太陽能的利用和建筑構造節能設計

摘 要：我國的建筑能耗一直居高不下，在我國的總能耗中占據了較大的比例。這就要求通過具體的建筑節能措施來降低建筑能耗。比較常用的建筑構造節能的技術主要有垂直綠化墻面的構造設計、覆土空間圍護結構的設計、覆土種植物頂的設計、太陽能房屋相關特殊構造設計等等。本文主要介紹了建筑構造節能設計以及太陽能的利用，希望能夠通過科學的建筑構造節能設計，更好地利用太陽能資源，使建筑能耗得到有效的降低。

關鍵詞：太陽能；建筑構造；節能設計；

中圖分類號：TK512 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2015）-07-00-01

太陽能是一種新型資源，不僅取之不盡，而且不會產生任何污染。如果能夠在建筑構造節能設計中充分地利用太陽能，則可以極大地降低建筑能耗，為建筑使用者提供更加舒適和環保的建筑物，推動我國建筑事業的發展。本文主要介紹了建筑構造節能設計中的太陽能利用的被動模式和太陽能利用的接受模式。

一、太陽能利用的被動模式

一般情況下，建筑構造節能設計的太陽能建筑分為以下幾個階段：第一，被動利用太陽能；第二，主動利用太陽能；第三，建筑物所需的全部能源都由太陽電池的光電轉換設備對太陽能進行轉換來提供，建筑的用電、照明、空調、供暖等功能都由太陽能提供[1]。

被動式太陽房在我國出現較晚，但是發展非常迅速。到上世紀末，我國的被動式太陽房已經超過了1.5萬棟，總面積也超過了450萬平方米。可以說我國的被動式太陽房已經得到長足的發展，進入了普及階段。我國的太陽能豐富地區面積較廣，主要氣候為夏熱冬冷。我國除了重慶和四川一帶具有較低的年平均輻射量，其它地區的輻射量都可以滿足采暖降溫的需求。通過使用特殊的建筑構造以及建筑物的內部空間、體型和朝向進行設計，完全可以滿足被動利用太陽能來進行降溫采暖的需求。

當前我國主要的被動式太陽房即熱方式有水蓄熱屋頂、對流環路式、附加日光間、集熱蓄熱墻、直接受益窗五種。其中應用比較廣泛的是附加日光間和直接受益窗，其具有施工便利、效果顯著、技術簡單的優點。遮陽降溫是當前被動利用太陽能進行降溫的首要問題，也就是限制太陽能輻射在特定時間入室。只要能夠做到對入室的太陽能輻射進行有效的控制，就可以使人體的熱舒適要求得到滿足，無需使用其它的降溫措施，包括地冷降溫、輻射降溫、蒸發降溫和對流降溫等等。

二、太陽能利用的接受模式

太陽能利用的接受模式的構造設計具有以下幾個原則。首先，建筑構造的內部必須具有使熱量能夠自由出入的能力；其次，建筑構造設計，要具有熱處理能力，在任何氣候條件下都能夠保持室內的舒適；第三，能夠決定接受或者拒絕太陽熱[2]。

（一）對熱損失的控制

在建筑構造節能設計中，設計的關鍵在于建筑的熱損失。設計者要對建筑物的熱獲得和熱損失進行計算，并且對建筑物的熱作用程度進行計算，使建筑構造形式能夠使熱損失降低到最小。為了使每個季節和每天的熱血要得到滿足，隔熱裝置還能夠靈活機變的切斷熱流，避免開口部分出現不必要的熱損失和熱獲得。

（二）控制和利用熱獲得

對于太陽能利用的接受模式射箭而言，要對熱獲得進行有效的控制。建筑物的熱或者可以分為兩種類型：熱量間接獲得型和熱量直接獲得型。熱量間接獲得型指的是在進入室內之前太陽能已經被遮斷，例如屋頂水袋、集熱板、水墻、石壁等。熱量直接獲得型指的是陽光不被遮斷的進入室內，這就需要在設計中設置遮陽板。熱量直接獲得型有利于提高建筑的采光，使建筑更加暖和和新鮮。我國絕大部分地區冬季都比較寒冷，建筑物卻沒有采取有效的采暖設施。這些地區的日光照率能夠達到50%，可以使用太陽能來進行冬季采暖，包括以下幾種類型。

1、可移動式采暖。該設計中的蓄熱體是可以移動的，白天將其搬到理想的吸熱位置，夜晚就可以用其進行取暖。夏季也可以將上述過程逆轉，將蓄熱體作為冷氣設備來使用[3]。

2、地板型和墻壁型采暖。在建筑物內設置蓄熱槽，并且在混凝土地板中埋設格子狀的粗配管，在配管中，液體經過集熱器的加熱會上升循環，從蓄熱體就可以吸收其中的熱量。墻壁型則是在墻壁中設置隔熱槽，包括金屬網和透明外層，使空氣受熱對流，由蓄熱體吸收其中的熱量。

3、屋頂型采暖。就是在混凝土構造的上部或下部露天安裝蓄水袋，可移動的蓄熱體由隔熱材料組成，冬季白天不覆蓋，就可以吸收太陽能，夜晚將其覆蓋，則可以將熱能輻射到室內。

4、蓄熱體型熱獲得。通過蓄熱體來存儲熱量，有兩種蓄熱體的構造方式：不附屬于建筑物和附屬于建筑物。蓄熱體的材料主要有石塊、粘土、混凝土、油、鹽水等。為了使蓄熱體能夠發揮最大的作用，要選擇合適的蓄熱體安裝位置。

5、溫室型熱獲得。在獲得太陽能的同時還要獲得新鮮的空氣，將植物的香氣、濕氣和氧氣釋放到建筑物內。對于朝向不好的居室而言，溫室型熱獲得具有夏季隔熱、冬季采暖的作用。

（三）集熱墻設計

集熱墻是一種常用的構造方式，主要的組成部分為集熱墻體、集熱板和透光玻璃，并在上部和下部設置風口。集熱板受到陽光照射后會被加熱，并在集熱墻體內集蓄熱量。打開風口之后，冷空氣通過下風口進入集熱墻體，并經過受熱，再經上風口流出。這樣可以達到提高室內溫度的作用，還可以對風口的啟閉進行控制，從而對室內的溫度進行調節，這樣可以避免室內溫度過高。

室內溫度的提升氣礦和集熱墻的太陽能得熱量與房間的容積、保溫窗簾的配套設置、集熱墻風口閘板的開閉、集熱墻風口的大小和集熱墻的總面積有著直接的關系。因此要對室內容積和集熱墻面積之比進行有效的控制。

三、結語

太陽能是一種清潔資源，如果能夠在建筑構造設計中積極利用太陽能，不僅可以滿足室內采暖的需要，為人們提供一個舒適的室內環境，還可以滿足室內的用電、采光、空調等一系列的需求，而且在這個過程中不會產生任何的污染。因此應該通過科學的建筑構造節能設計來提高對太陽能的利用率。

參考文獻：

[1]張旭新.淺談實現建筑電氣節能的多種措施 [J]. 科技信息. 2011 （22）

[2]謝曉菲，張曉燕.淺談建筑節能設計及措施 [J]. 科技信息. 2011 （20）

[3]李鴻峰，楊雪冰.談現代住宅電氣節能設計的要點 [J]. 黑龍江科技信息. 2011 （22）