲芄怆姟⒐鉄嵩O(shè)備提高效率打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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

1.2設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.2.1基地選擇與場(chǎng)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(zhēng)取盡量多的日照，為建筑單體的熱環(huán)境設(shè)計(jì)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(chǎng)地中，建筑基地中的溝槽應(yīng)處理得當(dāng)。

除了建筑單體需要考慮基地的選擇和規(guī)劃外，建筑組團(tuán)的相對(duì)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(shí)利用建筑陰影達(dá)到夏季遮陽的目的。總的來說，優(yōu)化建筑布局，可以提高組團(tuán)內(nèi)的風(fēng)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(fēng)侵襲，夏季可以利用陰影和空氣流動(dòng)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(jì)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(huì)造成用地的浪費(fèi)。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(huì)造成冬至前后持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)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(fēng)屏障以減少熱能損失冬季防風(fēng)不僅能夠提高戶外活動(dòng)空間的舒適度，同時(shí)也能減少建筑由冷風(fēng)滲透引起的熱損失。在冬季上風(fēng)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(fēng)屏障，避免冷風(fēng)的直接侵襲，有效減少冬季的熱損失。適當(dāng)布置防風(fēng)林的高度、密度與間距會(huì)收到很好的擋風(fēng)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(jì)要求

2.1太陽能建筑的設(shè)計(jì)原則

2.1.1合理的建筑平面設(shè)計(jì)我們?cè)谶M(jìn)行平面設(shè)計(jì)時(shí)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(shí)現(xiàn)夏季的自然通風(fēng)(最好是對(duì)流通風(fēng))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(jì)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(shí)也要注意在組團(tuán)設(shè)計(jì)中，建筑形體與周邊日照的關(guān)系，盡量實(shí)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(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)加強(qiáng)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(shí)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(jì)要點(diǎn)

2.2.1合理的門窗設(shè)計(jì)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(duì)流通風(fēng)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(jì)在建筑設(shè)計(jì)中，應(yīng)遵守減少失熱面和爭(zhēng)取朝陽面的基本原則。對(duì)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)钠露龋@樣一來，可以減少建筑的失熱面，達(dá)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(jì)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(shí)，也不宜選用吸水率大的材料，以防止屋面濕作業(yè)時(shí)，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(qiáng)度高、施工方便，成本低、工藝簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)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(fēng)屋面、坡屋面、綠化屋面等。

2.2.4充分利用日照環(huán)境，進(jìn)行合理構(gòu)造設(shè)計(jì)對(duì)于向陽部分可結(jié)合建筑造型利用垂直綠化進(jìn)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(duì)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(jìn)深較大，則應(yīng)設(shè)置風(fēng)口，利用天井、樓梯、煙囪、中廳等加強(qiáng)熱壓通風(fēng)或風(fēng)壓通風(fēng)，實(shí)現(xiàn)夏季降溫。

3太陽能建筑一體化設(shè)計(jì)要點(diǎn)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(jì)、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(yùn)行等四個(gè)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(shí)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(qiáng)風(fēng)、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(yùn)行上，要求系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定、安全，易于安裝、檢修、維護(hù)，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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能化全自動(dòng)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(duì)常規(guī)能源的消耗，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能，同時(shí)又使綠色能源技術(shù)與現(xiàn)代建筑有機(jī)地融為一體，而不會(huì)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(duì)當(dāng)前中國(guó)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(guó)具體地區(qū)的地域特點(diǎn)，借鑒西方先進(jìn)的太陽能建筑技術(shù)理念，選擇性的引進(jìn)、吸收，整合出適合我國(guó)國(guó)情的太陽能建筑設(shè)計(jì)方法。