摘 要：本文簡單介紹了我國太陽能的分布狀況及被動式太陽能的應(yīng)用，對被動式太陽能建筑設(shè)計的原理及考慮因素進(jìn)行了詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞：太陽能建筑；被動式太陽能

中圖分類號：TU201.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）18-0360-01

近年來，建筑業(yè)的飛速發(fā)展使得我國能源的消耗也在不斷增長，在當(dāng)前的建筑設(shè)計中運(yùn)用太陽能技術(shù)不但可以使建筑對能源的需求的以滿足，還能充分利用太陽能資源，讓太陽能產(chǎn)業(yè)得到加速發(fā)展，因此，研究與探討被動式太陽能建筑設(shè)計是非常有價值的。

1 我國太陽能資源的分布狀況

我國的太陽能資源由于受到地理和氣候等環(huán)境因素的影響，其呈現(xiàn)出具有明顯地域性的分布，總的看來，主要表現(xiàn)為東部少、西部多；北部多、西南部少；除了新疆和西藏地區(qū)，一般緯度較高的地區(qū)沒有維度較低的地區(qū)太陽能資源豐富。

2 被動式太陽能的應(yīng)用

（1）根據(jù)建筑本身所處環(huán)境進(jìn)行建筑沒計，合理的組織和處理各種建筑因素，以光照情況來對門窗的朝向及材質(zhì)進(jìn)行確定，對屋頂樣式進(jìn)行設(shè)計以及對墻壁和樓板材料進(jìn)行合理的選擇。

（2）科學(xué)的設(shè)計和規(guī)劃建筑物本身，對于建筑物的朝向需要根據(jù)其本身所處的自然環(huán)境來確定，建筑物內(nèi)部空間分布需要依照太陽照射情況來設(shè)計，建筑的結(jié)構(gòu)、外觀等則需要根據(jù)氣候條件進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計，建筑材料的選擇最好選擇熱阻較大、重度適宜的。雖然在現(xiàn)階段被動式太陽能有著較為成熟的應(yīng)用與發(fā)展，并且成本也較低，但是它在調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境方面也是非常有限的。所以在對被動式太陽能熱利用技術(shù)進(jìn)行使用時可以配合使用主動式太陽能熱利用技術(shù)，從而達(dá)到使建筑環(huán)境的適應(yīng)能力能夠提高的目的。

3 被動式太陽能建筑設(shè)計的原理

在建筑設(shè)計中應(yīng)用太陽能技術(shù)可以有主動和被動兩種形式，其中被動式太陽能主要是在不借助任何機(jī)械設(shè)備進(jìn)行供能的情況下，只利用太陽能提供的室內(nèi)熱能通過傳導(dǎo)、對流以及輻射等進(jìn)行自然熱轉(zhuǎn)換。同時再通過布置建筑物、內(nèi)外構(gòu)造以及有效的采集、儲存和分配太陽能，進(jìn)行材料選擇，從而使建筑物的溫度和光線得到提高。通常情況下，被動式太陽能比主動式太陽能花費(fèi)較少切更加節(jié)能環(huán)保，在日常生活中對被動式太陽能建筑設(shè)計進(jìn)行有效利用的主要有溫室與太陽能。

4 被動式太陽能建筑設(shè)計應(yīng)考慮的因素

（1）選址、朝向和間距。對于被動式太陽能建筑設(shè)計來講，首先要考慮的問題就是選址、朝向及間距問題，地址選址的合理性及建筑朝向的正確性能夠讓房子在夏季避免過多的太陽光照人室內(nèi)，而在冬季時又能接受更多的陽光直射。一般而言，冬季時太陽高度角比較小，接受太陽輻射時間最長的方向在南向垂直表面，所以建筑朝向最好的方向就是朝南，被動式太陽能建設(shè)設(shè)計就是利用了朝南的窗、墻等使得冬季房間獲得溫暖的太陽光。另外，為了讓充足的太陽照人房間內(nèi)，就不能在房子的南面出現(xiàn)山坡或者較密的樹木遮擋，適合種植一些落地植物，以起到“冬暖夏涼”的效果。

（2）建筑構(gòu)造。在建筑設(shè)計中，好的構(gòu)造設(shè)計不但能夠使建筑外觀得以豐富，還可以為建筑添加特有的美感，所以建筑構(gòu)造也是被動式太陽能建筑設(shè)計中必須注意的因素。在被動式太陽能建筑中獲得取暖的方式可以通過向南和透明屋來實現(xiàn)。要想熱量得到更多就需要越大面積的向陽面，但是也要注意盡可能少打開無法吸熱的窗戶，使太陽熱能力的損失減少。如果由于房子深度較大而通過自然采光較為困難，則可以將太陽光利用導(dǎo)光板或散熱板等引入到室內(nèi)，讓整個房子都能有太陽光透人。雖然透明屋的設(shè)計可以讓進(jìn)人房子的太陽光增多，但是在夏季房子進(jìn)入的太陽光太多就會使室內(nèi)溫度過高，不太適合居住。此時就應(yīng)該改用中空玻璃和遮陽型玻璃以及加速通風(fēng)來使房間內(nèi)溫度得到改善。另外，對于屋面的形式也要格外注意，由于平面屋接受太陽輻射的時間和面積遠(yuǎn)不及坡面屋，所以最好的屋面形式是采用穹頂屋面。

（3）建筑材料。在進(jìn)行被動式太陽能建筑設(shè)計時，對建筑材料的考慮是不J必不可少的，由于建筑內(nèi)墻、地板以及家具等能夠吸穿過窗戶到達(dá)室內(nèi)的太陽短波輻射，而建筑外墻又能直接吸收和存儲太陽長波，并將部分向外輻射。所以，為了讓建筑室內(nèi)的儲熱體散熱時間得以延長，使房間在夏季不被太陽輻射以致室內(nèi)溫度過高，就可以通過組合熱容量和導(dǎo)熱系數(shù)不同的儲熱材料，或者是將儲熱材料的厚度提高來實現(xiàn)。比如，在采暖窗方面比較好的選擇就是普通白玻璃，然而也要對保溫隔熱多加注意；保暖性極強(qiáng)的中空玻璃能夠?qū)梢姽庥休^高的透射率；以塑料薄膜夾雜著聚合物水色溶劑的熱變色玻璃在高溫或低溫環(huán)境下一般呈現(xiàn)出透明狀或不透明的乳白色，并且在低溫環(huán)境中還能夠?qū)μ柟膺M(jìn)行吸收和儲存，當(dāng)環(huán)境溫度升高時可以對太陽光的熱能起到阻擋作用，從而實現(xiàn)對室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)。除此之外，材料的顏色與質(zhì)地是建筑材料極其關(guān)鍵的一個因素，因為這兩個方面直接影響對太陽能的收集，顏色較淺且光滑的建筑材料對太陽光的反射作用較強(qiáng)，反之，深顏色粗糙的建筑材料則對太陽光熱量的吸收較為容易。所以，進(jìn)行建筑設(shè)計時，對建筑材料的顏色和質(zhì)地的選擇需要根據(jù)建筑的功能來決定。

（4）建筑體型系數(shù)。對于被動式太陽能建筑設(shè)計來說，建筑體型系數(shù)也是需要考慮的因素，它是由建筑在地面以上所占表面積與建筑體積的比重，如果比重很大，則不利于建筑節(jié)能。所以在設(shè)計時需要找到一個平衡點，通常應(yīng)該控制建筑體型系數(shù)在合理的范圍內(nèi)。在房子體積不變的情況下，如果建筑外表面積越大則會更多的接受到太陽輻射熱能，此時建筑內(nèi)部的熱量也會很容易散發(fā)掉。要想使整個建筑采暖節(jié)能有非常明顯的效果，就必須將建筑體型系數(shù)控制在一定的范圍內(nèi)，同時還要盡可能減少東、西、北三個方向的房屋面積，增加向南方向的面積。比如，在建筑的南面可以布置主要用房，而在靠北的一面可以布置衛(wèi)生間、廚房燈輔助用房。將貯熱性能好的重質(zhì)材料設(shè)置在北面和南面的房子之間作為隔墻，并能保證有充足的陽光照射到，這樣就能讓白天的太陽光被隔墻所吸收貯藏，等到晚上再散發(fā)出貯藏的熱能，從而使房間夜晚的溫度得到提高。

（5）室內(nèi)氣流通道。在設(shè)計被動式太陽能建筑時，要想使太陽能建筑實現(xiàn)冬暖夏涼的效果，可以對室內(nèi)氣流通道進(jìn)行設(shè)計，改善夏季室內(nèi)的熱環(huán)境，從而使室外熱作用減弱。在設(shè)計室內(nèi)氣流通道時，不僅要能夠讓室內(nèi)外氣流的流通得到滿足，還要讓室內(nèi)的熱量能快速散發(fā)出去，同時室外熱量盡可能最小的傳入室內(nèi)。所以必須要調(diào)節(jié)好室內(nèi)外氣流通道的方位，也就是說進(jìn)風(fēng)口設(shè)置在順風(fēng)背陽、氣溫較低的位置，這樣才能使夏季房間內(nèi)的溫度得到有效控制，使室內(nèi)溫度波動減少。

5 結(jié)束語

綜上所述，在新時代的今天，被動式太陽能建筑符合節(jié)能環(huán)保的理念，是時代發(fā)展的需求，應(yīng)該得到廣泛的應(yīng)用與發(fā)展，這樣才能讓能源消耗減少，防止環(huán)境污染，將健康宜居的環(huán)境提供給人類。

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收稿日期：2018-5-22