探究太陽能住宅建筑一體化的應用

胡潔

沈陽建筑大學建筑設計研究院 遼寧省沈陽市 110000

摘要：目前，我國太陽能的利用技術特別是太陽能光熱利用技術日趨成熟，太陽熱水器行業經過20年的發展，取得了大批的科技成果，并形成了產業化生產。相應的，太陽能熱水器與建筑一體化作為一項新的課題引起了各界的關注和重視，科研院所、相關企業等部門都在積極的探索和實踐本文介紹了太陽能熱水器與建筑一體化基本概念和設計基本途徑與方法及應用。

關鍵詞：一體化基本概念；基本途徑與方法

一.太陽能熱水器與建筑一體化基本概念

太陽能熱水器與建筑一體化概括起來講，就是將太陽能熱水器與建筑充分結合并實現整體外觀的和諧統一。具體來講包括下面幾個優點：

（一）建筑的使用功能與太陽能熱水器的利用有機的結合在一起，形成多功能的建筑構件，巧妙高效的利用空間，使建筑可利用太陽能的部分——向陽面或屋頂得以充分利用；

（二）同步規劃設計，同步施工安裝，節省太陽熱水系統的安裝成本和建筑成本，一次安裝到位，避免后期施工對用戶生活造成的不便以及對建筑以有結構的損害；

（三）綜合使用材料，降低了總造價，減輕建筑荷載；

（四）綜合考慮建筑結構和太陽能設備協調和諧，構造合理，使太陽熱水系統和建筑融合為一體，不影響建筑的外觀；

（五）如果采用集中式系統，還有利于平衡負荷和提高設備的利用效率；

（六）太陽的利用與建筑相互促進、共同發展，使其節省能源，為民眾受益。

總之，經過一體化設計和統一安裝的太陽能熱水系統，在外觀上可達到和諧統一，特別是在集合住宅這類多用戶使用的建筑中，改變使用者各自為政的局面，易于形成良好的建筑藝術形象。

二.太陽能熱水器與建筑一體化設計基本途徑與方法

太陽熱水器作為一種工業化的技術產品，它與建筑的有機結合，有利于創造富有個性的建筑形體，從而加強住宅的可識別性。某小區整齊劃一的太陽能熱水系統工程，和整潔的建筑、美麗的自然風光完美的結合到了一起，相得益彰，令人賞心悅目。

我國建筑行業與太陽能熱水器的結合剛剛起步，還存在著很多的問題。傳統的設計方法是在屋

頂上安裝太陽能熱水器。這是目前最為普及的設計方法，但是它也存在很多的缺陷。裝在屋頂上的太陽熱水器存在著連接管道較長，熱損失大等缺陷；上屋頂檢查或維護較為困難，如果沒有統一設計，就會造成布局混亂，與建筑不協調，不美觀，破壞建筑形象，影響市容市貌；嚴重的還會降低太陽能產品在消費者心中的地位。

太陽能熱水器安裝在建筑物上如果不和諧，就會影響到建筑物的美觀和市容的整潔，從某種程度上其實在制約著太陽能熱水器與建筑一體化的發展。所以說，力求做到太陽能熱水器與建筑以及周圍環境的和諧一致，是這項技術的核心所在。

一談到太陽能熱水器與住宅建筑的一體化設計首先就會考慮到外觀與風格的問題。太陽熱水器一體化住宅不完全是簡單的形式觀念，關鍵是要改變現有的住宅內在運行系統。具體的設計原則可以表述為吸取技術美學的手法，體現各類住宅的特點，強調可識別性，利用太陽能構件為建筑增加美學趣味。太陽熱水器一體化住宅設計應考慮居住建筑特點如：平立面、結構和造型較規整；房間的功能性較強；住宅造價大的限制。在設計中應注意立面設計力求簡單，使立面看上去簡潔平整。

集熱器是收集太陽能的主要部件，其安裝的位置應避免其它建筑、樹木及建筑自身遮擋陽光。特別是對于安裝在集合住宅南向墻面上的集熱器要根據規劃中日照間距設置，確定最低的安裝高度。從建筑的角度考慮集熱器的維護使用問題，如果集熱器安裝在平屋頂、陽臺等處，維護清潔比較容易進行；如果集熱器安裝在坡屋頂和南側窗間墻等處，則要考慮今后使用中的維護問題。根本目的就是為用戶的使用和維護提供方便。

（一）立面式

住宅上太陽集熱器的重復安置可以形成有韻律感的連續立面。可結合住宅的屋頂、陽臺和遮陽板的位置設置集熱器，以其特有的韻律感形成太陽能建筑的標志性外觀。在高層集合住宅中如果利用窗戶的不同構圖或陽臺的處理，更易于塑造豎向的垂直韻律效果

（二）陽臺式

集熱器除了可垂直的排布在窗臺之間，還可以與樓房陽臺封裝結合為一體，帶保溫殼體的儲水箱安裝在上層陽臺的底部。或采用直流式熱水器通過自來水的壓力將熱水壓入設在衛生間、廚房等用水房間的保溫水箱內。在陽臺安裝的熱水器應考慮綜合陽臺欄板的功能，形成多功能建筑構件，力求實現太陽能熱水器和建筑的完美結合，且能最大限度的利用太陽光照，滿足多種形式的供水需求，但是在陽臺安裝的太陽能熱水器仍有不足之處。這種熱水器在緯度較低的建筑南墻上安裝存在夏季集熱量不高的缺點。故通常可用于較高緯度地區，為獲得較大的水壓，常采用不需將水箱置于熱水器之上的直流式熱水系統。連接熱水器和水箱的管徑不宜太粗，以便于保溫和減少管內存水量。

（三）遮陽棚式

集合住宅中還可以將太陽集熱器與門窗上的遮陽棚相結合。這種熱水器的特征在于將集熱器安裝在窗口上方的遮陽托架上，水箱則設在上層窗坎墻處，在起到遮陽作用的同時為用戶提供熱水，有效地利用了空間。需要注意的則是要確保安裝牢固，以免集熱器落下傷人，而由于集熱器多是玻璃材質，要考慮在集熱器上方加適當的保護措施防止重物砸壞集熱器。

綜上所述，在我國集合住宅中發展和推廣太陽能利用勢在必行，建筑設計、規劃設計、建筑物理以及能源科技工作者應進行跨學科的合作，更新設計理念、設計方法，綜合解決建筑功能、采暖方式、空間組合及造型等問題，并進行一體化構件的研制，在建筑與太陽能利用一體化設計中做出更大貢獻。

結語

建筑業是重要的國民經濟的支柱產業之一，從節能、環保和改善人民生活條件等因素考慮，在公共建筑及住宅設計中采用太陽能提供生活熱水已是大勢所趨。太陽能系統與建筑的整合是多學科、多方面參與和合作的綜合性事業，需要太陽能技術專家、建筑師、建筑設備工程師等相關專業人士以及房地產開發商共同參與、共同努力、共同創造。太陽能熱水器的產品在保證功用性

能的前提下，應該盡量做到模數化、標準化、系列化以及多元化，使之可以與建筑的屋面、遮陽板、墻面、陽臺等構件結合成一個有機的整體，成為建筑形體中多姿多彩的點綴，為建筑外觀和城市形象增添綠色環保的時代色彩。

參考文獻：

[1]王潤生，鄭鑫，劉明.淺析太陽能與住宅建筑一體化設計[J].工業建筑.2011（05）

[2]李卉.武漢市太陽能熱水系統優化探討和設計參數的合理確定[D].武漢理工大學 2010

[3]何紅勝，劉崢嶸，劉漢彪.太陽能光伏發電與建筑一體化應用及分析[J].江蘇科技信息.2013（03

[4]楊西偉，李宏軍.太陽能與建筑一體化發展現狀——部分省市太陽能熱利用技術與建筑結合推廣應用管理情況的調研[J].建設科技.2009（02）

[5]于一凡，許子羊，丁忠鑫.太陽能技術在住宅建筑中的應用[J].環境科學與技術.2009（10）

沈陽建筑大學建筑設計研究院 遼寧省沈陽市 110000

摘要：目前，我國太陽能的利用技術特別是太陽能光熱利用技術日趨成熟，太陽熱水器行業經過20年的發展，取得了大批的科技成果，并形成了產業化生產。相應的，太陽能熱水器與建筑一體化作為一項新的課題引起了各界的關注和重視，科研院所、相關企業等部門都在積極的探索和實踐本文介紹了太陽能熱水器與建筑一體化基本概念和設計基本途徑與方法及應用。

關鍵詞：一體化基本概念；基本途徑與方法

一.太陽能熱水器與建筑一體化基本概念

太陽能熱水器與建筑一體化概括起來講，就是將太陽能熱水器與建筑充分結合并實現整體外觀的和諧統一。具體來講包括下面幾個優點：

（一）建筑的使用功能與太陽能熱水器的利用有機的結合在一起，形成多功能的建筑構件，巧妙高效的利用空間，使建筑可利用太陽能的部分——向陽面或屋頂得以充分利用；

（二）同步規劃設計，同步施工安裝，節省太陽熱水系統的安裝成本和建筑成本，一次安裝到位，避免后期施工對用戶生活造成的不便以及對建筑以有結構的損害；

（三）綜合使用材料，降低了總造價，減輕建筑荷載；

（四）綜合考慮建筑結構和太陽能設備協調和諧，構造合理，使太陽熱水系統和建筑融合為一體，不影響建筑的外觀；

（五）如果采用集中式系統，還有利于平衡負荷和提高設備的利用效率；

（六）太陽的利用與建筑相互促進、共同發展，使其節省能源，為民眾受益。

總之，經過一體化設計和統一安裝的太陽能熱水系統，在外觀上可達到和諧統一，特別是在集合住宅這類多用戶使用的建筑中，改變使用者各自為政的局面，易于形成良好的建筑藝術形象。

二.太陽能熱水器與建筑一體化設計基本途徑與方法

太陽熱水器作為一種工業化的技術產品，它與建筑的有機結合，有利于創造富有個性的建筑形體，從而加強住宅的可識別性。某小區整齊劃一的太陽能熱水系統工程，和整潔的建筑、美麗的自然風光完美的結合到了一起，相得益彰，令人賞心悅目。

我國建筑行業與太陽能熱水器的結合剛剛起步，還存在著很多的問題。傳統的設計方法是在屋

頂上安裝太陽能熱水器。這是目前最為普及的設計方法，但是它也存在很多的缺陷。裝在屋頂上的太陽熱水器存在著連接管道較長，熱損失大等缺陷；上屋頂檢查或維護較為困難，如果沒有統一設計，就會造成布局混亂，與建筑不協調，不美觀，破壞建筑形象，影響市容市貌；嚴重的還會降低太陽能產品在消費者心中的地位。

太陽能熱水器安裝在建筑物上如果不和諧，就會影響到建筑物的美觀和市容的整潔，從某種程度上其實在制約著太陽能熱水器與建筑一體化的發展。所以說，力求做到太陽能熱水器與建筑以及周圍環境的和諧一致，是這項技術的核心所在。

一談到太陽能熱水器與住宅建筑的一體化設計首先就會考慮到外觀與風格的問題。太陽熱水器一體化住宅不完全是簡單的形式觀念，關鍵是要改變現有的住宅內在運行系統。具體的設計原則可以表述為吸取技術美學的手法，體現各類住宅的特點，強調可識別性，利用太陽能構件為建筑增加美學趣味。太陽熱水器一體化住宅設計應考慮居住建筑特點如：平立面、結構和造型較規整；房間的功能性較強；住宅造價大的限制。在設計中應注意立面設計力求簡單，使立面看上去簡潔平整。

集熱器是收集太陽能的主要部件，其安裝的位置應避免其它建筑、樹木及建筑自身遮擋陽光。特別是對于安裝在集合住宅南向墻面上的集熱器要根據規劃中日照間距設置，確定最低的安裝高度。從建筑的角度考慮集熱器的維護使用問題，如果集熱器安裝在平屋頂、陽臺等處，維護清潔比較容易進行；如果集熱器安裝在坡屋頂和南側窗間墻等處，則要考慮今后使用中的維護問題。根本目的就是為用戶的使用和維護提供方便。

（一）立面式

住宅上太陽集熱器的重復安置可以形成有韻律感的連續立面。可結合住宅的屋頂、陽臺和遮陽板的位置設置集熱器，以其特有的韻律感形成太陽能建筑的標志性外觀。在高層集合住宅中如果利用窗戶的不同構圖或陽臺的處理，更易于塑造豎向的垂直韻律效果

（二）陽臺式

集熱器除了可垂直的排布在窗臺之間，還可以與樓房陽臺封裝結合為一體，帶保溫殼體的儲水箱安裝在上層陽臺的底部。或采用直流式熱水器通過自來水的壓力將熱水壓入設在衛生間、廚房等用水房間的保溫水箱內。在陽臺安裝的熱水器應考慮綜合陽臺欄板的功能，形成多功能建筑構件，力求實現太陽能熱水器和建筑的完美結合，且能最大限度的利用太陽光照，滿足多種形式的供水需求，但是在陽臺安裝的太陽能熱水器仍有不足之處。這種熱水器在緯度較低的建筑南墻上安裝存在夏季集熱量不高的缺點。故通常可用于較高緯度地區，為獲得較大的水壓，常采用不需將水箱置于熱水器之上的直流式熱水系統。連接熱水器和水箱的管徑不宜太粗，以便于保溫和減少管內存水量。

（三）遮陽棚式

集合住宅中還可以將太陽集熱器與門窗上的遮陽棚相結合。這種熱水器的特征在于將集熱器安裝在窗口上方的遮陽托架上，水箱則設在上層窗坎墻處，在起到遮陽作用的同時為用戶提供熱水，有效地利用了空間。需要注意的則是要確保安裝牢固，以免集熱器落下傷人，而由于集熱器多是玻璃材質，要考慮在集熱器上方加適當的保護措施防止重物砸壞集熱器。

綜上所述，在我國集合住宅中發展和推廣太陽能利用勢在必行，建筑設計、規劃設計、建筑物理以及能源科技工作者應進行跨學科的合作，更新設計理念、設計方法，綜合解決建筑功能、采暖方式、空間組合及造型等問題，并進行一體化構件的研制，在建筑與太陽能利用一體化設計中做出更大貢獻。

結語

建筑業是重要的國民經濟的支柱產業之一，從節能、環保和改善人民生活條件等因素考慮，在公共建筑及住宅設計中采用太陽能提供生活熱水已是大勢所趨。太陽能系統與建筑的整合是多學科、多方面參與和合作的綜合性事業，需要太陽能技術專家、建筑師、建筑設備工程師等相關專業人士以及房地產開發商共同參與、共同努力、共同創造。太陽能熱水器的產品在保證功用性

能的前提下，應該盡量做到模數化、標準化、系列化以及多元化，使之可以與建筑的屋面、遮陽板、墻面、陽臺等構件結合成一個有機的整體，成為建筑形體中多姿多彩的點綴，為建筑外觀和城市形象增添綠色環保的時代色彩。

參考文獻：

[1]王潤生，鄭鑫，劉明.淺析太陽能與住宅建筑一體化設計[J].工業建筑.2011（05）

[2]李卉.武漢市太陽能熱水系統優化探討和設計參數的合理確定[D].武漢理工大學 2010

[3]何紅勝，劉崢嶸，劉漢彪.太陽能光伏發電與建筑一體化應用及分析[J].江蘇科技信息.2013（03

[4]楊西偉，李宏軍.太陽能與建筑一體化發展現狀——部分省市太陽能熱利用技術與建筑結合推廣應用管理情況的調研[J].建設科技.2009（02）

[5]于一凡，許子羊，丁忠鑫.太陽能技術在住宅建筑中的應用[J].環境科學與技術.2009（10）