張建禮

【摘要】通過(guò)分析太陽(yáng)能在建筑中的利用所涉及的技術(shù)，聯(lián)系建筑設(shè)計(jì)中所需考慮的因素尋找二者之間的契合點(diǎn)；從太陽(yáng)能建筑發(fā)展的幾個(gè)階段過(guò)程中技術(shù)的進(jìn)步來(lái)探討未來(lái)太陽(yáng)能與建筑一體化的前景。

【關(guān)鍵詞】建筑設(shè)計(jì)；太陽(yáng)能；一體化；節(jié)能

現(xiàn)代太陽(yáng)能建筑的定義主要基于建筑運(yùn)營(yíng)中如何充分利用太陽(yáng)能，突出太陽(yáng)能等可再生能源的建筑利用，以及對(duì)降低建筑使用能耗和營(yíng)造健康室內(nèi)環(huán)境的貢獻(xiàn)。與綠色建筑、可持續(xù)建筑并不矛盾，他們更強(qiáng)調(diào)建筑全生命周期中的資源循壞、與自然的和諧共生等；從這里可以看出，太陽(yáng)能建筑不是指那些簡(jiǎn)單的利用太陽(yáng)能設(shè)施的建筑；而是反映了一個(gè)基于生態(tài)設(shè)計(jì)綜合利用的建筑理念。與這里要探討的太陽(yáng)能建筑一體化也存在概念上的差異；以下將進(jìn)行具體的分析：

1.住宅節(jié)能設(shè)計(jì)的利用

1.1.提高密閉性。提高密閉性，就是盡量減少墻壁、天井及地面上的各種構(gòu)配件和建材之間的縫隙，最大限度減少室內(nèi)外冷熱空氣的對(duì)流。密閉性不好即使施加保溫材料也無(wú)法達(dá)到節(jié)能的效果。但是密閉性好的住宅必須設(shè)置換氣口，定期進(jìn)行換氣。

1.2 提高保溫性。提高保溫性就是通過(guò)保溫材料、保溫構(gòu)配件及嚴(yán)格的施工標(biāo)準(zhǔn)等減少室內(nèi)熱損失。目前，采用外保溫是提高住宅保溫性能的最為有效的做法。外保溫與傳統(tǒng)的保溫方法不同，是采用保溫材料將室內(nèi)空間完全覆蓋起來(lái)，不留絲毫縫隙。

1.3 多種能源組合利用。即除普通電源外，還可以通過(guò)利用太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)帷⑷剂想姵丶案鞣N余熱，降低石化能源消耗。

1.4 立體綠化。立體綠化就是盡量增加建筑物可以綠化的空間，通過(guò)植物吸收太陽(yáng)熱能，降低建筑物表面的溫度。一般包括庭院、陽(yáng)臺(tái)、墻壁及屋面的綠化。

2. 我國(guó)利用太陽(yáng)能的情況

我國(guó)有著豐富的太陽(yáng)能資源，每年獲得的太陽(yáng)能約為3.6×1022J，相當(dāng)于1.2萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值[1]。約占全國(guó)國(guó)土面積的2/3的地區(qū)年平均輻射總量在3340～8400MJ/m2，年日照時(shí)數(shù)在2200h，相當(dāng)于110～280kg標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值[2]。我國(guó)從70年代就開(kāi)始了太陽(yáng)能利用方面的研究，經(jīng)過(guò)30年來(lái)的不懈努力，現(xiàn)已在太陽(yáng)能利用和推廣方面已經(jīng)取得了一定的成績(jī)，尤其在太陽(yáng)能熱水器方面取得了一大批科研成果。但我國(guó)的太陽(yáng)能利用技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在很大的差距，例如我國(guó)目前對(duì)太陽(yáng)能在建筑中有效地利用還是探索階段，不僅利用方式單一并且在與建筑一體化方面顯得尤為落后。因此我國(guó)在太陽(yáng)能技術(shù)的實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、先進(jìn)性、可操作性等方面都有很多值得進(jìn)一步研究的地方。

從上世紀(jì)九十年代左右，到本世紀(jì)2008年以前這段時(shí)間，這里不妨稱之為一體化前期，太陽(yáng)能技術(shù)在建筑上的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在太陽(yáng)能設(shè)備（主要是太陽(yáng)能熱水器）的安裝和使用。這階段普通建筑太陽(yáng)能的利用尚未從建筑設(shè)計(jì)階段開(kāi)始考慮，只是太陽(yáng)能設(shè)施對(duì)建筑的簡(jiǎn)單相加，因而缺乏系統(tǒng)的規(guī)劃和相對(duì)合理的布局；有時(shí)多由業(yè)主自發(fā)安裝使用，容易造成損壞建筑結(jié)構(gòu)的諸多隱患；同時(shí)對(duì)建筑外觀形象產(chǎn)生不良作用，進(jìn)而影響到城市景觀效果；由于非統(tǒng)一使用也會(huì)造成物業(yè)管理上的不便。

在這期間，人們逐漸意識(shí)到太陽(yáng)能的利用也可以集約化，上規(guī)模的實(shí)施，統(tǒng)一的進(jìn)行管理；房產(chǎn)商開(kāi)始嘗試太陽(yáng)能工程化運(yùn)作，與建筑結(jié)合的分體太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)面世，并且出臺(tái)相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；由此太陽(yáng)能與建筑一體化概念初步形成，并成為項(xiàng)目建設(shè)熱點(diǎn)。

太陽(yáng)能與建筑一體化時(shí)代的到來(lái)在某種程度上依賴于一體化前期太陽(yáng)能產(chǎn)品技術(shù)的日趨成熟，以及太陽(yáng)能技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的相對(duì)完善。

考慮到建筑在設(shè)計(jì)上要有利于收集利用太陽(yáng)能，同時(shí)兼顧建筑的美觀性、實(shí)用性與經(jīng)濟(jì)性，本文提出如下的太陽(yáng)能利用與建筑一體化的新構(gòu)想：在建筑物的南向及東西兩向等接受太陽(yáng)能較好的外表面墻體護(hù)圍結(jié)構(gòu)上采用與太陽(yáng)墻、光伏組件的一體化設(shè)計(jì)；在建筑物的北向等接受太陽(yáng)能較少的外表面墻體護(hù)圍結(jié)構(gòu)上采用保溫墻體設(shè)計(jì)；在建筑的頂部采用建筑造型構(gòu)件與太陽(yáng)能熱泵低溫集熱技術(shù)相結(jié)合的手法，把金屬流道的太陽(yáng)能熱管模塊化集熱器做成合適的造型，并涂成與建筑頂面顏色相協(xié)調(diào)的顏色安插在建筑頂部預(yù)先留有空位和預(yù)埋好相應(yīng)管道的構(gòu)件中；在建筑的供熱、制冷及供應(yīng)熱水方面采用分體式太陽(yáng)能熱泵吸收式中央空調(diào)系統(tǒng)，從而在提供生活用熱水的同時(shí)兼顧空調(diào)采暖和制冷；以太陽(yáng)能為主，燃?xì)饣螂娏檩o的集中供能方式。這樣以來(lái)就實(shí)現(xiàn)了被動(dòng)式與主動(dòng)式相結(jié)合，多途徑多層次的太陽(yáng)能多元化收集與利用。

3.一體化時(shí)代，太陽(yáng)能建筑的實(shí)施和運(yùn)作

3.1 功能要求；一體化時(shí)代建筑設(shè)計(jì)的理念仍當(dāng)是以人為本的，在滿足人們生活方式的前提下，它還應(yīng)該具備高效率，高舒適度，智能化，可靠性等諸多優(yōu)點(diǎn)；

3.2 產(chǎn)品的要求；基于建筑功能的要求，太陽(yáng)能技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)能與建筑產(chǎn)品對(duì)接，要求集成化、標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化；

3.3 項(xiàng)目運(yùn)作模式；貫穿于項(xiàng)目建設(shè)的全過(guò)程，從項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段即開(kāi)始介入，與建筑同步施工，制定統(tǒng)一的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，納入規(guī)范化項(xiàng)目后期管理過(guò)程；其實(shí)施要求產(chǎn)業(yè)化、部品化。

4. 建筑設(shè)計(jì)要求

從建筑設(shè)計(jì)角度講，太陽(yáng)能技術(shù)的利用勢(shì)必對(duì)建筑設(shè)計(jì)產(chǎn)生一定的影響，其對(duì)建筑設(shè)計(jì)的要求，從節(jié)能方面來(lái)說(shuō)，首先建筑的平面和體型設(shè)計(jì)要合理，在平面設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到建筑的采暖、降溫、采光等多方面的要求。其次要有熱工性能良好的圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，加強(qiáng)建筑的保溫隔熱，這是現(xiàn)代建筑充分利用太陽(yáng)能的前提條件，同時(shí)也有利于創(chuàng)造舒適健康的室內(nèi)熱環(huán)境。建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)又包括以下幾點(diǎn)：

4.1 合理的門(mén)窗設(shè)計(jì)

具體措施有增加窗戶的氣密性；減少傳熱量；設(shè)置遮陽(yáng)構(gòu)件；控制各立面的窗墻面積比，確定門(mén)窗的最佳位置、尺寸和形式；在建筑的主要出入口設(shè)置門(mén)斗等等。

4.2 外墻外保溫隔熱設(shè)計(jì)

外墻外保溫技術(shù)的使用需要注意如下幾點(diǎn)：保護(hù)主體結(jié)構(gòu)，延長(zhǎng)使用壽命；適用范圍廣，技術(shù)含量高；保溫效果明顯；有利于室溫保持穩(wěn)定；墻體潮濕情況得到改善；增加房屋使用面積等。

4.3 屋面保溫隔熱設(shè)計(jì)

屋面保溫層設(shè)計(jì)應(yīng)注意不宜選擇松散密度較大、導(dǎo)熱系數(shù)較高的保溫材料，也不宜選擇吸水率大的材料。當(dāng)與太陽(yáng)能設(shè)備構(gòu)件綜合考慮時(shí)，尤其應(yīng)當(dāng)妥善處理好防水的問(wèn)題，做到不滲漏，不潮濕。

5.太陽(yáng)能與建筑一體化時(shí)代

在太陽(yáng)能與建筑一體化時(shí)代，太陽(yáng)能技術(shù)體現(xiàn)在建筑上不僅僅是一種設(shè)備體量，更是建筑構(gòu)件的一部分，也是建筑設(shè)計(jì)理念的支持和組成部分，很大程度上決定了建筑設(shè)計(jì)的取向，從某種程度上注入更新了以往的功能結(jié)構(gòu)體系和建筑造型手法。其對(duì)設(shè)計(jì)師的要求是，建筑規(guī)劃的良好把控能力，太陽(yáng)能利用技術(shù)的了解和掌握，專業(yè)配合的協(xié)調(diào)性要求加大，工程設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度提升等等。

這時(shí)期太陽(yáng)能的利用將貫穿到設(shè)計(jì)領(lǐng)域的方方面面，從規(guī)劃，到建筑、景觀都將引入太陽(yáng)能技術(shù)的理念，整體規(guī)劃，通盤(pán)考慮猶顯必要，設(shè)計(jì)觀念的變化必將引起設(shè)計(jì)方法的變化；節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施從另一方面為太陽(yáng)能建筑設(shè)計(jì)提供了一個(gè)量化參考標(biāo)準(zhǔn)；用發(fā)展的眼光看，建筑智能化時(shí)代的到來(lái)同太陽(yáng)能技術(shù)的利用交相輝映，生態(tài)化的設(shè)計(jì)理念使得人們的生活環(huán)境更有層次和質(zhì)感，可持續(xù)發(fā)展的理念在太陽(yáng)能與建筑一體化時(shí)代仍然起著重要的導(dǎo)向作用。

6.結(jié)語(yǔ)

太陽(yáng)能利用的城市化進(jìn)程的到來(lái)，將帶來(lái)建筑相關(guān)產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)，從社會(huì)層面上會(huì)帶來(lái)諸多影響，對(duì)人們生活習(xí)慣甚或產(chǎn)生某些變化；所有種種，只有通過(guò)科學(xué)的論證，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)才能使人們利用太陽(yáng)能來(lái)提高生活質(zhì)量的美好愿望得以充分實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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