深度解析太阳能与建筑一体化

深度解析太阳能与建筑一体化
摘要：现随着经济和科技水平的不断提高，太阳能技术在人们的日常生活中逐渐普及。

但同时我们也看到目前我们的建筑更多的是被动的、机械的利用太阳能。

本文主要论述了从建筑设计角度考虑太阳能与建筑一体化的设计思路。

关键字：太阳能建筑一体化太阳集热器建筑技术
中图分类号： [TU111.4+5] 文献标识码： A 文章编号：
太阳能与建筑一体化是将太阳能利用设施与建筑有机结合，将太阳能集热器在屋面、建筑外墙、阳台栏板、女儿墙、披檐等建筑部位设置。

屋顶覆盖层、屋顶保温层或建筑外墙体等局部还可用太阳能集热器替代，这样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。

太阳能与建筑一体化是未来太阳能技术发展的方向。

一、太阳能利用现状
随着经济建设和人民生活水平的提高，人们对建筑节能及美观的追求愈发强烈，同时能源危机和环境的恶化也在不断加剧，为此，既清洁又取之不尽的太阳能产品的开发和利用亟需普及。

城市花园化住宅的实现需要太阳能产品的助推，于是住宅太阳能化便成为了一种发展趋势。

我们国家的太阳能热水器产业总体来说发展还是处于初级阶段。

我们说
它处于发展的初级阶段，并不是说它的产量比较少，也不仅仅是说太阳能热水器技术的不成熟，生产上还没有形成规模。

而是说太阳能热水器还只是百姓一家一户自发购买和安装，还没有作为一个专业化的系统工程来考虑。

当下，各种形式的屋顶太阳热水器，就象冰箱、彩电一样已逐渐成为人们生活的基本消费品，然而，它们只考虑到自身的结构和功能，并未考虑到安装太阳能热水器大都破坏了建筑的整体形象。

百姓购买热水器，自己找人随意安装，生活小区的楼房到处都拖着热水器管道，很不安全又影响了美观。

在一些城市，政府曾经发文禁止安装太阳能热水器，使得太阳能热水器的发展遇到了很大的难题。

如是看来，如果太阳能产业想真正发展起来，就必须走太阳能与建筑一体化的道路。

太阳能加建筑不等于太阳能与建筑一体化，那什么才是太阳能与建筑一体化呢？
二、太阳能与建筑一体化的发展方向
太阳能与建筑一体化是一个系统工程，今后我们发展太阳能集热利用的一个重要方向就是太阳能集热系统的设计、施工要工程化，所谓工程化就是建筑设计及产品生产部门的全面参与。

在任何一个建筑上，对太阳能集热系统都要统一设计、统一施工、统一管理、统一进行售后服务，并贯穿于整个建筑过程当中。

实施工程才能推动产业的发展，促进规模化生产，使产品质量得到保证，才能使使热水器的作
用得到充分发挥，降低成本。

我们要综合考虑社会发展，技术创新和经济实力等因素，在建筑物的策划、建筑设计、使用、维护以及改造等活动中，主动的利用太阳能。

应用太阳能热水系统的民用建筑及建筑群体，无论在做规划布局设计或做单体建筑设计时，均宜与太阳能热水系统同步进行，以保证所选用的太阳能热水系统各个部分及其辅助设施与建筑规划布局、建筑设计有机结合，成为建筑规划设计中合理的不可分隔的部分。

三、太阳能与建筑一体化的实施方式
1、太阳能集热装置与建筑屋顶一体化
在建筑的屋顶部分采用建筑造型构件与太阳能集热技术相结合的手法，在设计上既要使建筑的正立面结构看上去富有建筑的艺术性和现代性，也要使安插在建筑构造构件中的集热装置模块可以很好的吸收太阳辐射能。

然后把太阳能集热装置做成合适的造型，并涂成与建筑顶面颜色相协调的颜色安装在建筑顶部留的空位和预埋好相应管道的构件中。

采用太阳能集热器可以较好的承受压力且密封性较好，既能直接吸收太阳辐射能又能间接吸收室外环境中的热能，即使冬季气温为-20℃的时候依然能够进行太阳能低温集热。

2、太阳能集热装置与建筑墙体一体化
太阳能集热器设置在建筑外墙面上会使建筑有一个
新颖的外观，能弥补屋面上（特别是坡屋面）摆放集热器面积有限的缺陷。

在接受太阳能较好的墙面上即南侧及东西侧等墙面上采取主动与被动式相结合，采用集发电、通风、采暖与建筑结构有机结合的太阳能系统。

墙体的最外层是光电幕墙，安装在多孔的波状金属板上，空气在金属板下的空腔内受热，在风机的动力作用下空腔内的热空气从墙体的顶部通过风道进入空调的新风系统或者直接排出室外。

与传统的墙面相比太阳能设备取代了传统的护围结构，照射在墙面上的太阳能不但被有效的利用起来而且显著改善了护围结构的隔热保温性能。

3、太阳能集热装置与阳台、女儿墙和披檐等一体化
太阳能集热器结合建筑阳台设置，不仅能满足太阳能集热器接受阳光的需求，还会使建筑更加活泼漂亮，使本来就是建筑外观点缀的阳台增加了科技的光彩，是设计师考虑集热器设置的方式之一。

太阳能集热器根据需要设置在建筑平屋面部分的女儿墙上，可为建筑整体造型风格增添色彩，相比直接放置在平屋面上的方式巧妙，当然还必须在建筑允许的情况，以考虑集热器面积的多少来综合确定集热器的设置位置和方式。

通常在平屋面的女儿墙、披檐上设置太阳能集热器，也是建筑设计考虑集热器放置位置的另一方式。

4、太阳能一体化设计中与之相配合的建筑保温设计
将轻质建筑保温墙体设置在建筑的北向墙体和受日照较少的墙体上，能有效的减少了墙体与外界空气的热交换，并能在框架结构的建筑中采用较薄的基层墙体而达到较好的隔热保温作用同时有效降低了建筑成本和减轻建筑负荷。

因外侧经过镀膜处理的Low- E中空玻璃具有极佳的热学、隔声、防结霜、不结露与密封等性能，建议玻璃门窗使用与护围结构颜色相适宜的中空玻璃。

白天在不影响窗体的透光率的同时还能阻挡来自室外的有害辐射；夜晚和阴雨天气,来自室内物体的热辐射约有50%以上被其反射回室内。

如此设计在一定程度上实现了建筑物的单向热传导性，降低了建筑内热能或冷能的流失，减少了建筑的整体能耗。

也就使得整个建筑呈现一种类似于“暖水保温瓶”的现象。

四、太阳能与建筑一体化建筑技术解决
1、建筑设计应合理确定太阳能热水系统各个组成部分在建筑中的位置，满足各部分技术要求。

应根据选定的太阳能集热器的形式、安装面积、尺寸大小、安装位置，储水箱体积重量、体积尺寸、给排水设施的要求，连接管线转向，辅助能源及辅助设施条件及太阳能热水系统各部分的相对关系，合理安排确定太阳能热水系统各组成部分在建筑中的位置。

充分考虑所在部位的荷载，并满足其所在部位牢固安
装及相应的防水，排水等技术要求。

建筑设计应为系统各部分的安全维护检修提供便利条件。

2、建筑体型及空间组合应充分考虑可能对太阳能热水系统造成的影响，安装太阳能集热器的部位应能充分接受阳光的照射，避免受建筑自身凹凸及周围景观设施、绿化树木的遮挡，保证太阳能集热器的日照时数。

3、安装的太阳能集热器与建筑屋面、建筑阳台、建筑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。

太阳能集热器的设置应与建筑整体有机结合，和谐统一，并注意与周围环境协调。

建筑设计应对太阳能集热器的部位采取安全防护措施，避免因集热器损坏可能对人员造成的伤害。

可考虑在设置太阳集热器的部位如阳台、墙面等处的下方地面进行绿化草坪的种植，防止人员靠近。

也可以采取设置挑檐、雨篷等遮挡的防护措施。

4、建筑设计应为太阳热水系统的安装、维护提供安全便利的操作条件。

如在平屋面设出屋面上人孔，便于维修人员上下出入；坡屋面屋脊的适当部位预埋金属挂钩，以备栓系用于支撑安装人员的安全带等技术措施，确保专业人员在系统安装维护时安全操作。

5、太阳集热器不应跨越建筑变形缝设置。

建筑主体结构的伸缩缝、抗震缝、沉降缝等变形缝两侧，在外因条件影响下会发生相对位移，太阳集热器跨越变形缝设置会由于
此处两侧的相对位移而扭曲损坏。

永远只关注太阳能和建筑两个层面的应用是没有发展前途的，我们应该从整个社会的角度看，这是一个庞大的系统，它涉及到城市建筑景观、可再生能源发展以及老百姓的经济状况等一系列问题，因此必须从太阳能与建筑一体化的角度去看，这也正是太阳能技术应用与推广的关键所在。

参考文献
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[2] 高辉、何泉.太阳能利用与建筑一体化设计，华中建筑 .2004
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