浅议太阳能太阳能建筑一体化设计学位

论文导读：
摘要：太阳能作为一种免费、清洁的能源, 太阳能与建筑的结合也在建筑中尤其是住宅建设中越发显现其不可替代的地位, 并成为住宅建设中的一个最新亮点。本文探讨了太阳能建筑一体化设计。
关键词：太阳能；特点；意义；建筑一体化设计
在环境破坏日益严重和能源危机的今天, 如何开发利用环保节能的建筑配套成品就成了焦点话题。一直以来, 太阳能等可再生能源在建筑技术上的完美应用都是企业不懈的追求, 太阳能与建筑结合创造的低能耗高舒适度的健康居住环境, 可以让生活更自然更环保, 对实现可持续发展具有重大意义。

一、 太阳能资源的特点

1．太阳能的广泛性
太阳辐射到处皆是，就地可用，可以算是取之不尽、用之不竭的能源，这对于山区、沙漠、海岛等交通不便及偏僻地区:更显示出它的优越性，人们只要一次投资建设好之后，平时的维护费用远比其它能源小。
2．太阳能利用的持久性
太阳能是人类可以利用的最丰富的能源。太阳不断地发生核变反应，向外辐射能量，同时其质量不断亏损。据估算，太阳的寿命约 600 亿年，而地球寿命约为 50 亿年，因此，可以说太阳能是用之不竭的，相对于只有数千年文明史的人类社会和更短时间人类使用矿物燃料的历史，太阳能利用更具永恒性。
3．太阳能的清洁性
化石能源在燃烧时会放出大量气体，核燃料上作时要排出放射性废料，都会使环境受到污染。利用太阳能可以大大减少环境污染，因此人们称太阳能为清洁能源。
4．太阳能的分散性
太阳辐射尽管波及全球，但每单位面积上的入射功率却很小，因此要得到较大的利用效率，就必须要有较大的受光面积，这就要涉及到设备、材料、结构、占用土地等的费用问题，口前投资要比其它能源高得多。
5．太阳能的间歇性
太阳的高度角在一日内及一年内不断变化，且与地面的纬度有关，即使没有气象的变化，太阳辐射的变化己相当大。以一地而论，一天二十四小时内太阳辐照度变化很大，再加上气象变化：如阴雨天、云量变化，日照则更少，因此太阳能的可用量是很不稳定的，也就是说随机性很大。

二、太阳能建筑一体化的基本概念

所谓建筑与太阳能技术一体化不是简单的‘相加’，而是要通过‘相加’整合出一个崭新的答案。也就是说建筑应该从设计一开始的时候，就要将太阳能系统包含的所有内容作为建筑不可或缺的设计元素加以考虑，巧妙地将太阳能系统的各个部件融入建筑之中“相加”设计，使太阳能系统成为建筑不可分割的一部分，而不是让太阳能系统成为建筑的附加构件。真正的太阳能技术与建筑一体化是指太阳能产品及构件在建筑上的应用，并做到与建筑设计进行有机的结合。

三、太阳能建筑一体化设计的意义

建筑是一个完整的统一体，要将太阳能技术融入到建筑设计中，同时继续保持建筑的文化特征，就应该从技术和美学两方面入手，使建筑设计与太阳能技术有机结合，即“一体化设计”，将太阳能系统包含的所有内容作为建筑不可或缺的设计元素加以考虑，巧妙的将太阳能系统的各个部件融入建筑之中，“相加”设计，统一施工，使太阳能系统成为建筑不可分割的一部分。经过一体化设计的太阳能利用方案，具有以下优点：

1、可以有效利用太阳能，降低建筑用能成本。

2、建筑使用功能与太阳能设施（如热水器）有机的结合在一起，形成多功能建筑构件，巧妙高效地利用了空间。
3、由于经过综合考虑，建筑构件和设备全面协同，所以构造更为合理，有利于保证整体质量，并减轻了建筑负荷，从而降低了建筑总造价。
4、有利于形成建筑外观的和谐统

一、特别是在集合住宅这类多用户使用的建筑中，改变了个体使用者“各自为政”的局面。

5、同步施工，一次安装到位，避免后期改造工程对用户生活造成的不便以及对建筑已有结构的损害。

四、太阳能建筑一体化设计

1、太阳能热水器建筑一体化设计

建筑是一个复杂系统、一个完整的统一体, 而太阳能热水器产品是作为一个后置设备在建筑上安装和使用,必然会对完整的建筑形象和构件造成损害。因此要解决这个矛盾就是要明确太阳能热水器的发展必须以建筑为“载体”,并与“载体”有机融合。将其作为建筑的一个组成部分、一个建筑构件进行设计,才能是建筑设计与太阳能技术有机结合,即与建筑一体化设计。
（1）居住建筑;
(a)太阳能热水器在建筑设计中应统一考虑,有效利用屋面、墙面、阳台栏板,合理安排管线,充分发挥设备功效,是太阳能集热器与屋面形成一个整体, 成为建筑的一个有机组成部分; 在不影响建筑风格的基础上,尽量采用坡屋面设计,这样屋面和集热器容易结合成一体, 也可以增加集热面积。
(b)应尽量采用水箱和集热器分开的分体式系统。集热器与屋面结合,可以利用坡屋顶形式形成的三角行空间作为设备间,安置水箱和循环泵等设备, 这样可以减少管路的长度,减少热损失,同时使整个系统处于隐蔽环境,对建筑外观没有任何影响。
(c)在居住建筑中,要摒弃每家一套热水器的安装方式, 改用集中式热水系统供水,每户安装热水表进行计量收费。
(d)建议使用的集热器尺寸为900mmx600mm或900mmx800mm,从而使其在层高为2.8~3.0m的多、高层住宅建筑中达到统一化; 太阳能集热器可作为建筑构件进行设计, 即同其他建筑构件一样编制相应的建筑安装标准图, 制定相应的质量验收标准,同时系统应具备化整为零的能力,方便施工与维修。
(e)由于太阳方位的变化,可设置智能化液压支杆, 使太阳能集热器与太阳光线保持垂直。
(2)公共建筑
在公共建筑中集热器铺设面积往往较大,需要兼顾美观与效率的统一。结合公共建筑的造型和特点,实现集热器的构件化主要应考虑以下几个方面;
(a)与屋面飘板相结合;虽然存在一定的热量损失, 但为以后的安装检修都带来了方便。在许多建筑中本来设计了装饰性飘板,为纯装饰物注入了实用价值,添加了较高的技术含量,一举两得。
(b)与女儿墙相结合;在建筑设计时,应该考虑集热器的外观, 与建筑立面整体效果的搭配。可以依据立面形式决定真空管水平或者垂直放置,然后选择适当的热水系统。
(c)与装饰百叶相结合;如果对这种太阳能集热系统进行研究推广,不但适用于多层,在中高层建筑中也可以广泛运用。既能够兼顾百叶的美观, 又不妨碍其正常的工作。
综上所述, 如果能在安装太阳能热水器时考虑建筑一体化, 不但可以提高建筑与设备的整体质量,减少荷载和材料用量,而且可以降低综合成本, 提供构造的合理性。

2、建筑与太阳能光电利用的一体化设计

光电主要体现在住宅的光电转换、照明上。太阳能光伏建筑一体化B PV(Bu rIding Inteq rated Photovoltaics)，是应用太阳能发电的一种新概念，简单地讲就是将太阳能光伏发电方阵安装在建筑的维护结构外表面来提供电力。由于光伏方阵与建筑的结合不占用额外的地面空间，是光伏发电系统在城市中广泛应用的最佳安装方式，因而倍受关注。
根据光伏方阵与建筑结合形式的不同，BIPV 可分为两大类：一类是光伏方阵与建筑的结合。将光伏方阵依附于建筑物上，建筑物作为光伏方阵载体，起支承作用。另一类是光伏方阵与建筑的集成。光伏组件以一种建筑材料的形式出现，光伏方阵成为建筑不可分割的一部分。如光电瓦屋顶、光电幕墙和光电采光顶等。

3、建筑中可控自然光的一体化设计

日光照论文导读：
明技术就是直接将室外日光引入室内作为采光光源，从而减少人工照明。自然采光不仅替代部分人工照明从而节约了大量常规能源的消耗，还可以为办公建筑提供一个健康、高效的工作环境。随着科技的发展，现已发明了很多可自动进行调节的日光照明技术。例如利用光导管将太阳光导入到室内进行采光，可以有效地减少白天建筑物对人工照明能源的消耗。在考虑对地下室的采光设计时，主要采用的是屋顶太阳能收集、地下太阳能通发散的方法，主要有两种方式：一种是反射式采光机+ 平面镜反射传输。另一种采用的是名为“向日葵”的集光机，即透射式采光机+ 光导纤维传输的可控采光方式。
综上所述，随着经济建设的发展, 如何为消费者创造经济节能、绿色环保的条件, 给我们每一个设计者提出了更高、更紧迫的要求, 让我们充分发挥主力军的优势和作用, 为提高太阳能集中供热与建筑一体化在建筑领域中广泛应用, 与各界共同努力, 携手奋进。
参加文献：
张程,黄惟,郑新风.太阳能热水系统与高层住宅建筑一体化设计实例解析——以“景城御琴湾”小区为例[J]. 华中建筑. 2010(04)
李慧敏,孙培军,俞彤霖.太阳能与建筑结摘自：毕业论文结论怎么写www.7ctime.com
合的发展及新技术应用[J]. 建设科技. 2008(10)
[3] 徐浩.太阳能利用与建筑一体化设计研究[J]. 中国住宅设施. 2011(04)
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