太阳能系统与装配式建筑一体化设计

　　摘要：随着近年来我国对节能创新技术的研究和装配式建筑融合式发展的大力推动与支持，装配式建筑也已经成为未来建筑的主流模式，而太阳能光伏光热的利用也在装配式建筑中充分体现出了技术优势。太阳能系统与装配式建筑的一体化结合与设计必将成为装配式建筑未来发展的趋势。基于此，本文分析了太阳能建筑的设计方法并就太阳能光伏光热技术与装配式建筑的一体化设计提出实际见解和设计要点。

　　关键词：太阳能系统;装配式建筑;一体化设计;太阳能住宅

　　前言：太阳能作为一种清洁、免费的永续能源，在建筑中应用已成为人生产生活的重要内容，其意义影响深远。随着我国太阳能住宅及建筑的工业化发展与产业化推动，装配式建筑的设计模式也逐渐得到广泛的认可与应用，并且越来越多先进的太阳能系统和安装形式得以显现。与此同时，太阳能利用技术也是传统建筑向环保节能建筑转型的必然手段。对于众多建筑领域的设计工作者而言，如何将太阳能系统与装配式建筑完美结合一直都是行业内的重点讨论问题。而本文也将根据太阳能成熟的光热和光伏的利用技术，在动力供能方面进行探索与研究，为太阳能系统与装配式建筑一体化设计提供借鉴基础。

　　1太阳能建筑的设计方法

　　绿色、节能建筑是当前现代化建筑的主流发展趋势，而太阳能系统在其中发挥重要作用。结合当然众多的太阳能建筑的设计方法，能够发现其中结合了多种节能技术，始终秉持着被动优先设计，主动优化设计的原则，引用先进的装配式建筑设计理念，将健康、绿色、环保、节能作为核心设计理念，力求超低能耗[1]。

　　1.1被动式设计

　　被动式太阳能建筑是一种环保型建筑，在对室内提供热能的同时仅利用太阳能，不借助任何机械设备，通过传导、对流和辐射实现自然热的传递。通过对建筑物布置方面的设计和内外构造材料的合理选择实现对太阳能的采集、储存和分配，有效提高建筑的温度和光线。被动式设计可以仅通过自然方式在保障舒适性的同时降低建筑的整体能耗，利用太阳能实现外部能源与室内热能的自我调节。生活中常见的被动式太阳能建筑的主要体现包括温室、垂直庭院和太阳能热水器等。

　　1.2主动式设计

　　主动式太阳能建筑需要建立在被动式设计的前提与基础之上，以太阳能的利用为核心原则，将太阳能资源合理化运用，实现传统建筑能耗的抵消。主动式太阳能建筑利用先进的现代化技术手段，通过光热和光电技术实现太阳能资源的采集、储存与使用。因为我国西北地区的太阳能资源十分丰富，所以主动式太阳能建筑在我国西北地区的应用十分广泛，并且应用前景深远。由于主动式太阳能建筑的设计措施更加符合现代化新型建筑设计的体现与发展趋势，所以主动式设计更有助于维持室内环境与温度的稳定，更具全国推广与应用的价值。

　　1.3装配式设计

　　装配式建筑因其生产方式和建筑方法也被称为预制建筑或模块化建筑，具体指的是将现场化建筑模式转入工厂内，分为工厂化生产和现场组装两个主要环节，具有快速、高效、安全、可重复的优势与特点。装配式建筑设计以功能化区间为标准，将建造模式划分为多个框架，彻底改变了传统的建造模式和方法，真正实现了传统式建筑设计向现代化建筑设计的转型。装配式设计在BIM平台技术的指导下通过工厂生产与现场搭建的建造模式既保障了施工质量，还在极大程度上缩短了施工工期，提高生产与施工的效率[2]。

　　2太阳能系统与装配式建筑的一体化设计

　　2.1太阳能设计原则

　　太阳能建筑是当前阶段最为符合建筑生态化发展理念的设计措施，同时也是超低能耗规划建筑的良好开端。太阳能系统的类型及安装形式的选择需因地制宜，根据项目地区太阳能资源及常规能源配置情况确定。设计时需综合考虑各综合元素的影响;将太阳能利用形式同建筑功能、风格、结构特点相结合，使太阳能系统装配化、构件化、模块化、标准化，与建筑结构完美结合，在功能上、形体美学上高度统一。

　　2.2太阳能系统安装形式

　　太阳能系统的核心部件为太阳能集热器和光伏组件。太阳能集热器根据结构可以分为两个种类，即真空管型和平板型集热器，从组成结构上来看，平板型集热器更加适用于与装配式建筑的一体化安装，而真空管型集热器更加适用于架空安装[3]。太阳能集热器的安装位置的确定和安装形式的选择一般需要结合建筑的外围结构进行综合性考虑。平板型太阳能集热器的常见设置位置包括建筑的屋面、阳台和立面墙等，而安装形式根据建筑结构特点的不同也存在一定的差异性。光伏系统组件主要的安装形式与光热系统基本相同;需要注意的是避免光照阴影的遮挡及对光热组件“热斑”效应的处理。以提高光伏系统安装运行及发电效率。

　　2.3太阳能系统与装配式建筑一体化的设计要点

　　由于装配式建筑的组件均为工厂预加工而成，后进行现场组装，所以对太阳能系统的预埋安装节点精准度的要求更高，同时也需要太阳能系统与建筑的结构实现更加紧密的结合。首先在太阳能产品与建筑模数的匹配度方面就要求更高的匹配度，根据建筑的围护结构和特点进行综合考量，确定模数种类和组合方式，便于建筑模块的工业化生产。其次在安装基础和建筑部品一体化方面，应当根据拟安装太阳能系统设备的预制基础，综合考虑部品部件的选择与预制构件形式的确定，根据太阳能光热系统的设计需求，如：集热器、热水箱、设备荷重和基础形态等，对预埋件进行规格和形状的标准化设定和制作，便于后续的集成安装

　　[4]。

　　3结束语

　　随着低能耗装配式建筑的发展，太阳能系统的结合可以真正实现建筑定制化的集成与生产，同时也成为标准化、模块化装配式建筑的关键部分，是环保建筑未来的新型产业发展趋势，能够为用户提供绿色、健康、优质的生活环境。

　　参考文献

　　[1] 黄斌,范伟锋.太阳能系统与装配式建筑一体化设计[J].中国房地产业, 2020,21(030):178-179.

　　[2] 王丽,杨修.浅谈山水城市中的太阳能热水系统与建筑一体化设计[J].中国住宅设施, 2022,07(6):41-43.

　　[3] 张培明.新型城镇化进程中太阳能在装配式建筑中的创新应用[J].中文科技期刊数据库(全文版)工程技术, 2021,31(8):212-215.

　　[4] 赵中强,高立峰.装配式建筑太阳能应用分析[J].智能城市, 2021,18(001):231-234.