太阳能在住宅建筑中的应用

在当前这个能源紧缺的时代，节能意义重大。随着国家节能政策的出台，各种节能措施相继得以应用。如果建筑物节能而不利用无处不在的、清洁无污染的、取之不尽的太阳能，实在是一个巨大的浪费。

太阳能应用于住宅，若要达到使用要求并且不影响建筑的外观，就要结合住宅的特点，与建筑相结合，达到合二为一，相得益彰的效果。本文仅就建设太阳能与建筑一体化的住宅来达到节能目的的措施作一下简单的探索，并给出一些抛砖引玉的想法，希望能在实际工程中起到一定的借鉴作用，为节能事业作出一点贡献。

太阳能热水器一体化住宅的造型设计应当充分考虑到其居住建筑的特点。首先，无论是高层住宅还是多层住宅，都是由几种户型组成，没有大空间，平、立面结构和造型一般比较规整；其次，房间的功能性限制大，非常强调自然采光和自然风；第三，住宅受造价限制较大，外墙也应当尽量平直。由于住宅的这些特点,给太阳能的安放位置和安放空间带来很大的局限性。但从另一角度来看，住宅内部严谨的结构性和功能的主导地位非常符合技术美学所强调的逻辑性及目的性。太阳能热水器一体化的设计在住宅中达到建筑专业的美学要求也是可实现的。

太阳能在太阳能与建筑一体化的住宅中的实际应用做法大抵如下图所示：

要做到太阳能与住宅建筑一体化，主要的就是要把集热器融入到建筑物中去，解决了这个个问题，也就基本解决了一体化的问题；因为像地板采暖和卫生热水系统以及辅助加热措施的技术已经相当成熟，可直接运用于住宅产业中去。现就此做如下分析：

一、关于太阳能集热器：这是热能的来源。太阳能集热技术发展到今天,无论在技术上的集热效率方面,还是商业上的性价比方面,都已具备了大规模推广使用的条件。但要达到与住宅建筑一体化，在安装形式、安全性、寿命及与建筑物的协调美观方面，还需进一步改进，具体讲有以下几方面：

1.集热器必须做为建筑物的一部分，二者在美学效果上有机结合；

2.集热器寿命不小于建筑物寿命；至少在一定的维护下能达到此寿命；

3.贮水箱与集热器宜分体安装，强制循环；减少对建筑本体的依赖，扩大其适用范围；

4.集热器应代替部分常规建材，降低总体造价。

满足了上述条件的太阳能集热器，才能在太阳能与建筑一体化方面得到大范围的使用。相信此要求对现在的太阳能生产厂家来说不是很难办到的，并且现在也有的太阳能产品已能满足此要求。

二、在住宅建筑中的适用范围的问题：太阳能与住宅建筑一体化设计在高层住宅、别墅和多层住宅中均可得到广泛的应用。

1.高层住宅

高层住宅本身就标志着现代科学技术在建筑工程领域的成就，太阳能热水器一体化的设计可与之相辅相成。由于管线和住户密度的原因，高层建筑中的太阳能集热器常常安装在墙面和阳台，顶部的集热器只能为上部几层提供热水。集热器可以集中连续布置，也可以与窗或阳台的凹凸处理结合形成竖向的划分，使整个建筑在垂直方向上形成强烈的韵律感。太阳能热水器的水箱放置于室内，不破坏立面整体效果。另外，近年的高层住宅，常在顶部或外凹部拉梁采用特有的体形或符号来加强标志性，以避免单调的感觉。太阳能集热器由于采用了吸收性涂层而具备特殊的色泽和质感，其表面非常光亮，如果将其与高层顶部的电梯间或水箱间结合，既可以起到装饰的作用，也能为上部几层的住户提供生活热水。

2.多层住宅和别墅

多层住宅太阳能热水器一体化设计首先可以从形式和体量出发，由于集热器需要南向的坡屋面或墙作为安装的依托，争取尽量多的实体面积和可利用空间就成为一体化住宅形体设计的指导思想。通常可以其横断面类似于台阶或三角形的位置来安放集热器。在一些住宅中，常采用大面积的玻璃窗，同时配备遮阳构件，而利用出挑的集热板充当遮阳体,由它形成的阴影增加了造型的虚实对比和空间的层次，可达到一物多用的效果。

三、在住宅建筑中的安放位置的问题：

太阳能热水器一体化住宅外观设计的美学原则和手法以及构造方案与系统选择，是建筑师对太阳能热水系统所做的二次产品设计和加工，是实现“ 一体化”的关键步骤。内容包括安装部位选择和构造方案设计，既要考虑到保证太阳能热水器的工作效率，又要与住宅的结构、使用功能以及美观相协调。为了保证足够的日照时数，集热器可能的安装位置包括屋顶和南向的外墙和阳台。下面就不同的安装部位进行讨论。

（1）屋顶部位

当太阳能热水器安装在屋顶时，由于其位置较高，可以形成自然压头，管路选择比较灵活，既可以选择顶水式，也可以选择落水式。相应集热器类型也有较大的自由度，自然循环式、强制循环式和直流式均可。就热水器的安装而言，平屋顶的施工比较方便，集热器或支架与屋顶结构的连接技术难度较小。而且平屋顶在一般视点是无法看到的，因此不需过多考虑集热器的外形与建筑立面的协调。考虑到由高层或其他位置能够看到平屋顶的情况，集热器只需排列整齐即可。而坡屋顶安装太阳能热水器，根据其坡度不同，可以直接将集热器安装在屋顶，也可以用支架安装，但都要做到不影响房屋的使用和外观。实际上，我国许多住宅的坡屋顶都是相对稍缓。稍缓的倾角更有利于集热器接受太阳漫射辐射，可以不必另行安装支架。由于坡屋顶正常视高一般可见，集热器可以起到丰富其外观的作用。但施工时应注意防水的问题。另外，将储水箱置于吊顶内或屋面上时，在采用自然循环时，要求集热器不高于水箱水位；而采用强制循环则没有这种限制。

（2）墙面与阳台

在墙面或阳台安装太阳能热水器，可以减小管路的长度。对于高层住宅是其他安装方式不能替代的。而且其位置往往处于立面的视觉焦点，可以成为立面构成的重要因素，这也更加符合一体化设计的思想。由于与用水端没有足够的高差，所以在墙面或阳台安装的系统必须采用顶水式管路。且应选择集热器与储水箱分离的系统，可以减小坠落伤人的概率和对建筑立面的影响。

结语

太阳能集热器与建筑一体化安装，是太阳能产业及房地产产业发展的必然趋势。当然，就当前太阳能产业技术的突飞猛进和房地产业的现状及发展势头来看，太阳能与建筑一体化的市场还有很大的发展空间，需要两个产业的有志之士共同努力，使未来的绿色太阳能建筑更趋经济、适用、完美。

参考文献

罗运俊，何梓年，王长贵编著.太阳能利用技术，北京：化学工业出版社，2005

中国建筑科学研究院建筑设计研究所等，民用建筑采暖通风设计技术措施，中国建筑工业出版社，1983。

王长贵，郑瑞澄，新能源在建筑中的应用，北京，中国电力出版社 2003：3～18。
　　

天桥区地处中纬度地带，属暖温带半湿润区的大陆性季风气候。其主要特征是季风明显，四季分明，冬寒夏暖，雨量集中。本地区风向随季节而变化，冬季多偏北风，夏季多南风或偏南风，春、秋季多偏南风。全年以4月份风速最大且最多，平均最大风速在18—26米/秒之间。年平均气温14.3℃,最冷月为1月,最热月为7月。年降水总量666.7毫米，冬、春季降水较少，夏、秋季降水颇多，7月降水较集中。年日照总时数2710小时，≥10℃积温4500℃。干燥度年平均为1.23，属水分不足的半湿润气候区。

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