太阳能利用论文太阳能的利用论文

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太阳能热利用在建筑中的设计要点

摘要:随着国家对节能建筑的日益重视,建筑节能设计已经成为

设计师必须重视的环节。根据《太阳能供热采暖工程技术规范》GB 50495-2009,从规划布局设计原则、建筑设计原则以及太阳能系统的选择三个方面对太阳能热利用在建筑设计中的要素进行分析。

Abstract: With the nation's growing emphasis on energy-saving buildings, building energy-saving design has become valued tache which a disigner must take into account. In this paper, through three aspects of layout design principles, architectural design principles and solar systems selection the author introduce and analyses solar thermal that is utilized in the design elements ofthe construction.

关键词:太阳能;规划布局;建筑设计;系统的选择

Key words: solar energy;planning and

layout;architectural design;system selection

中图分类号:TU2文献标识码:A文章编

号:1006-4311(2010)14-0089-02

0引言

近年来,我国太阳能热利用技术发展迅速,在建筑中应用最成熟、发展最快的是家用太阳能热水器,我国也是其生产应用第一大国。随着太阳能利用的逐步增加,太阳能行业很有可能成为我国未来低碳经济走向世界的领头行业。

1规划布局设计原则

1.1 规划布局设计的影响因素规划布局设计需综合考虑用地特征、当地气候、纬度、日照等条件,了解业主对热水的主观使用需求(如使用时间、使用量),明确规划区域内常规辅助能源的类型,综合确定太阳能热水系统应用的规模及形式。

任何建筑设计都必须立足于对周围气候及地理环境特征的分析和了解。我国地域辽阔,由于纬度、地理环境的不同,太阳能资源的分布有明显的差异。根据气象部门测量,按太阳能年辐射量的大小,一般将大陆地区分为四个太阳能辐射资源带,设计者必须因地制宜,根据当地的不同气候条件及地理环境做出不同的应对策略。

1.2 建筑体型及空间组合的影响建筑体型及空间组合应与太阳能热水系统紧密结合,建筑物朝向应朝南或南偏东、南偏西,为充分接受太阳照射尽力创造条件。

太阳能每天辐射量不确定,另外,随着季节变化辐射量变化较大。我国北方冬季太阳能辐射热主要集中在9～15时,占全天辐射热的90%左右。因此,为了充分发挥太阳能辐射热的效能,这段时间内要保证足够的日照时间是非常重要的,应使建筑尽可能朝南。在某些情况下可根据太阳能建筑的特征进行方位调整,如图1所示,学校的教室上午希望快速升温,而夜间室内无人,可将方位角南偏东5度～l5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。

1.3 建筑间距的影响建筑间距应满足所在地区日照间距的要求,不应因太阳能热水系统设施的布置影响相邻建筑的日照标准。建筑间距分为正面间距和侧面间距。一般泛称的建筑间距系指正面间距,根据我国所处地理位置与气候条件,绝大部分地区只要满足正面日照要求,其他要求基本都能达到。[1]在安装太阳能集热器的建筑物周围设计景观设施及环境配置绿化时,应注意避免对投射到太阳能集热器上的太阳光遮挡,必须满足全天不少于4小时日照时数的要求,并且在9:00～15:00之间没有较大遮挡。另把建筑、技术和美学融为一体,使太阳能建筑与周围环境相得益彰,做到既节约能源又美化居住环境。

2建筑设计原则

2.1 对建筑设计的基本要求应用太阳能热时,系统的建筑设计应与太阳能热水系统设计同步进行。长期以来,太阳能热水器一直是在房屋建成后,用户才购买安装的一个后置部件,随着太阳能热水器在城市普及率的不断提高,由这种使用方式而带来的一系列问题和矛盾也逐渐显现,特别是对建筑物外观和房屋相关使用功能造成的影响和破坏,直接导致了一些城市和小区、单位的主管部门出台不允许安装太阳能热水器的管理规定,严重制约了太阳能热水器的进一步发展。出现这种情况,究其原因是在建筑设计的同时没有进行太阳能设备与建筑的一体化设计,而是简单地将太阳能系统强加在建筑之中,破坏了原有的结构和景观。[2]因此,改变现在的太阳能安装模式,需实现同步设计、同步施工、同步验收的整合设计,并统一管理、统一售后服务,逐步改变现在每家每户单独安装太阳能热水器的做法。

2.2 适宜的建筑体形和平面形状设计为争取更多的采光面积,建筑设计时平面往往凹凸不规则,容易造成建筑自身对阳光的遮挡,这点特点注意。除此以外,对于L型、凵型的平面,也要注意自身的遮挡。[1]建筑的体型及空间组合应避免建筑物自身凹凸所造成的遮挡,保证太阳能集热器尽可能多的得到日照。尽量实现冬季向阳、夏季遮阳的效果。

2.3 太阳能热系统位置确定合理确定太阳能热水系统各组成部分在建筑中的位置,满足各部分的技术要求。太阳能热水系统作

为建筑的一个子系统,与建筑同时进行构造设计。在设计太阳能的时候,宜将太阳能构件作为设计的一个因素,尽量在建筑的功能和美观

上取得协调。[3]如图2所示,将屋面板既作为建筑的坡屋顶又作为太阳能系统的集热器板。

2.4 太阳能热系统设置要求安装的太阳能集热器与建筑屋面、阳台、墙面等共同构成维护结构时,应满足该部位建筑功能和建筑防护的要求。建筑围护结构是建筑空间的“皮肤”,是建筑室内外环境的分界点,它具有隔热、抗寒、防水、通风和采光等功能,也为室内空间提供安全、隐私、出入口和视域,同时它还调整室内外光、热、声、气等各种形式的能量流。首先要考虑窗户的大小对直接集热的影响,太阳能建筑对窗、墙面积比的要求是一个综合的问题;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,居住建筑南向窗墙的面积比一般在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。[4-5]

2.5 安全防护措施设置建筑设计应对设置太阳能集热器的

部位采取安全防护措施,避免因为其部件损坏可能对人员造成的伤