被動式太陽能建筑一體化設計策略分析

陳茜

摘 要：現階段我國處于快速發展時期，各個地區越來越重視節能建筑。關于節能型建筑首先會考慮到的就是太陽能建筑，隨著科技的進步被動式太陽能建筑一體化設計也越發成熟，不僅具有很高的技術含量，資源消耗較低，同時還可以有效實現可再生能源的利用，進而對我國環境保護作出貢獻。

關鍵詞：被動式;太陽能建筑;一體化設計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.104

近幾年在我國可再生能源戰略背景下，基于太陽能技術的建筑得到了迅速的發展，同時相關整合技術也愈發成熟，一體化設計也逐漸完善。被動式太陽能建筑會受到多種因素的影響，因此需要在設計時認真分析，考慮到所有因素促進建筑一體化。只有這樣才可以提高被動式太陽能建筑的效果。

1 被動式太陽能建筑外部環境設計策略

太陽能建筑主要是利用自然資源來為人們創造更加舒適的生活環境，并且減少人們對自然環境的影響，所以外在的環境會對被動式太陽能建筑的實際效果產生最為直接的影響。

1.1 充分考慮建筑周圍地形

被動式太陽能建筑在選擇地址時必須要謹慎，因為周圍地形會對被動式太陽能建筑物的采光效果產生直接影響。主要是因為冬季的氣流會在凹區形成“霜洞”效應，這樣建筑的能耗也會大大增加。在一些較為炎熱的區域，可以選擇靠近水面的位置，這樣當進入夏季后，通過蒸發作用會帶走部分的熱量，其次水面邊的風也會讓人們感到清爽。所以被動式太陽能建筑設計者應認真研究基地條件，只有這樣才可以與之緊密結合，充分發揮出被動式太陽能建筑的效果。除此之外，還可以根據基地的周圍環境及地貌特點，了解當地的生態構成，進而能夠更加有效的保護當地環境資源，優化小區域的環境氣候。

1.2 與氣候相結合

氣候條件由多個因素所組成，最常考慮到的是日照情況以及炎熱寒冷程度，陽光是被動式太陽能建筑所使用的主要能源，因此若氣候條件較好，才可以充分發揮出被動式太陽能建筑的作用，因此在一體化設計時要充分分析當地的太陽高度、日照情況等。

1.3 與周圍建筑相結合

周圍的建筑物是設計被動式太陽能建筑所必須考慮的因素，建筑物之間必須要保持足夠的日照距離。同時針對不同的建筑，可以通過圍合、退臺以及錯位等方式進行布局，爭取太陽能的最大化利用。

2 被動式太陽能建筑本體設計策略

在一體化設計時，建筑物的外部形狀結構會影響到內部的采暖以及空調使用情況，因此在確定主題建筑形態時必須要考慮到外部的環境因素，全面衡量冬夏兩季的優勢來進行確定。

2.1建筑體型系數設計

建筑體系系數只有科學合理，才可以盡可能的減少能量流失的速度。通過對建筑體型系數分析可知：當系數越大，則說明散熱面積越大，因此所需要的能耗更高，反之亦然。被動式太陽能建筑必須保持在較低的體型系數下，同時盡量增加建筑物的南向面積，只有這樣才可以充分利用光能，進而發揮出被動式太陽能建筑本應有的作用。

2.2 建筑屋頂一體化設計

被動式太陽能建筑的屋頂在設計時需要做到炎熱時吸熱少，寒冷時熱量流失少，只有這個才可以對熱能進行有效的控制，進而降低建筑內部的供熱與制冷。首先在建筑采暖冷卻方面，寒冷區域的被動式太陽能建筑應盡可能的吸收太陽的輻射，建筑頂部在設計時選擇性吸收膜的不銹鋼板，下部則可以設計通風管道，使用供氣風扇將經過太陽能輻射后的熱空氣輸送到室內進行取暖，防水材料可以選擇具有良好保溫性能的，盡可能的降低建筑屋頂的散熱速度;炎熱地區的被動式太陽能建筑屋頂應盡量進行散熱設計，可以安裝通風夾層，通過熱壓作用實現自然通過散熱，加快屋頂的散熱速度，其次還可以在屋頂設計水池或者種植植物，進而達到隔熱的效果，同時還可以達到建筑綠化環保的效果。

2.3 建筑墻體結構一體化設計

被動式太陽能建筑墻體部分的作用可以分為隔熱保溫、集熱與蓄熱三個方面。首先在炎熱區域，通過遮陽技術可以最大幅度降低太陽輻射，這樣室內空調制冷的能耗也會大大降低。遮陽技術分為外置與內置兩種，外置的設計基本可以遮擋100%的太陽直射，遠強于內置設計。其次在建筑墻體保溫設計方面，一體化的理念會將保溫與隔熱結合起來，通過相互配合讓建筑物具有更加優秀的性能，可以使用新型的絕熱材料增強保溫隔熱效果，也可以在外墻種植爬藤植物。最后在建筑墻體集熱與散熱方面的設計，一般是運用于寒冷區域或者冬季較長的區域，建筑南面的墻體在設計時應最大限度獲得太陽輻射，同時盡可能的降低其它面的散熱速度，在中間部分的設計需要考慮到蓄熱問題，可以設置陽光間，讓經過太陽輻射加熱的空氣能夠流動到室內。

2.4 建筑窗戶一體化設計

在被動式太陽能建筑隔熱保溫方面，窗戶與其它構件相比較總的傳熱系數最大，通過窗戶進出的熱能最多，因此在一體化設計時首先需要確保窗戶的密封效果，這對于建筑整體能耗的節約而言具有著重要的意義。現階段所采用的基本為雙層中空玻璃結構，與常規的玻璃相比較能夠減少約一半的熱散失，具有良好的節能效果。被動式太陽能建筑窗戶的設計不僅需要有效控制陽光，同時還需要對輻射熱的進入量進行控制。目前最為先進的是日本所使用的熱感應隔熱窗戶，通過熱壓作用來對進出室內的熱量進行有效的控制。

3 結束語

綜上所述，被動式太陽能建筑必須綜合多方面的因素去考慮，科學合理的設計建筑形態、體型系數、屋頂及窗戶等，這樣才可以充分發揮出被動式太陽能建筑的作用，進而真正實現一體化設計理念。

參考文獻：

[1]魯永飛，夏海山.被動式太陽能建筑一體化設計策略[J].建設科技，2009（24）：97-99.

[2]楊明.淺析結合被動式太陽能系統的建筑設計[J].中國化工貿易， 2013（10）：314.

[3]戴順強.住宅節能及太陽能與建筑一體化設計的——實現及其意義略述[J].住宅與房地產，2015（19）.