太阳能建筑的设计要点浅析

太阳能建筑的设计要点浅析

殷颖迪葛明兰王麟琳

殷颖迪葛明兰王麟琳（西安欧亚学院建筑工程学院）

摘要:当今世界，能源问题越来越受到人们的重视，那么如何让建筑节能而又舒适成为建筑师、能源专家努力的方向。因此，太阳能在建筑领域的应用日益成为人们普遍关注的焦点。本文主要针对我国目前太阳能在建筑上的利用现状，详细的分析了太阳能建筑及其一体化的设计要点。

关键词:太阳能建筑太阳能建筑一体化建筑节能

0引言

在当今全球资源短缺与环境危机的背景下，随着生态气候学和可持续发展标准的引入，当代建筑发生了深刻的变革，在规划、设计到建成的过程中技术的支持占有相当大的比重，在这样的一个大环境下，太阳能建筑将成为未来建筑的发展趋势之一。把太阳能同建筑结合起来，把几千年来房屋只是人类居住、遮风挡雨、避寒暑的简单场所发展成具有独立能源、自我循环的新型建筑，这也是人类进步和社会、科学技术发展的必然。可以预见，21世纪太阳能建筑在能源、环境和经济的可持续发展进程中将起重要的作用。

1太阳能建筑的规划设计要求

每一幢建筑的设计都要从规划设计开始，对于太阳能建筑来说，符合生态理念的规划设计是良好的开端，能够为建筑自身充分利用太阳能或为太阳能光电、光热设备提高效率打下坚实的基础。

1.1设计原则太阳能建筑的规划设计原则简单的说可以分为冬季、夏季和建筑冷热负荷三个部分：在冬季争取足够多的日照；在夏季要争取做到改善建筑周边的微气候；减少建筑的冷热负荷。

1.2设计要点

1.2.1基地选择与场地规划我们知道，地形、地貌与接受阳光照射的情况密切相关，建筑物的基地选择应在向阳的平地或坡地上，以争取尽量多的日照，为建筑单体的热环境设计和太阳能技术的应用创造有利的条件。建筑物不宜布置在山谷、洼地、沟底等凹形场地中，建筑基地中的沟槽应处理得当。

除了建筑单体需要考虑基地的选择和规划外，建筑组团的相对位置如果能够合理的布局，也可以在取得良好的日照的同时利用建筑阴影达到夏季遮阳的目的。总的来说，优化建筑布局，可以提高组团内的风环境质量。

1.2.2正确选择建筑物朝向朝向的选择应把夏季和冬季综合起来考虑，冬季可以利用太阳能采暖并有效防止冷风侵袭，夏季可以利用阴影和空气流动降低建筑物表面和室内的温度。为了尽可能多的接收太阳热，应使建筑物的方位限制在偏离正南±30°以内。最佳朝向是南向，以及东西15o朝向范围。

1.2.3合理设计日照间距建筑充分得热的条件就是保持一定的日照间距，但是间距太大又会造成用地的浪费。常规建筑一般按照冬至日正午的太阳高度角确定日照间距，这就会造成冬至前后持续较长时间的日照遮挡。因此太阳能建筑日照间距应保证冬至日正午前后共5h的日照，并且在9:00~15:00之间没有较大遮挡。

1.2.4设置防风屏障以减少热能损失冬季防风不仅能够提高户外活动空间的舒适度，同时也能减少建筑由冷风渗透引起的热损失。在冬季上风向处，利用地形或周边建筑物、构筑物及常绿植被为建筑物竖起一道风屏障，避免冷风的直接侵袭，有效减少冬季的热损失。适当布置防风林的高度、密度与间距会收到很好的挡风效果。

1.2.5利用自然环境有效调节建筑物周围的微气候。

2太阳能建筑的设计要求

2.1太阳能建筑的设计原则

2.1.1合理的建筑平面设计我们在进行平面设计时要考虑到建筑的采暖、降温、采光等多方面的要求。既要满足主要房间能在冬季直接获取太阳能量，又要实现夏季的自然通风（最好是对流通风）降温，还要最大限度地利用自然采光，降低人工照明的能耗，改善住宅室内光环境，满足生理和心理上的健康需求。

2.1.2适宜的建筑体形设计建筑平面形状凹凸，形体越复杂，建筑外表面积越大，能耗损失越多。同时也要注意在组团设计中，建筑形体与周边日照的关系，尽量实现冬季向阳、夏季遮阳的效果。

2.1.3热工性能良好的围护结构设计加强建筑的保温隔热，这是现代建筑充分利用太阳能的前提条件，同时也有利于创造舒适健康的室内热环境。

2.2太阳能建筑的设计要点

2.2.1合理的门窗设计南向窗户在满足夏季遮阳要求的条件下，面积尽量增大，以增加吸收冬季太阳辐射热；北向窗户在满足夏季对流通风要求的条件下，面积尽量减小，以降低冬季的室内热量损失。尽量限制使用东西向门窗。

2.2.2外墙保温隔热设计在建筑设计中，应遵守减少失热面和争取朝阳面的基本原则。对于墙体来说，可以降低北向房间层高，或者减少东、西、北墙外侧坡大的斜屋顶的坡度，这样一来，可以减少建筑的失热面，达到建筑节能的目的。另外，选用浅色调的外墙饰面，有利于夏季的降温。

2.2.3屋面保温隔热设计屋面保温层不宜选用松散密度较大、导热系数较高的保温材料，以防止屋面质量、厚度过大。同时，也不宜选用吸水率大的材料，以防止屋面湿作业时，保温层吸收大量水分，降低保温效果。

屋面可采用挤塑聚苯板等多种保温材料，导热系数低、不吸水、强度高、施工方便，成本低、工艺简单，经济效益明显，是建筑屋面中一种理想的节能材料。另外，还可以设置架空通风屋面、坡屋面、绿化屋面等。

2.2.4充分利用日照环境，进行合理构造设计对于向阳部分可结合建筑造型利用垂直绿化进行遮阳，以减少夏季的阳光直射，而且还能够创造丰富的建筑形象，创造宜人的建筑光影环境。对于背阴部分，则应该有效降低能耗，改善环境。

在建筑内部，如果建筑进深较大，则应设置风口，利用天井、楼梯、烟囱、中厅等加强热压通风或风压通风，实现夏季降温。

3太阳能建筑一体化设计要点分析

3.1太阳能技术与建筑一体化结合的要求太阳能系统与建筑的结合需要做到同步设计、同步施工。一体化结合至少要做到以下外观、结构、管路布置、系统运行等四个方面的要求：

3.1.1在外观上，合理摆放光伏电池板和太阳能集热器，无论是在屋顶还是在立面墙上，应实现两者的协调与统一；

3.1.2在结构上，要妥善解决光伏电池板和太阳能集热器的安装问题，确保建筑物的承重、防水等功能不受影响，还要充分考虑光伏电池板和太阳能集热器抵御强风、暴雪、冰雹等的能力；

3.1.3在管路布置上，建筑物中都要事先留出所有管路的通口，合理布置太阳能循环管路以及冷、热水供应管路，尽量减少在管路上电量和热量的损失；

3.1.4在系统运行上，要求系统可靠、稳定、安全，易于安装、检修、维护，合理解决太阳能与辅助能源的匹配以及与公共电网的并网问题，尽可能实现系统的智能化全自动控制。

3.2太阳能技术与建筑一体化结合的形式

4结语

太阳能与建筑的结合，能有效地减少建筑对常规能源的消耗，实现建筑节能，同时又使绿色能源技术与现代建筑有机地融为一体，而不会破坏建筑景观和城市景观，减少空气污染和环境恶化。针对当前中国建筑技术发展水平还不高的情况，我们应该采取积极，理性的态度，结合我国具体地区的地域特点，借鉴西方先进的太阳能建筑技术理念，选择性的引进、吸收，整合出适合我国国情的太阳能建筑设计方法。

参考文献:

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