探究太陽能住宅建筑一體化的應(yīng)用

胡潔

沈陽建筑大學(xué)建筑設(shè)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(shù)特別是太陽能光熱利用技術(shù)日趨成熟，太陽熱水器行業(yè)經(jīng)過20年的發(fā)展，取得了大批的科技成果，并形成了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。相應(yīng)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(guān)注和重視，科研院所、相關(guān)企業(yè)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(shè)計基本途徑與方法及應(yīng)用。

關(guān)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(jié)合并實現(xiàn)整體外觀的和諧統(tǒng)一。具體來講包括下面幾個優(yōu)點：

（一）建筑的使用功能與太陽能熱水器的利用有機的結(jié)合在一起，形成多功能的建筑構(gòu)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?shù)靡猿浞掷茫?/p>

（二）同步規(guī)劃設(shè)計，同步施工安裝，節(jié)省太陽熱水系統(tǒng)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)和太陽能設(shè)備協(xié)調(diào)和諧，構(gòu)造合理，使太陽熱水系統(tǒng)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(tǒng)，還有利于平衡負(fù)荷和提高設(shè)備的利用效率；

（六）太陽的利用與建筑相互促進、共同發(fā)展，使其節(jié)省能源，為民眾受益。

總之，經(jīng)過一體化設(shè)計和統(tǒng)一安裝的太陽能熱水系統(tǒng)，在外觀上可達(dá)到和諧統(tǒng)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(shù)形象。

二.太陽能熱水器與建筑一體化設(shè)計基本途徑與方法

太陽熱水器作為一種工業(yè)化的技術(shù)產(chǎn)品，它與建筑的有機結(jié)合，有利于創(chuàng)造富有個性的建筑形體，從而加強住宅的可識別性。某小區(qū)整齊劃一的太陽能熱水系統(tǒng)工程，和整潔的建筑、美麗的自然風(fēng)光完美的結(jié)合到了一起，相得益彰，令人賞心悅目。

我國建筑行業(yè)與太陽能熱水器的結(jié)合剛剛起步，還存在著很多的問題。傳統(tǒng)的設(shè)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(shè)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(tǒng)一設(shè)計，就會造成布局混亂，與建筑不協(xié)調(diào)，不美觀，破壞建筑形象，影響市容市貌；嚴(yán)重的還會降低太陽能產(chǎn)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(fā)展。所以說，力求做到太陽能熱水器與建筑以及周圍環(huán)境的和諧一致，是這項技術(shù)的核心所在。

一談到太陽能熱水器與住宅建筑的一體化設(shè)計首先就會考慮到外觀與風(fēng)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(guān)鍵是要改變現(xiàn)有的住宅內(nèi)在運行系統(tǒng)。具體的設(shè)計原則可以表述為吸取技術(shù)美學(xué)的手法，體現(xiàn)各類住宅的特點，強調(diào)可識別性，利用太陽能構(gòu)件為建筑增加美學(xué)趣味。太陽熱水器一體化住宅設(shè)計應(yīng)考慮居住建筑特點如：平立面、結(jié)構(gòu)和造型較規(guī)整；房間的功能性較強；住宅造價大的限制。在設(shè)計中應(yīng)注意立面設(shè)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(yīng)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(jù)規(guī)劃中日照間距設(shè)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(cè)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(fù)安置可以形成有韻律感的連續(xù)立面?？山Y(jié)合住宅的屋頂、陽臺和遮陽板的位置設(shè)置集熱器，以其特有的韻律感形成太陽能建筑的標(biāo)志性外觀。在高層集合住宅中如果利用窗戶的不同構(gòu)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(jié)合為一體，帶保溫殼體的儲水箱安裝在上層陽臺的底部?；虿捎弥绷魇綗崴魍ㄟ^自來水的壓力將熱水壓入設(shè)在衛(wèi)生間、廚房等用水房間的保溫水箱內(nèi)。在陽臺安裝的熱水器應(yīng)考慮綜合陽臺欄板的功能，形成多功能建筑構(gòu)件，力求實現(xiàn)太陽能熱水器和建筑的完美結(jié)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?？捎糜谳^高緯度地區(qū)，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(tǒng)。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(nèi)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(jié)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(shè)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(zhì)，要考慮在集熱器上方加適當(dāng)?shù)谋Ｗo措施防止重物砸壞集熱器。

綜上所述，在我國集合住宅中發(fā)展和推廣太陽能利用勢在必行，建筑設(shè)計、規(guī)劃設(shè)計、建筑物理以及能源科技工作者應(yīng)進行跨學(xué)科的合作，更新設(shè)計理念、設(shè)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(gòu)件的研制，在建筑與太陽能利用一體化設(shè)計中做出更大貢獻。

結(jié)語

建筑業(yè)是重要的國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)之一，從節(jié)能、環(huán)保和改善人民生活條件等因素考慮，在公共建筑及住宅設(shè)計中采用太陽能提供生活熱水已是大勢所趨。太陽能系統(tǒng)與建筑的整合是多學(xué)科、多方面參與和合作的綜合性事業(yè)，需要太陽能技術(shù)專家、建筑師、建筑設(shè)備工程師等相關(guān)專業(yè)人士以及房地產(chǎn)開發(fā)商共同參與、共同努力、共同創(chuàng)造。太陽能熱水器的產(chǎn)品在保證功用性

能的前提下，應(yīng)該盡量做到模數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)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(gòu)件結(jié)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(huán)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(shè)計[J].工業(yè)建筑.2011（05）

[2]李卉.武漢市太陽能熱水系統(tǒng)優(yōu)化探討和設(shè)計參數(shù)的合理確定[D].武漢理工大學(xué) 2010

[3]何紅勝，劉崢嶸，劉漢彪.太陽能光伏發(fā)電與建筑一體化應(yīng)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(fā)展現(xiàn)狀——部分省市太陽能熱利用技術(shù)與建筑結(jié)合推廣應(yīng)用管理情況的調(diào)研[J].建設(shè)科技.2009（02）

[5]于一凡，許子羊，丁忠鑫.太陽能技術(shù)在住宅建筑中的應(yīng)用[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù).2009（10）

沈陽建筑大學(xué)建筑設(shè)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(shù)特別是太陽能光熱利用技術(shù)日趨成熟，太陽熱水器行業(yè)經(jīng)過20年的發(fā)展，取得了大批的科技成果，并形成了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。相應(yīng)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(guān)注和重視，科研院所、相關(guān)企業(yè)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(shè)計基本途徑與方法及應(yīng)用。

關(guān)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(jié)合并實現(xiàn)整體外觀的和諧統(tǒng)一。具體來講包括下面幾個優(yōu)點：

（一）建筑的使用功能與太陽能熱水器的利用有機的結(jié)合在一起，形成多功能的建筑構(gòu)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?shù)靡猿浞掷茫?/p>

（二）同步規(guī)劃設(shè)計，同步施工安裝，節(jié)省太陽熱水系統(tǒng)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)和太陽能設(shè)備協(xié)調(diào)和諧，構(gòu)造合理，使太陽熱水系統(tǒng)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(tǒng)，還有利于平衡負(fù)荷和提高設(shè)備的利用效率；

（六）太陽的利用與建筑相互促進、共同發(fā)展，使其節(jié)省能源，為民眾受益。

總之，經(jīng)過一體化設(shè)計和統(tǒng)一安裝的太陽能熱水系統(tǒng)，在外觀上可達(dá)到和諧統(tǒng)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(shù)形象。

二.太陽能熱水器與建筑一體化設(shè)計基本途徑與方法

太陽熱水器作為一種工業(yè)化的技術(shù)產(chǎn)品，它與建筑的有機結(jié)合，有利于創(chuàng)造富有個性的建筑形體，從而加強住宅的可識別性。某小區(qū)整齊劃一的太陽能熱水系統(tǒng)工程，和整潔的建筑、美麗的自然風(fēng)光完美的結(jié)合到了一起，相得益彰，令人賞心悅目。

我國建筑行業(yè)與太陽能熱水器的結(jié)合剛剛起步，還存在著很多的問題。傳統(tǒng)的設(shè)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(shè)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(tǒng)一設(shè)計，就會造成布局混亂，與建筑不協(xié)調(diào)，不美觀，破壞建筑形象，影響市容市貌；嚴(yán)重的還會降低太陽能產(chǎn)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(fā)展。所以說，力求做到太陽能熱水器與建筑以及周圍環(huán)境的和諧一致，是這項技術(shù)的核心所在。

一談到太陽能熱水器與住宅建筑的一體化設(shè)計首先就會考慮到外觀與風(fēng)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(guān)鍵是要改變現(xiàn)有的住宅內(nèi)在運行系統(tǒng)。具體的設(shè)計原則可以表述為吸取技術(shù)美學(xué)的手法，體現(xiàn)各類住宅的特點，強調(diào)可識別性，利用太陽能構(gòu)件為建筑增加美學(xué)趣味。太陽熱水器一體化住宅設(shè)計應(yīng)考慮居住建筑特點如：平立面、結(jié)構(gòu)和造型較規(guī)整；房間的功能性較強；住宅造價大的限制。在設(shè)計中應(yīng)注意立面設(shè)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(yīng)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(jù)規(guī)劃中日照間距設(shè)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(cè)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(fù)安置可以形成有韻律感的連續(xù)立面。可結(jié)合住宅的屋頂、陽臺和遮陽板的位置設(shè)置集熱器，以其特有的韻律感形成太陽能建筑的標(biāo)志性外觀。在高層集合住宅中如果利用窗戶的不同構(gòu)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(jié)合為一體，帶保溫殼體的儲水箱安裝在上層陽臺的底部?；虿捎弥绷魇綗崴魍ㄟ^自來水的壓力將熱水壓入設(shè)在衛(wèi)生間、廚房等用水房間的保溫水箱內(nèi)。在陽臺安裝的熱水器應(yīng)考慮綜合陽臺欄板的功能，形成多功能建筑構(gòu)件，力求實現(xiàn)太陽能熱水器和建筑的完美結(jié)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?？捎糜谳^高緯度地區(qū)，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(tǒng)。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(nèi)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(jié)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(shè)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(zhì)，要考慮在集熱器上方加適當(dāng)?shù)谋Ｗo措施防止重物砸壞集熱器。

綜上所述，在我國集合住宅中發(fā)展和推廣太陽能利用勢在必行，建筑設(shè)計、規(guī)劃設(shè)計、建筑物理以及能源科技工作者應(yīng)進行跨學(xué)科的合作，更新設(shè)計理念、設(shè)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(gòu)件的研制，在建筑與太陽能利用一體化設(shè)計中做出更大貢獻。

結(jié)語

建筑業(yè)是重要的國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)之一，從節(jié)能、環(huán)保和改善人民生活條件等因素考慮，在公共建筑及住宅設(shè)計中采用太陽能提供生活熱水已是大勢所趨。太陽能系統(tǒng)與建筑的整合是多學(xué)科、多方面參與和合作的綜合性事業(yè)，需要太陽能技術(shù)專家、建筑師、建筑設(shè)備工程師等相關(guān)專業(yè)人士以及房地產(chǎn)開發(fā)商共同參與、共同努力、共同創(chuàng)造。太陽能熱水器的產(chǎn)品在保證功用性

能的前提下，應(yīng)該盡量做到模數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)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(gòu)件結(jié)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(huán)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(shè)計[J].工業(yè)建筑.2011（05）

[2]李卉.武漢市太陽能熱水系統(tǒng)優(yōu)化探討和設(shè)計參數(shù)的合理確定[D].武漢理工大學(xué) 2010

[3]何紅勝，劉崢嶸，劉漢彪.太陽能光伏發(fā)電與建筑一體化應(yīng)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(fā)展現(xiàn)狀——部分省市太陽能熱利用技術(shù)與建筑結(jié)合推廣應(yīng)用管理情況的調(diào)研[J].建設(shè)科技.2009（02）

[5]于一凡，許子羊，丁忠鑫.太陽能技術(shù)在住宅建筑中的應(yīng)用[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù).2009（10）