论太阳能建筑一体化设计

　　太阳能与建筑一体化是指根据节能、环保、安全、美观和经济适用的总体要求,将太阳能利用设施与建筑有机结合,利用太阳能集热器替代屋顶覆盖层、保温层或独立的构架,实现与建筑的同步设计、同步施工、同步验收、同步后期管理,使其成为建筑有机组成部分的一种理念、一种设计、一种工程的总称。既消除了太阳能对建筑物形象的影响,又避免了重复投资,降低了成本,是未来太阳能技术发展的方向。

　　目前,太阳能的利用越来越受到人们的关注和依赖,但太阳能供热设备的非定常性,对气候条件和辐射条件的依赖性等特点,要求我们必须对建筑用能负荷进行准确的预测,才能够在设备与建筑的匹配上作出设备投资和节能效益的最佳选择。

　　2太阳能建筑一体化设计要点

　　2.1对方位的要求

　　太阳能建筑对方位的要求是为了使建筑物尽量多和快的得到太阳能辐射热，在冬季太阳能辐射热在9时~15时是全天辐射热的90%左右，因此，在这段时间内要保证足够的日照时间是非常重要的，为了充分发挥太阳能辐射热的效能，可根据太阳能建筑的特征进行方位调整。例如，学校的教室上午希望室温尽快上升，而夜间室内无人，可将方位角南偏东5度~15度;住宅建筑由于夜间住人，下午尽量使太阳能辐射热进入室内，可将方位角南偏西5度~15度。

　　2.2对建筑表面积和体型设计

　　从利用太阳能的角度考虑，应使南墙面吸收较多的太阳能辐射热，且尽可能的大于其它向外散失的热量，以将这部分热量用于补偿建筑的净负荷。如果我们使除南墙面之外的其它的热工质量是相同的，则不难看出，建筑的净负荷是与面积的大小成正比的。因此，从节能建筑的角度考虑，对建筑节能的效果以外围护结构总面积越小越好这一标准来评价是不够的，而应以南墙面足够大，其他外表面尽可能小为标准来评价，即表面面积系数(建筑物其它外表面面积之和与南墙面积之比)，这就是被动式太阳能建筑对围护结构面积的要求。除此之外，还要用建筑物的表面面积系数来研究建筑体型对节能的影响，从获得更多的太阳能辐射热，降低能耗的观点来看，长轴朝向东西的长方体体型最好，正方形次之，长轴朝向南北的长方体体型的建筑节能效果最差。

　　2.3对围护结构材料和构造设计

　　我国新节能标准，对围护结构的节能已做了明确的规定，这在进行太阳能建筑设计时必须遵守，以保证太阳能的有效利用。太阳能建筑对围护结构材料和构造的要求，包括外墙与屋面的保温方式、材料选择、构造做法要满足热工性能指标及保证良好的保温、蓄热性能;由于窗户的耗热量与空气渗透耗热量相加约占房屋全部耗热量的50%以上，是建筑节能的薄弱环节，要加强对门窗节能的综合研究，使窗户在墙面上尽可能成为得热构件;同时在严寒和寒冷地区的采暖建筑中的地面也应增加保温措施。我国已兴建的被动式太阳能建筑物结合地理位置、太阳能资源、建筑性质、经济状况等因素在上述几方面都积累了经验。

　　2.4对窗、墙面积比设计

　　太阳能建筑对窗、墙面积比的要求是一个综合的问题，一要考虑窗户的大小对直接集热的影响;二要考虑窗户既是得热构件，又是耗能的主要环节;三要考虑窗间墙的大小、位置给墙体集热、蓄热带来的影响。在被动式太阳能建筑中，居住建筑南向窗墙面积比一般在40%左右，比节能建筑标准的要求略有提高;学校建筑中考虑到早晨希望室内提温尽量快些，南向窗墙面积比在50%左右，对其它朝向的窗户，应在满足房间光环境的要求下，适当减少开窗面积并采取措施降低窗户的传热系数、减少空气渗透量、加强夜间的保温等措施，以降低能耗。

　　2.5别墅设计

　　应用在别墅中，则要充分考虑别墅太阳能集热器同屋面采用的嵌入式安装，在使其成为屋面有效组合一部分的前提下，实现一体化目标。建筑处于水电安装阶段时，要实现太阳能热水系统同建筑水电能够同步安装、同时竣工，从多个方面与层次保证太阳能热水系统同建筑的一体化程度。

　　3发展太阳能建筑一体化的建议

　　3.1加大经济激励力度

　　建议财政加大资金投入，制定鼓励太阳能建筑应用的优惠政策，扩大经济激励范围，放大资金引导效应。由于太阳能建筑一体化项目前期管理工作的范围较广，政策性较强，因此必须在遵从政府作为主导因素的基础上，积极的调动地方政府进行太阳能建筑一体化建设的参与性，从被动的支持变为主动的引导和支持。由政府领导和协调下进行的太阳能建筑一体化项目能够最大限度的克服困难，取得阶段性的成就，因此获得政府的理解和支持对太阳能建筑一体化建设而言至关重要。

　　3.2加强标准化体系的相关建设，不断的完善标准规范

　　这就要求，在实际生活中应该不断的加强太阳能建筑一体化方面的标准化体系建设，要结合现实中对太阳能建筑一体化的具体需要，来提高相关方面的生产和应用技术的研究，再结合相配套的标准规范来促进其应用和推广。当前，需要修订的规范包含以下几个方面：太阳能热水工程与建筑一体化验收规范、光伏建筑工程质量检验方法标准等。通过不断的修订标准，加强技术标准体系的有效建设，能够构成一套完整的太阳能与建筑一体化的相关应用标准。

　　3.3提高太阳能产品的技术水平和适应性

　　要加强科研攻关，解决产品中存在的档次低、系统运行可靠性差和使用操作复杂的技术难题。开发产品要充分考虑屋顶、阳台和南立面等建筑部位的特点，同时增强产品的适应性和通用性，并作到与电源或其它热源相结合，实现自动化、智能化运行。

　　3.4制定优惠政策调动各方面的积极性

　　利用太阳能是实现建筑节能目标的主要措施之一，必将有效降低建筑能耗指标，为社会带来显著的经济、社会、环保效益。因此，政府应鼓励在建筑物上安装太阳能产品的优惠政策，调动社会各界利用太阳能产品的积极性。

　　3.5提高技术科研发展力度

　　这就需要国家和政府相关部门加大对太阳能光热与光伏技术的研究和发展，从而促进产品与技术的品牌升级，进而真正的融合太阳能建筑一体化。结合当前情况，国内目前的太阳能建筑一体化建设，存在着只重视引进，自主创新能力不够的局面，而从技术角度而言，当前太阳能建筑最大限制因素就是无法有效的实现电池和建筑结合的安全性与散热性。针对这种情况，我国应该成立与组织相关光伏产业机电设备制造等产业，紧密协调和配合，与此同时还要走出国门，积极引进国外先进技术。

　　3.6不断的加强人才建设

　　当前国家相关部门和政府一方面要加太阳能建筑产品开发的技术创新力度，另一方面要多培养相适应的建筑设计人才。不断的提高专业人员的专业素质，才能够有效的促进产业的发展。

　　总之，我国太阳能资源丰富，开发利用太阳能是提高可再生能源应用比重、调整能源结构的重要抓手。推动太阳能与建筑一体化的应用，将有效促进我国太阳能产业健康和发展。

　　参考文献：

　　[1]曹丽新，王雪萍.高层建筑设计过程中应该注意的问题[J].中国新技术新产品，2010，6(10)：47-52.

　　[2]庄剑英.建筑节能与节能建筑材料[J].建筑节能，2010，5(6)：19-26.