養(yǎng)老建筑設(shè)計(jì)中太陽能的應(yīng)用分析

張 崎 峰

(大同市二院建筑設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司,山西 大同 037000)

0 引言

我國(guó)的人口老齡化問題這幾年一直很嚴(yán)重，養(yǎng)老問題也成為房屋建筑設(shè)計(jì)界的一個(gè)研究熱點(diǎn)，養(yǎng)老建筑設(shè)計(jì)受到各大行業(yè)的關(guān)注。而太陽能是人類賴以生存的自然能源，也是很多其他能源的來源，比如：石油能源、火能、電能和一些現(xiàn)代高科技的新能源等，這些能量都是由太陽能通過轉(zhuǎn)化而來的。可見從過去到將來，太陽能都可以為人類生活提供能源和便利。

1 養(yǎng)老規(guī)劃理念

養(yǎng)老規(guī)劃理念必須從地域環(huán)境入手進(jìn)行整體考慮，一般大致存在四個(gè)方面：

1)從“以人為本”轉(zhuǎn)為以“自然環(huán)境”為本，規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)的規(guī)模，同時(shí)結(jié)合城市地理特點(diǎn)。

2)建筑設(shè)計(jì)必須設(shè)計(jì)到室內(nèi)與室外的老年人活動(dòng)場(chǎng)所的細(xì)節(jié)部分，建筑一種老齡化養(yǎng)生場(chǎng)所。

3)從環(huán)境氣候季節(jié)變化特點(diǎn)考慮老人們的養(yǎng)生活動(dòng)范圍，來選擇技術(shù)優(yōu)化的設(shè)計(jì)方法。

4)推動(dòng)養(yǎng)老建筑設(shè)計(jì)模式，從簡(jiǎn)單的建筑設(shè)計(jì)開始，向考慮老人的需求努力。

2 太陽能技術(shù)應(yīng)用必要性分析

我們國(guó)家經(jīng)歷了工業(yè)革命之后，國(guó)家對(duì)石油以及一些化石燃料的應(yīng)用越來越多，然而化石燃料和一些石油都是不可再生的能源，導(dǎo)致現(xiàn)在我們的能源短缺，造成能源危機(jī)，所以就需要挖掘一些新的能源來被人類利用。

化石燃料等能源的大量利用對(duì)環(huán)境產(chǎn)生大量污染，運(yùn)用新的清潔能源對(duì)我們地球是非常重要的，而太陽能作為一種比較典型的綠色能源，可以降低石油的利用率，降低環(huán)境污染。通過一些特定的裝置把太陽能轉(zhuǎn)化為我們所需要的能源，這種太陽能轉(zhuǎn)換的方式和技術(shù)是我們研究的重點(diǎn)。

3 養(yǎng)老建筑設(shè)計(jì)中太陽能應(yīng)用技術(shù)存在的問題

雖然太陽能技術(shù)已獲得各行業(yè)的重視，也在一些應(yīng)用中達(dá)到了一定的效果，但是依然存在一些問題，在這些問題的約束下，太陽能技術(shù)無法充分被運(yùn)用。

3.1 缺乏政策支持

雖然建筑行業(yè)中的太陽能應(yīng)用技術(shù)需要提高，但是國(guó)家政策的支持卻有一定的缺乏，所以就很難將太陽能技術(shù)得到很好的推進(jìn)，所以大部分的建筑技術(shù)中的太陽能利用技術(shù)都是停留在傳統(tǒng)的技術(shù)上。國(guó)家政策還沒有意識(shí)到太陽能技術(shù)的重要性，養(yǎng)老建筑設(shè)計(jì)無法得到推廣，無法刺激消費(fèi)者群眾進(jìn)行消費(fèi)，約束了養(yǎng)老建筑設(shè)計(jì)運(yùn)用太陽能。

3.2 缺乏協(xié)調(diào)性

應(yīng)用太陽能手段，在理論上可以達(dá)到很理想的效果，但是在具體實(shí)施的過程中，還是存在一些很明顯的問題，很難將太陽能技術(shù)和養(yǎng)老建筑技術(shù)進(jìn)行結(jié)合。在實(shí)施的過程中，缺乏太陽能應(yīng)用到建筑技術(shù)的統(tǒng)一規(guī)范，會(huì)導(dǎo)致兩者結(jié)合的時(shí)候引起惡劣的不良影響，在美觀上以及功能上都會(huì)存在一些問題。

3.3 人民群眾節(jié)能意識(shí)不強(qiáng)

建筑技術(shù)的發(fā)展過程中，太陽能的運(yùn)用結(jié)合雖然存在比較大的缺陷，但是人民群眾的節(jié)能意識(shí)也并不強(qiáng)烈，僅僅是建筑設(shè)計(jì)師的積極態(tài)度是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，沒有人民群眾的支持，無法促進(jìn)太陽能的運(yùn)用。

4 太陽能在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用策略

4.1 太陽能熱水系統(tǒng)的應(yīng)用

太陽能熱水器是比較傳統(tǒng)的設(shè)備，根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蜃兓h(huán)境因素以及年平均日照時(shí)間，確定太陽能技術(shù)。結(jié)合太陽能熱水系統(tǒng)的布置方案，選擇恰當(dāng)合適的太陽能集熱器和儲(chǔ)熱器，確保能夠?qū)⑻柲艿臒崃績(jī)?chǔ)存下來。

太陽能集熱器和儲(chǔ)熱器一般都安裝在建筑物的屋頂，或者是懸掛在陽臺(tái)外側(cè)或者窗口的下方，保證較好的太陽光光照，有助于收集太陽的熱量，同時(shí)集板安裝角度也需要一定的規(guī)范。合理設(shè)計(jì)熱水的分配管路，讓熱水能夠較快較好的進(jìn)入給排水體系中，實(shí)現(xiàn)熱水的充分利用，避免熱水浪費(fèi)。而太陽能熱水器與建筑設(shè)計(jì)結(jié)合的方案有：雙排布置太陽能集熱裝置方案、單排布置太陽能集熱裝置方案、利用屋頂露臺(tái)布置太陽能集熱裝置方案和集中供熱分戶計(jì)量的太陽能綜合系統(tǒng)及熱布置方案。

4.2 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用

光伏發(fā)電技術(shù)是產(chǎn)生電能、發(fā)電的方式，對(duì)環(huán)境零污染，產(chǎn)生的電能是清潔能源。太陽能屬于可再生能源，能源利用不盡，裝置的成本較高，可使用的時(shí)間很長(zhǎng)，占地面積很小，安裝的方式簡(jiǎn)單，沒有必要選擇場(chǎng)地，直接安裝在屋頂。白天光照強(qiáng)烈時(shí)，電池可以長(zhǎng)時(shí)間地儲(chǔ)存太陽的能源，吸收光能，可以避免陽光直射建筑，減少建筑對(duì)光能的吸收。太陽能轉(zhuǎn)換的電能隨時(shí)產(chǎn)生隨時(shí)用，只要有光就可以產(chǎn)生電能，可以大大地減少發(fā)電廠的輸電量，節(jié)省能源。太陽能光伏發(fā)電技術(shù)，基本上都是零污染零排放，不僅美觀而且節(jié)能。

光伏發(fā)電技術(shù)運(yùn)用到建筑設(shè)計(jì)中，它可以融入到建筑物中，作為常規(guī)的建筑材料，可以制作為桌面或者鋼筋混凝土做圍墻材料，主要保護(hù)建筑主體安全和美觀。吸收室內(nèi)保持高溫，可以減少空調(diào)使用頻率，降低建筑物對(duì)環(huán)境的破壞。

4.3 太陽能供暖系統(tǒng)的運(yùn)用

太陽能集熱器作熱源代替常規(guī)能源做燃料的鍋爐，在建筑設(shè)計(jì)中采用低溫的輻射供暖，地板系統(tǒng)有效地利用太陽能的熱量。太陽能供暖系統(tǒng)的集熱器通過支架安裝在屋頂混凝土中，熱水管道布置在廚房或陽臺(tái)的側(cè)面。

在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，太陽充足光照情況下，通過屋頂?shù)奶柲芗療崞魇占柲埽ㄟ^循環(huán)泵強(qiáng)制循環(huán)熱水。供暖水出水溫度達(dá)到40 ℃時(shí)，燃?xì)鉄崴鏊艿膬赏乜亻y關(guān)閉，天然氣不工作，由太陽能獨(dú)立供暖；供水的溫度小于40 ℃，溫控閥打開，燃?xì)馀c太陽能同時(shí)供暖；出水溫度低于30 ℃時(shí)，溫控閥關(guān)閉，太陽能不參與，僅僅由燃?xì)鈫为?dú)供熱。

5 太陽能在建筑設(shè)計(jì)中運(yùn)用的實(shí)際案例

5.1 歐美建筑設(shè)計(jì)中太陽墻的應(yīng)用

太陽墻系統(tǒng)能夠把太陽加熱的空氣輸送到室內(nèi)，起到取暖和輸送風(fēng)的雙重作用，由集熱和氣流輸送兩個(gè)系統(tǒng)組成，包括垂直墻板、遮雨板支撐框架、氣流輸送系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)和管道。太陽墻建筑在外墻的外側(cè)，墻面的小孔和墻體的間距，由建筑師們計(jì)算決定。小孔形成的空腔和建筑內(nèi)部通風(fēng)系統(tǒng)的管道相連，管道中設(shè)置風(fēng)機(jī)抽取空腔內(nèi)的空氣，從而達(dá)到換風(fēng)的效果。

室外的空氣從小孔進(jìn)入空腔，在流動(dòng)的過程中獲得材料吸收的太陽能輻射的熱量，受熱膨脹后進(jìn)入建筑物的通風(fēng)系統(tǒng)，然后由管道平均分配到建筑的各個(gè)區(qū)域。太陽墻的安裝位置位于屋頂，就形成了太陽能屋頂，可以直接將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，提供給室內(nèi)發(fā)電。同時(shí)，將太陽墻和光伏發(fā)電技術(shù)相結(jié)合，形成光熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，發(fā)熱可以同時(shí)發(fā)電。

5.2 太陽能技術(shù)在我國(guó)北方養(yǎng)老建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

5.2.1溫差光伏聯(lián)合發(fā)電屋頂

將太陽光進(jìn)行分頻利用，波長(zhǎng)短的太陽光照射到光伏電子區(qū)域，而其余波長(zhǎng)的太陽光轉(zhuǎn)化為熱能，經(jīng)過溫差發(fā)電器發(fā)電，實(shí)現(xiàn)太陽能全光譜高效利用。

溫差發(fā)電墻類似于歐美的太陽墻技術(shù)，將北墻的內(nèi)側(cè)采用溫差板—冷水管—外墻，由內(nèi)到外的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。沒有光照的時(shí)候，進(jìn)行溫差發(fā)電，在陰雨天也發(fā)電。而東、西、南側(cè)的外墻采用溫差板—冷水管—內(nèi)墻，由外到內(nèi)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在陽光光照下進(jìn)行溫差發(fā)電。

5.2.2光伏百葉窗

利用獨(dú)特的地理環(huán)境因素，白天陽光強(qiáng)度太強(qiáng)，避免陽光直射造成光污染，同時(shí)不浪費(fèi)太陽能的資源。這種窗戶可以控制室內(nèi)光照強(qiáng)度，使其在一定的適宜范圍內(nèi)。

5.2.3柔性薄膜電池

充分利用柔性薄膜電池，作為客廳的窗簾，同時(shí)增加光照傳感器技術(shù)，能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)窗簾的開閉。

6 結(jié)語

充分掌握太陽能的運(yùn)用技術(shù)，將其和建筑設(shè)計(jì)結(jié)合起來，結(jié)合養(yǎng)老規(guī)劃理念，降低老齡化問題帶來的困擾。同時(shí)，符合我國(guó)的綠色建筑理念，太陽能運(yùn)用到養(yǎng)老建筑設(shè)計(jì)中零排放零污染，對(duì)老人們的身體健康也有一定益處。