淺談太陽能與建筑一體化設計

李東輝　黃朋

[摘要]隨著社會經濟的發展，太陽能作為一種清潔環保、便利持久、取之不竭新能源逐漸被國家所重視，然太陽能技術的開發利用，必須與城市建筑發展相協調，“太陽能與建筑一體化”成為太陽能技術發展的必然趨勢。

[關鍵詞]太陽能與建筑一體化、太陽能技術

[中圖分類號]F407.9 [文獻標識碼]A [文章編號]1672-5158（2013）06-0242-01

一、引言：

隨著城市建設步伐的加快、人民生活水平的提高、環保意識的加強、節能意識的提高，常規能源的利用受到了重重障礙。利用

障礙之間的矛盾引起了人們對新能源的渴望，太陽能作為一種巨大、廉價、持久、環保、清潔、便利的新能源為世界各國所重視。我國作為世界能源消耗大國，早在1995年國家建設部于提出《建筑節能“九五”計劃和2010年規劃》，現在是第二階段：即在1980～1981年居住建筑通用設計能耗水平基礎上節能50%，公共建筑通用設計能耗水平基礎上節能50%；2005年2月28日第十屆全國人民代表大會常務委員會第十四次會議通過的《中華人民共和國可再生能源法》第十七條：國家鼓勵單位和個人安裝和使用太陽能熱水系統、太陽能供熱采暖和制冷系統、太陽能光伏發電系統等太陽能利用系統。

二、太陽能技術在建筑中的應用：

1、太陽能光熱技術：太陽能集熱水系統、太陽能供熱采暖系統、太陽能制冷空調系統、被動式太陽能房設計；

2、太陽能光電技術：太陽能光伏發電供建筑照明、電器。

三、太陽能利用面臨的問題：

1、由于我國城市人口密度較大，城市建筑以大高層和小高層住宅為主，輔以一定數量的多層住宅，屋面可供安裝太陽能的空間較小，高層建筑物之間相互遮擋陽光現象嚴重，造成不可能滿足所有住戶都能使用上太陽能。

2、建筑屋面所有權存在較大的爭議，在建筑物使用過程中頂層的住戶幾乎不允許下層住戶使用屋面安裝太陽能。

3、由于屋面建筑設計沒有考慮太陽能的安裝，造成日后住戶自行安裝太陽能的難度很大，且存在較大的安全隱患。

4、住戶自行安裝太陽能造成物業管理麻煩，糾紛較多。

住戶自行安裝太陽能時，存在很大的安全隱患例如：太陽能玻璃集熱管爆管、太陽能支架倒塌、屋面瓦被壓碎等都會對頂層住戶和小區行人造成很大的麻煩甚至人身傷害。

5、低層住戶自行安裝太陽能，水資源浪費嚴重。

現實中有些低層住戶在屋面安裝了太陽能集熱器，但太陽能熱水管長度達25m長、管徑φ25mm，待用戶需要用熱水時大約需要放出13升冷水才能出熱水；待向屋面水箱加冷水時，也會由于操作不當造成大量的冷水通過溢水口留出。

6、住戶自行安裝的天陽能嚴重的破壞了建筑設計風格，嚴重的影響了城市整體形象。

現實中住戶自行安裝太陽能幾乎不會考慮建筑美觀，住戶自行選擇的太陽能型號、規格、尺寸、顏色等等相差甚遠，安裝方式更是花樣百出，屋面到處亂拉線、亂打孔、亂掛支架，屋面看上去就行擺攤賣貨的市場；

7、住戶自行安裝的太陽能系統大多無法滿足住戶對熱水舒適度的要求。

四、現代城市對太陽能的要求：

1、外造型美觀多樣化，適應建筑整體風格，與建筑完美的結合；

2、太陽能系統多樣化，既可單獨系統又可集中系統分戶計量；

3、滿足全天候可靠供熱，操作簡單，滿足多用途熱水舒適度要求；

4、太陽能系統統一設計安裝，檢修、維護簡單方便；

5、方便后期物業管理；

設計前期充分結合建筑形式、建筑規模、建筑密度、建筑朝向、立面效果、屋面形式等因素選擇最佳太陽能系統，做到“太陽能與建筑一體化”的設計。

五、城市太陽能系統設計方案：

1、分戶集熱系統—分戶承壓水箱

特點：1、系統雙環路循環穩定可靠，全年運行，實現多用途供熱水；

2、有效的解決屋面安裝空間不夠的問題；

3、不存在熱水收費糾紛問題；

2、集中分散集熱系統分戶計量熱水、分戶獨立再熱

特點：1、系統循環供水穩定可靠，全年運行，實現多用途供熱水；

2、太陽能集熱器集中設置屋面，方便維修管理；

3、方便物業收費，減少糾紛；

3、集中分散集熱系統—分戶熱計量、分戶水箱、分戶再熱

每戶將天然氣壁掛爐集熱器變為容積式換熱承壓水箱（配電加熱器），用戶通過容積式換熱承壓水箱提取太陽能的熱，不用太陽能的熱水

特點：1、系統雙環路供水穩定可靠，全年運行，實現多用途供熱水；

2、太陽能集熱器集中設置屋面，方便維修管理；

3、方便物業收費，減少糾紛；

4、太陽能集熱器側幾乎無結構現象；

六、太陽能與建筑一體化設計要點：

1、規劃設計布局：不得違反當地規劃部門要求

1.1、建筑組團的布局，直接影響太陽能集熱器的日照；

優化小區內點式、板式建筑的錯落有序布局可以有效改善日照效果。

1.2、建筑物的朝向，影響集熱器接受太陽能的輻射量；

優化建筑物朝向在偏正南±30。的范圍內。

1.3、建筑物間距，影響太陽能集熱器日照時間；

控制建筑物之間的間距保證太陽能集熱器的日照時間每天至少4小時，最優是9：00～15：00之間無遮擋；

2、建筑設計：不得影響建筑功能

2.1、屋面隱蔽設計：

建筑設計通過加高女兒墻和增設裝飾性遮擋物來遮蔽集熱水箱和太陽能集熱器。

2.2、屋面協調設計：

通過對太陽能集熱器的外形、顏色的設計使之與建筑的造型、色彩、風格相適應，成為建筑的一部分，達到建筑整體完美的視覺效果。

2.3、屋面融合設計：

將太陽能集熱器設計安裝成建筑物的一個功能部件，例如集熱陽臺、集熱飄板、集熱外墻、集熱外遮陽板、集熱雨篷等，與建筑渾然一體。

2.4、管線統籌設計：

太陽能管線應設置在管道井內，出屋面外墻設置防水鋼套管，處理好管道滿足屋面泛水高度。設計水箱的溢流排水系統。

七、小結：

通過對現有建筑中太陽能系統存在的問題分析，對太陽能供熱系統的特點分析，我們總結出“太陽能與建筑的一體化”設計的要點和具體設計理念，希望能為推動“太陽能與建筑的一體化”的進程有所幫助。

參考文獻

[1]中國住房和城鄉建設部，《民用建筑太陽能熱水系統應用技術規范》中國建筑工業出版社，2005年

[2]中國建筑科學研究院，《地源熱泵系統工程技術規范》中國建筑工業出版社，2005年

[3]中國住房和城鄉建設部，《民用建筑綠色設計規范》中國建筑工業出版社，2005年