吳岳嘯

　　杭州市建筑設(shè)計研究院有限公司310000

　　摘要：太陽能熱利用技術(shù)是實(shí)施我國“節(jié)能降耗”戰(zhàn)略的重要途徑。本文主要簡單介紹了太陽能與建筑一體化的相關(guān)內(nèi)容，并論述了太陽能建筑一體化設(shè)計要點(diǎn)，最后提出了發(fā)展太陽能建筑一體化的對策。

　　關(guān)鍵詞：太陽能;建筑;一體化;設(shè)計

　　前言

　　為使太陽能熱水系統(tǒng)安全可靠、性能穩(wěn)定，且與建筑和周邊環(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一，就需要推廣建筑太陽能一體化施工。所謂建筑太陽能一體化施工，就是將太陽能的產(chǎn)品及構(gòu)件與建筑同步設(shè)計，同步施工，同步驗(yàn)收;并做到與建筑進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合。

　　1太陽能與建筑一體化簡介

　　太陽能與建筑一體化是指根據(jù)節(jié)能、環(huán)保、安全、美觀和經(jīng)濟(jì)適用的總體要求,將太陽能利用設(shè)施與建筑有機(jī)結(jié)合,利用太陽能集熱器替代屋頂覆蓋層、保溫層或獨(dú)立的構(gòu)架,實(shí)現(xiàn)與建筑的同步設(shè)計、同步施工、同步驗(yàn)收、同步后期管理,使其成為建筑有機(jī)組成部分的一種理念、一種設(shè)計、一種工程的總稱。既消除了太陽能對建筑物形象的影響,又避免了重復(fù)投資,降低了成本,是未來太陽能技術(shù)發(fā)展的方向。

　　目前,太陽能的利用越來越受到人們的關(guān)注和依賴,但太陽能供熱設(shè)備的非定常性,對氣候條件和輻射條件的依賴性等特點(diǎn),要求我們必須對建筑用能負(fù)荷進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測,才能夠在設(shè)備與建筑的匹配上作出設(shè)備投資和節(jié)能效益的最佳選擇。

　　2太陽能建筑一體化設(shè)計要點(diǎn)

　　2.1對方位的要求

　　太陽能建筑對方位的要求是為了使建筑物盡量多和快的得到太陽能輻射熱，在冬季太陽能輻射熱在9時~15時是全天輻射熱的90%左右，因此，在這段時間內(nèi)要保證足夠的日照時間是非常重要的，為了充分發(fā)揮太陽能輻射熱的效能，可根據(jù)太陽能建筑的特征進(jìn)行方位調(diào)整。例如，學(xué)校的教室上午希望室溫盡快上升，而夜間室內(nèi)無人，可將方位角南偏東5度~15度;住宅建筑由于夜間住人，下午盡量使太陽能輻射熱進(jìn)入室內(nèi)，可將方位角南偏西5度~15度。

　　2.2對建筑表面積和體型設(shè)計

　　從利用太陽能的角度考慮，應(yīng)使南墻面吸收較多的太陽能輻射熱，且盡可能的大于其它向外散失的熱量，以將這部分熱量用于補(bǔ)償建筑的凈負(fù)荷。如果我們使除南墻面之外的其它的熱工質(zhì)量是相同的，則不難看出，建筑的凈負(fù)荷是與面積的大小成正比的。因此，從節(jié)能建筑的角度考慮，對建筑節(jié)能的效果以外圍護(hù)結(jié)構(gòu)總面積越小越好這一標(biāo)準(zhǔn)來評價是不夠的，而應(yīng)以南墻面足夠大，其他外表面盡可能小為標(biāo)準(zhǔn)來評價，即表面面積系數(shù)(建筑物其它外表面面積之和與南墻面積之比)，這就是被動式太陽能建筑對圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積的要求。除此之外，還要用建筑物的表面面積系數(shù)來研究建筑體型對節(jié)能的影響，從獲得更多的太陽能輻射熱，降低能耗的觀點(diǎn)來看，長軸朝向東西的長方體體型最好，正方形次之，長軸朝向南北的長方體體型的建筑節(jié)能效果最差。

　　2.3對圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料和構(gòu)造設(shè)計

　　我國新節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能已做了明確的規(guī)定，這在進(jìn)行太陽能建筑設(shè)計時必須遵守，以保證太陽能的有效利用。太陽能建筑對圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料和構(gòu)造的要求，包括外墻與屋面的保溫方式、材料選擇、構(gòu)造做法要滿足熱工性能指標(biāo)及保證良好的保溫、蓄熱性能;由于窗戶的耗熱量與空氣滲透耗熱量相加約占房屋全部耗熱量的50%以上，是建筑節(jié)能的薄弱環(huán)節(jié)，要加強(qiáng)對門窗節(jié)能的綜合研究，使窗戶在墻面上盡可能成為得熱構(gòu)件;同時在嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)的采暖建筑中的地面也應(yīng)增加保溫措施。我國已興建的被動式太陽能建筑物結(jié)合地理位置、太陽能資源、建筑性質(zhì)、經(jīng)濟(jì)狀況等因素在上述幾方面都積累了經(jīng)驗(yàn)。

　　2.4對窗、墻面積比設(shè)計

　　太陽能建筑對窗、墻面積比的要求是一個綜合的問題，一要考慮窗戶的大小對直接集熱的影響;二要考慮窗戶既是得熱構(gòu)件，又是耗能的主要環(huán)節(jié);三要考慮窗間墻的大小、位置給墻體集熱、蓄熱帶來的影響。在被動式太陽能建筑中，居住建筑南向窗墻面積比一般在40%左右，比節(jié)能建筑標(biāo)準(zhǔn)的要求略有提高;學(xué)校建筑中考慮到早晨希望室內(nèi)提溫盡量快些，南向窗墻面積比在50%左右，對其它朝向的窗戶，應(yīng)在滿足房間光環(huán)境的要求下，適當(dāng)減少開窗面積并采取措施降低窗戶的傳熱系數(shù)、減少空氣滲透量、加強(qiáng)夜間的保溫等措施，以降低能耗。

　　2.5別墅設(shè)計

　　應(yīng)用在別墅中，則要充分考慮別墅太陽能集熱器同屋面采用的嵌入式安裝，在使其成為屋面有效組合一部分的前提下，實(shí)現(xiàn)一體化目標(biāo)。建筑處于水電安裝階段時，要實(shí)現(xiàn)太陽能熱水系統(tǒng)同建筑水電能夠同步安裝、同時竣工，從多個方面與層次保證太陽能熱水系統(tǒng)同建筑的一體化程度。

　　3發(fā)展太陽能建筑一體化的建議

　　3.1加大經(jīng)濟(jì)激勵力度

　　建議財政加大資金投入，制定鼓勵太陽能建筑應(yīng)用的優(yōu)惠政策，擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)激勵范圍，放大資金引導(dǎo)效應(yīng)。由于太陽能建筑一體化項(xiàng)目前期管理工作的范圍較廣，政策性較強(qiáng)，因此必須在遵從政府作為主導(dǎo)因素的基礎(chǔ)上，積極的調(diào)動地方政府進(jìn)行太陽能建筑一體化建設(shè)的參與性，從被動的支持變?yōu)橹鲃拥囊龑?dǎo)和支持。由政府領(lǐng)導(dǎo)和協(xié)調(diào)下進(jìn)行的太陽能建筑一體化項(xiàng)目能夠最大限度的克服困難，取得階段性的成就，因此獲得政府的理解和支持對太陽能建筑一體化建設(shè)而言至關(guān)重要。

　　3.2加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化體系的相關(guān)建設(shè)，不斷的完善標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

　　這就要求，在實(shí)際生活中應(yīng)該不斷的加強(qiáng)太陽能建筑一體化方面的標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)，要結(jié)合現(xiàn)實(shí)中對太陽能建筑一體化的具體需要，來提高相關(guān)方面的生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)的研究，再結(jié)合相配套的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范來促進(jìn)其應(yīng)用和推廣。當(dāng)前，需要修訂的規(guī)范包含以下幾個方面：太陽能熱水工程與建筑一體化驗(yàn)收規(guī)范、光伏建筑工程質(zhì)量檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)等。通過不斷的修訂標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的有效建設(shè)，能夠構(gòu)成一套完整的太陽能與建筑一體化的相關(guān)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

　　3.3提高太陽能產(chǎn)品的技術(shù)水平和適應(yīng)性

　　要加強(qiáng)科研攻關(guān)，解決產(chǎn)品中存在的檔次低、系統(tǒng)運(yùn)行可靠性差和使用操作復(fù)雜的技術(shù)難題。開發(fā)產(chǎn)品要充分考慮屋頂、陽臺和南立面等建筑部位的特點(diǎn)，同時增強(qiáng)產(chǎn)品的適應(yīng)性和通用性，并作到與電源或其它熱源相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動化、智能化運(yùn)行。

　　3.4制定優(yōu)惠政策調(diào)動各方面的積極性

　　利用太陽能是實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能目標(biāo)的主要措施之一，必將有效降低建筑能耗指標(biāo)，為社會帶來顯著的經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)保效益。因此，政府應(yīng)鼓勵在建筑物上安裝太陽能產(chǎn)品的優(yōu)惠政策，調(diào)動社會各界利用太陽能產(chǎn)品的積極性。

　　3.5提高技術(shù)科研發(fā)展力度

　　這就需要國家和政府相關(guān)部門加大對太陽能光熱與光伏技術(shù)的研究和發(fā)展，從而促進(jìn)產(chǎn)品與技術(shù)的品牌升級，進(jìn)而真正的融合太陽能建筑一體化。結(jié)合當(dāng)前情況，國內(nèi)目前的太陽能建筑一體化建設(shè)，存在著只重視引進(jìn)，自主創(chuàng)新能力不夠的局面，而從技術(shù)角度而言，當(dāng)前太陽能建筑最大限制因素就是無法有效的實(shí)現(xiàn)電池和建筑結(jié)合的安全性與散熱性。針對這種情況，我國應(yīng)該成立與組織相關(guān)光伏產(chǎn)業(yè)機(jī)電設(shè)備制造等產(chǎn)業(yè)，緊密協(xié)調(diào)和配合，與此同時還要走出國門，積極引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)。

　　3.6不斷的加強(qiáng)人才建設(shè)

　　當(dāng)前國家相關(guān)部門和政府一方面要加太陽能建筑產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)創(chuàng)新力度，另一方面要多培養(yǎng)相適應(yīng)的建筑設(shè)計人才。不斷的提高專業(yè)人員的專業(yè)素質(zhì)，才能夠有效的促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

　　總之，我國太陽能資源豐富，開發(fā)利用太陽能是提高可再生能源應(yīng)用比重、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的重要抓手。推動太陽能與建筑一體化的應(yīng)用，將有效促進(jìn)我國太陽能產(chǎn)業(yè)健康和發(fā)展。

　　參考文獻(xiàn)：

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