劉芳

在未來的世界，煙囪林立和馬達(dá)轟鳴將不再是對城市的贊美詩。那時候，人們的起居環(huán)境將沒有城市的喧囂和“三廢”的污染，霧霾也將成為過去；那時候，花香鳥語，一派寧靜，人們將住進(jìn)理想的太陽能房屋……

被風(fēng)“旋轉(zhuǎn)”起來的房子

美國洛杉磯建筑師邁克爾.伽特澤，在建筑界是一個喜歡標(biāo)新立異的人。當(dāng)然，這些標(biāo)新立異是在太陽能房最基本的要素上進(jìn)行想象并得以實現(xiàn)的。我們一起來瞧瞧他奇特的太陽能房屋設(shè)計：會旋轉(zhuǎn)的風(fēng)力公寓，不封口的大涼棚，大型號角房……一句話，利用太陽能和風(fēng)能，綠色環(huán)保又藝術(shù)。

旋轉(zhuǎn)式太陽能住宅

一圈圈，一層層，大窟窿小眼兒的，猛一看，還以為是科學(xué)家新發(fā)明的機(jī)器人呢！這樣的房子看起來像是用來欣賞的，而不是用來住人的。不過，大家還是放心吧，作為建筑師的邁克爾自然不會設(shè)計出不能住人的房子。

這個房子由八個扇形外墻相互疊加，可以圍繞著中央的支撐柱旋轉(zhuǎn)。外墻是一種百葉窗式的結(jié)構(gòu)，打開時可以透光，封閉時可以遮風(fēng)擋雨。在天氣好的白天或夜晚，扇形外墻在底座電機(jī)的帶動下，可以完全或部分疊加在一起，形成一個開放式或半開放式的亭子，住戶可以充分享受陽光和清新的空氣。當(dāng)遇上風(fēng)雨天或炎炎烈日時，扇形外墻可以圍成一圈兒，這時住戶就會擁有一個全封閉、安全而完整的家。

曲折外墻住宅

怎么看，這都不像是座房子，更像是扣著的大型號角。它的奧秘究竟在哪兒呢？原來，這個房子是由一些部件搭建起來的，要是搬家的話，就方便多了?？磥硎桥R時建筑，那如果暴風(fēng)雨來臨時，會不會瞬間散架？哪能呢，這種曲折的外墻設(shè)計至少可以抵御七級左右的大風(fēng)。另外，它還能增加太陽照射的面積，讓房子內(nèi)即使是在冬天，也溫暖無比。如果在曲折的外墻上貼上太陽能電池板，就可以在夏天給房子降溫，還能滿足日常生活的用電需求，真是一舉兩得。

風(fēng)涼大棚

看到這建筑，人們不禁要問：它是特意為風(fēng)沙大的地區(qū)設(shè)計的嗎？兩邊不封口，風(fēng)不會往里灌、沙不會往里鉆嗎？這個擔(dān)心真是多余的。因為大棚的屋頂上布滿了渦輪風(fēng)扇，這些風(fēng)扇可以吸收四周吹來的風(fēng)，并用這些風(fēng)力來發(fā)電。因此，無論風(fēng)沙有多大，無論太陽有多毒，只要進(jìn)入這個大棚，你就安全了。不僅如此，風(fēng)涼大棚還可以為附近的居民提供電能。如果再給大棚配備一些插座，行人就可以在里面為自己隨身攜帶的小電器充電啦！

風(fēng)力旋轉(zhuǎn)公寓

看來看去，就數(shù)這風(fēng)力旋轉(zhuǎn)公寓更像房子，而且很漂亮！怎么上面幾層都在動，就像一個大風(fēng)車？如果你身臨其境，會讓你看得目瞪口呆！我們還是來聽聽邁克爾怎么說：“這間公寓共有七層，除了底部的一層不能轉(zhuǎn)動之外，上面的六層都可以隨風(fēng)轉(zhuǎn)動。因此，你每隔一分鐘看到的房子外形都不一樣?！痹瓉恚@棟公寓由超輕材料制成，所以能隨風(fēng)轉(zhuǎn)動。住在里面的人可以隨喜好而自行操控自家房子，如改變房子的朝向、溫度和景色等。特別要說明一點：風(fēng)在吹動房子外表的同時還能用來發(fā)電，為居民提供夜間照明用電。

看了以上房子的構(gòu)造，在擔(dān)心它們是否堅固的同時，你也許更關(guān)注它們的建筑材料是不是比普通建筑材料更結(jié)實。這也正是邁克爾所擔(dān)心的。所以在建造這些奇特的房子時，他會不斷選擇最合適的材料，不只希望自己的建筑是藝術(shù)品，還希望在新居室概念的基礎(chǔ)上，盡可能為人類提供最人性化的居住環(huán)境。據(jù)悉，邁克爾建筑旋轉(zhuǎn)公寓的構(gòu)想是源于一處用超輕材料制成的亭子，據(jù)說這個亭子輕得可以像船一樣在水上漂浮。后來，邁克爾便開始構(gòu)想把這種材料用到住宅的建設(shè)中來。

什么是太陽房？

“太陽房”一詞最早起源于美國。當(dāng)人們開始利用玻璃建造房子時，大家就發(fā)現(xiàn)，用玻璃建造的房屋與普通房屋有著極大的區(qū)別，除了通透和有空間感外，最主要的是房子里的陽光極為充足，而且房內(nèi)溫暖如春。于是人們便形象地稱它們?yōu)樘柗俊?/p>

太陽房的原理是直接利用太陽輻射能，把房屋當(dāng)作一個集熱器，再通過建筑設(shè)計把高效隔熱材料、透光材料、儲能材料等有機(jī)地集成在一起，使房屋盡可能多地吸收并保存太陽能，達(dá)到房屋采暖的目的。

除了采暖，太陽房也能夠吸收太陽的能量來供人們的生活用電。這些電除了給水加熱之外，還可以用來照明、洗衣服，只要有電的地方就能用得上。住在這樣的房子里，根本不用擔(dān)心電費，中央空調(diào)可以保持恒溫、恒濕。此外，人們也根本不用擔(dān)心停電造成的影響。每天，屋頂?shù)奶柲軙殃柟庵鲃觾Υ嫦聛恚词菇舆B陰雨兩三天，也不用擔(dān)心斷電造成家里一片漆黑。

太陽房可以節(jié)約75%～90%的能耗，并具有良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，成為各國太陽能應(yīng)用技術(shù)的重要方面。在太陽房技術(shù)和應(yīng)用方面，目前，歐洲處于領(lǐng)先地位，特別是在玻璃涂層、窗技術(shù)、透明隔熱材料等方面居世界領(lǐng)先地位。日本已利用這種技術(shù)建成了上萬套太陽房，包括節(jié)能幼兒園、節(jié)能辦公室、節(jié)能醫(yī)院，且在大力推廣，中國也正在推廣綜合利用太陽能，使建筑物成為完全不依賴常規(guī)能源的節(jié)能環(huán)保型住宅。在不久的將來，太陽房將造福越來越多的人。

被動式太陽房與主動式太陽房

被動式太陽房

被動式太陽房想要獲取所需的太陽能，主要得靠好的建筑方位以及建筑空間的合理布置，挑選熱工性能強(qiáng)的建筑材料，使房屋盡可能地吸收和儲存熱量。如果所獲得的太陽能達(dá)到了建筑物采暖、空調(diào)所需能量的一半以上，就達(dá)到了被動式太陽房的要求。

被動式太陽房的建造要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件。在基本上不設(shè)置其他設(shè)備的情況下，冬季，得有效地吸收和儲存大量的太陽熱能，而到了夏天，又得防止過多的太陽輻射將室內(nèi)熱量散發(fā)到室外，從而達(dá)到冬暖夏涼的效果。

被動式太陽房有自己的優(yōu)點，如它的構(gòu)造簡單、造價低廉，維護(hù)管理也方便。有利就有弊，被動式太陽房的缺點是室內(nèi)溫度波動較大，舒適度差，在夜晚、室外溫度較低或連續(xù)陰天時，它就得需要輔助熱源來維持室內(nèi)溫度。

被動式太陽房建設(shè)的三要素是集熱、蓄熱、保溫，三者缺一不可，它按集熱形式主要分為以下幾類。

直接受益式：是被動式太陽房中最簡單也最常用的一種。它利用朝向南面的窗子，直接接受太陽能輻射。南窗越大，集取太陽能的作用越大，為了有效地保溫，通常會使用保溫窗簾。太陽輻射會通過南面窗戶直接照射到房內(nèi)的地面、墻壁和其他物體上，使得它們的表面溫度升高，通過自然對流和換熱，然后用部分能量加熱室內(nèi)空氣，另一部分能量則貯存在地面、墻壁等物體內(nèi)部，使得屋內(nèi)溫度維持到一定的水平。

集熱蓄熱墻式：屬于間接式太陽能采暖系統(tǒng)。陽光會先照射到置于太陽與房屋之間的一道玻璃外罩內(nèi)的深色儲熱墻體上，然后向室內(nèi)供熱。比起直接受益式太陽能房，集熱蓄熱墻式室內(nèi)溫度波動比較小，用來居住很舒適，只是熱效率較低，常常只有和其他形式配合使用，才能達(dá)到一定的舒適度。集熱蓄熱墻式太陽房還可以調(diào)整集熱蓄熱墻的面積，滿足各種房間的不同蓄熱要求。只是時間久了，玻璃夾層中間容易積灰，不好清理，影響集熱效果，而且立面涂黑不太美觀，推廣還是有一定局限性的。

冬季，太陽光透過玻璃蓋板被表面被涂成黑色的重質(zhì)墻體吸收并儲存起來，墻體帶有上下兩個風(fēng)口使室內(nèi)空氣通過集熱蓄熱墻被加熱，形成熱循環(huán)流動。玻璃蓋板和空氣層抑制了墻體所吸收的輻射熱向外散失的熱量。重質(zhì)墻體將吸收的輻射熱以導(dǎo)熱的方式向室內(nèi)傳遞，冬季采暖過程的工作原理如上圖（a）、（b）所示。但另一方面，冬季的集熱蓄熱效果越好，夏季越容易出現(xiàn)過熱問題。目前，采取的辦法是利用集熱蓄熱墻體進(jìn)行被動式通風(fēng)，即在玻璃蓋板上側(cè)設(shè)置風(fēng)口，通過上圖（c）、（d）所示的空氣流動帶走室內(nèi)熱量。另外，利用夜間天空冷輻射使集熱蓄熱墻體蓄冷或在空氣間層內(nèi)設(shè)置遮陽卷簾，在一定程度上也能起到降溫的作用。

附加陽光間式：是集熱蓄熱墻系統(tǒng)的一種發(fā)展，將玻璃與墻之間的空氣夾層加寬，形成一個可以使用的空間—附加陽光間。其前部陽光間的工作原理和直接受益式系統(tǒng)相同，后部房間的采暖方式則同于集熱蓄熱墻式。

貯熱屋頂式和自然對流回路式，目前國內(nèi)采用極少。

主動式太陽房

主動式太陽房是由集熱器、傳熱流體、蓄熱器、控制系統(tǒng)及適當(dāng)?shù)妮o助能源系統(tǒng)構(gòu)成的。與被動式太陽房相比，其造價比較高。它需要熱交換器、水泵和風(fēng)機(jī)等設(shè)備，電源也是不可缺少的，正因為如此，它的室溫能被主動控制，使用也很適宜。主動式太陽房在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國家建造得比較多。

太陽房的節(jié)能原理

隨著生活水平的提高，越來越多的人追求更高品位的生活，太陽房由于能提供接近于室外空間的親切感和通透感，在很多城市中大受歡迎。從節(jié)能的角度來說，陽光間的改造相當(dāng)于增加了附加陽光間，加強(qiáng)了對太陽能的利用，能在某些時段提供舒適的環(huán)境溫度。在建筑外側(cè)設(shè)置陽光房，實際上就是增加了一個附加陽光間，這種太陽房是直接受益式和集熱蓄熱墻式的混合產(chǎn)物。其基本結(jié)構(gòu)是將陽光間附建在房子南側(cè)，中間用一堵墻（帶門、窗或通風(fēng)孔）把房子與陽光房隔開。實際上在一天的所有時間里，附加陽光間內(nèi)的溫度都比室外溫度高，因此，陽光間既可以供給房間以太陽熱能，又可以作為一個緩沖區(qū)，減少房間的熱損失，使建筑物與陽光間相鄰的部分獲得一個溫和的環(huán)境。

由于陽光間直接受到太陽的照射和加熱，所以它本身就起著直接受益系統(tǒng)的作用。白天，當(dāng)陽光間內(nèi)空氣溫度大于相鄰的房間溫度時，開門（或窗或墻上的通風(fēng)孔）將陽光間的熱量通過對流傳入相鄰的房間，其余時間關(guān)閉。陽光間的溫度一般不要求控制，可結(jié)合南廊、入口門廳、休息廳、封閉陽臺等設(shè)置，用來養(yǎng)花或栽培其他植物，所以，這種附加陽光間式太陽房有時也被稱為附加溫室式太陽房。

世界上最早的太陽能房與目前最新的太陽能房

世界上最早的太陽能房是由美國麻省理工學(xué)院于1938年建成的，它是世界上第一幢主動式的太陽房。運用的是能夠控制的采暖方式，用集熱器、貯熱裝置、管道、風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備，“主動”收集、儲存和輸配太陽能。因為它具有利用太陽熱能和節(jié)約能源的優(yōu)點，從它誕生的那天起，就引起了全世界的關(guān)注。

住房不用掏電費算得上一件美事吧？就在2015年，挪威“零排放建筑研究中心”和斯內(nèi)赫塔建筑事務(wù)所聯(lián)合推出了新型太陽能房。其房頂覆蓋了150平方米的太陽能板，與水平面呈19度角傾斜，朝向東南，確保充分吸收陽光，再加上太陽能熱水器，這套房一年能發(fā)電2.32萬千瓦時，而房子本身一年用電7272千瓦時，這已經(jīng)包括了游泳池和桑拿房的加熱用電量，多出來的電量完全可以供養(yǎng)一部電動車。除發(fā)電功能強(qiáng)大外，房子還有專門設(shè)計的窗戶和天井用以加強(qiáng)采光，有雨水收集設(shè)備以提供廁所用水和灌溉用水，每間房配備傳感器以判斷是否需要啟動照明和采暖。這套太陽能房還配備了一個用回收木料建成的室外用餐區(qū)，以及一個小菜園，讓住戶既減少開支，又能享受田園之樂。

看到這里，價廉、潔靜，能提供現(xiàn)代家庭能源的太陽能房離我們的生活還會遠(yuǎn)嗎？推動我們?nèi)祟惉F(xiàn)代文明的常規(guī)能源—煤、燃料油的大量使用，給我們的生活帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染和工業(yè)“糧食”危機(jī)，如何將能源增長與環(huán)境保護(hù)、能源的開源與節(jié)流有機(jī)結(jié)合，構(gòu)筑可持續(xù)發(fā)展的能源基礎(chǔ)，將是我們改善居住條件和環(huán)境保護(hù)的重要話題。

（本文轉(zhuǎn)自蝌蚪五線譜網(wǎng)）