葉麗宜

摘要：介紹了我國(guó)當(dāng)前節(jié)能降耗、可持續(xù)發(fā)展背景下太陽(yáng)能技術(shù)在住宅建筑中的應(yīng)用情況，詳細(xì)分析了被動(dòng)式太陽(yáng)能建筑的特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)，并進(jìn)行了施工應(yīng)用方面的具體闡述，為被動(dòng)式太陽(yáng)能應(yīng)用方案在民用建筑節(jié)能中的實(shí)施提供了一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能；被動(dòng)式太陽(yáng)能建筑；民用建筑；施工應(yīng)用

當(dāng)前我國(guó)正處于快速城鎮(zhèn)化階段，居民消費(fèi)結(jié)構(gòu)不斷升級(jí)，建筑的能源消耗急劇增加。但近年來(lái)，在煤和石油等自然資源的可開(kāi)采量日漸見(jiàn)底和生態(tài)環(huán)境日益惡化這兩大危機(jī)的夾擊下，降低建筑能耗不僅意味著節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境，更有利于子孫后代的可持續(xù)發(fā)展。建筑節(jié)能早已成為建筑學(xué)界的研究熱點(diǎn)，在各種節(jié)能型建筑中，太陽(yáng)能建筑是一種常見(jiàn)的型式。太陽(yáng)能是一種清潔可再生能源，用太陽(yáng)能來(lái)替代常規(guī)能源在建筑中的綜合利用，這就是太陽(yáng)能建筑。采用太陽(yáng)能建筑不僅可以有效解決傳統(tǒng)采暖方式中能耗大、能源利用率低的問(wèn)題，而且可改變目前我國(guó)城鎮(zhèn)以熱水和蒸汽為熱媒的供暖方式。

目前我國(guó)的太陽(yáng)能應(yīng)用與建筑有機(jī)結(jié)合的理論與施工實(shí)踐大都仍處于探索階段，以往建成的太陽(yáng)能建筑大多位于農(nóng)村地區(qū)，或是城市中較少數(shù)的試驗(yàn)性建筑。對(duì)于目前快速城市化進(jìn)程中大量民用建筑的太陽(yáng)能應(yīng)用，還缺乏相應(yīng)的理論及較為成功的范例]。太陽(yáng)能技術(shù)在民用建筑節(jié)能中的應(yīng)用可大致分為被動(dòng)式太陽(yáng)能建筑和主動(dòng)式太陽(yáng)能建筑兩大類(lèi)。被動(dòng)式太陽(yáng)能建筑指的是基礎(chǔ)的太陽(yáng)能利用，一般是通過(guò)建筑物合理的朝向、構(gòu)造以及建材的運(yùn)用來(lái)利用熱輻射；主動(dòng)式太陽(yáng)能建筑則是運(yùn)用光熱、光電等可控技術(shù)利用太陽(yáng)能資源，其代表是人們熟悉的家用太陽(yáng)能熱水器。

以下將探討以下被動(dòng)式太陽(yáng)能建筑的施工應(yīng)用，主要采用各種結(jié)構(gòu)的優(yōu)化以及簡(jiǎn)易的附加設(shè)施來(lái)來(lái)充分利用太陽(yáng)能，其成本低，實(shí)施簡(jiǎn)單，但可大大提高人們生活空間的舒適度。

一、被動(dòng)式太陽(yáng)能建筑

被動(dòng)式太陽(yáng)能建筑是指利用建筑本身作為集熱裝置，依靠建筑方位的合理布置，以自然熱交換的方式（傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射）使建筑達(dá)到采暖和降溫目的的建筑。

被動(dòng)式太陽(yáng)能建筑在建筑物上采取技術(shù)措施，而無(wú)須機(jī)械動(dòng)力（有時(shí)需要借助換氣風(fēng)扇加強(qiáng)熱量交換），利用太陽(yáng)能進(jìn)行采暖，它既不需要太陽(yáng)集熱器，也不需要水泵或風(fēng)機(jī)等機(jī)械設(shè)備，只是通過(guò)合理布置建筑物的方位，改善窗、墻、屋頂?shù)冉ㄖ飿?gòu)造，合理利用建筑材料的熱工性能，以自然熱交換的方式使建筑物盡可能多地吸收和儲(chǔ)存熱量，以達(dá)到采暖的目的。被動(dòng)式太陽(yáng)房構(gòu)造簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉，是太陽(yáng)能熱利用技術(shù)在建筑中應(yīng)用的一個(gè)重要方面。被動(dòng)式太陽(yáng)能溫室（采暖房）的一般結(jié)構(gòu)主要包括溫室、采暖房、蓄熱層和圍護(hù)結(jié)構(gòu)。溫室在采暖房的南面，頂部向南傾斜。溫室和采暖房的隔墻上下端設(shè)有通風(fēng)口，溫室側(cè)隔墻表面對(duì)太陽(yáng)光的吸收率較大，隔墻內(nèi)為保溫材料。溫室頂部和東面、西面、南面為透明玻璃結(jié)構(gòu)。溫室及采暖房底部為蓄熱床，充填巖石等蓄熱介質(zhì)。

二、民用建筑被動(dòng)式太陽(yáng)能利用的施工應(yīng)用

1、墻體的施工與改造

為了提高建筑內(nèi)部的舒適度，通常要求夏季盡可能減少太陽(yáng)輻射和從室外傳入的熱量，冬季則要盡量減少室內(nèi)熱量的損失。在這方面隔熱是最有效的方法，此外，為了減少輔助性采暖和制冷時(shí)的能源消耗量，隔熱也是不可缺少的，但是，過(guò)于強(qiáng)調(diào)高度隔熱在夏天也會(huì)助長(zhǎng)炎熱程度。強(qiáng)化隔熱的做法，不僅可阻擋熱從室外進(jìn)入室內(nèi)，同時(shí)也阻止了熱從室內(nèi)向室外散發(fā)。也就是說(shuō)，夏季從窗戶進(jìn)入不必要的太陽(yáng)輻射熱和室內(nèi)產(chǎn)生的熱多時(shí)，如果不進(jìn)行有效而充分的排熱，隔熱就會(huì)使得室內(nèi)環(huán)境更加糟糕。在這種情況下，就可設(shè)置可調(diào)節(jié)的遮陽(yáng)裝置，夏季通風(fēng)口打開(kāi)，加強(qiáng)通風(fēng)，不使熱滯留在室內(nèi)就可以改善室內(nèi)環(huán)境，冬季，通風(fēng)口關(guān)閉，隔柵與墻體之間的空氣層減緩熱量的散失。在可調(diào)節(jié)的遮陽(yáng)裝置中，活動(dòng)式遮陽(yáng)板將成為首選。在被動(dòng)式太陽(yáng)房系統(tǒng)中，配合使用可開(kāi)啟式遮陽(yáng)板將可最大限度地利用夏熱冬冷地區(qū)的太陽(yáng)能資源?；顒?dòng)遮陽(yáng)扳和墻體組合起來(lái)就是一種雙層墻。如圖1，夏季的白天，關(guān)閉通氣隔柵，反射太陽(yáng)光，同時(shí)利用空氣層的內(nèi)的空氣對(duì)流向外排熱；夏季的夜晚，打開(kāi)通氣隔柵，使墻體中的熱向室外空氣散發(fā)。另一方面，寒冷的冬季，白天打開(kāi)通氣隔柵，利用太陽(yáng)光蓄熱；夜間則關(guān)閉通氣隔柵，形成空氣層，防止熱量向室外的二次輻射。

太陽(yáng)墻（SolarWall）是太陽(yáng)能熱利用中的一種新型采暖技術(shù)。它與建筑結(jié)構(gòu)融為一體，能夠做到高效采暖、有效通風(fēng)，很好的解決了太陽(yáng)能建筑設(shè)計(jì)一體化的問(wèn)題。太陽(yáng)墻系統(tǒng)由集熱和氣流輸送兩部分系統(tǒng)組成。鋼制或鋁制的深色太陽(yáng)墻板材覆于建筑南向，或東西外墻的外側(cè)，板上開(kāi)有小孔。太陽(yáng)墻板與墻體的間距一般在200mm左右，形成的空腔與建筑內(nèi)部通風(fēng)系統(tǒng)的管道相連，管道中設(shè)置換氣風(fēng)扇，用于推動(dòng)空腔內(nèi)的空氣與室內(nèi)空氣之間的能量交換。夏季，換氣風(fēng)扇關(guān)閉，室外熱空氣可從太陽(yáng)墻板底部及孔洞進(jìn)入，從上部和周?chē)目锥戳鞒?，太?yáng)輻射和室外的熱量不會(huì)進(jìn)入室內(nèi)。冬季，白天室外空氣通過(guò)小孔進(jìn)入空腔，在流動(dòng)過(guò)程中獲得板材吸收的太陽(yáng)輻射能后，進(jìn)入建筑物的通風(fēng)系統(tǒng)，然后由管道分配輸送到各層空間。板材底部不密封，受熱壓作用保持了太陽(yáng)墻內(nèi)腔的干燥，同時(shí)起到排水作用。夜晚，墻體向外散失的熱量被空腔內(nèi)的空氣吸收，在風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下被重新帶回室內(nèi)。這樣既保持了室內(nèi)外空氣的流動(dòng)，又補(bǔ)充了室內(nèi)的熱量，使墻體起到了熱交換器的作用。太陽(yáng)墻采用多孔波形金屬板集熱，并與換氣風(fēng)扇結(jié)合，與用傳統(tǒng)的被動(dòng)式玻璃集熱的做法相比，具有熱效率高、通風(fēng)好的優(yōu)勢(shì)，可以廣泛應(yīng)用在工業(yè)、商業(yè)、居住、辦公、學(xué)校、軍用建筑及倉(cāng)庫(kù)等各類(lèi)建筑上，是一項(xiàng)值得推廣的太陽(yáng)能熱利用技術(shù)。