浅谈太阳能与建筑一体化设计
2013-09-30李东辉黄朋
李东辉 黄朋
[摘要]随着社会经济的发展，太阳能作为一种清洁环保、便利持久、取之不竭新能源逐渐被国家所重视，然太阳能技术的开发利用，必须与城市建筑发展相协调，“太阳能与建筑一体化”成为太阳能技术发展的必然趋势。
[关键词]太阳能与建筑一体化、太阳能技术
[中图分类号]F407.9 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0242-01
一、引言：
随着城市建设步伐的加快、人民生活水平的提高、环保意识的加强、节能意识的提高，常规能源的利用受到了重重障碍。利用
障碍之间的矛盾引起了人们对新能源的渴望，太阳能作为一种巨大、廉价、持久、环保、清洁、便利的新能源为世界各国所重视。我国作为世界能源消耗大国，早在1995年国家建设部于提出《建筑节能“九五”计划和2010年规划》，现在是第二阶段：即在1980～1981年居住建筑通用设计能耗水平基础上节能50%，公共建筑通用设计能耗水平基础上节能50%；2005年2月28日第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议通过的《中华人民共和国可再生能源法》第十七条：国家鼓励单位和个人安装和使用太阳能热水系统、太阳能供热采暖和制冷系统、太阳能光伏发电系统等太阳能利用系统。
二、太阳能技术在建筑中的应用：
1、太阳能光热技术：太阳能集热水系统、太阳能供热采暖系统、太阳能制冷空调系统、被动式太阳能房设计；
2、太阳能光电技术：太阳能光伏发电供建筑照明、电器。
三、太阳能利用面临的问题：
1、由于我国城市人口密度较大，城市建筑以大高层和小高层住宅为主，辅以一定数量的多层住宅，屋面可供安装太阳能的空间较小，高层建筑物之间相互遮挡阳光现象严重，造成不可能满足所有住户都能使用上太阳能。
2、建筑屋面所有权存在较大的争议，在建筑物使用过程中顶层的住户几乎不允许下层住户使用屋面安装太阳能。
3、由于屋面建筑设计没有考虑太阳能的安装，造成日后住户自行安装太阳能的难度很大，且存在较大的安全隐患。
4、住户自行安装太阳能造成物业管理麻烦，纠纷较多。
住户自行安装太阳能时，存在很大的安全隐患例如：太阳能玻璃集热管爆管、太阳能支架倒塌、屋面瓦被压碎等都会对顶层住户和小区行人造成很大的麻烦甚至人身伤害。
5、低层住户自行安装太阳能，水资源浪费严重。
现实中有些低层住户在屋面安装了太阳能集热器，但太阳能热水管长度达25m长、管径φ25mm，待用户需要用热水时大约需要放出13升冷水才能出热水；待向屋面水箱加冷水时，也会由于操作不当造成大量的冷水通过溢水口留出。
6、住户自行安装的天阳能严重的破坏了建筑设计风格，严重的影响了城市整体形象。
现实中住户自行安装太阳能几乎不会考虑建筑美观，住户自行选择的太阳能型号、规格、尺寸、颜色等等相差甚远，安装方式更是花样百出，屋面到处乱拉线、乱打孔、乱挂支架，屋面看上去就行摆摊卖货的市场；
7、住户自行安装的太阳能系统大多无法满足住户对热水舒适度的要求。
四、现代城市对太阳能的要求：
1、外造型美观多样化，适应建筑整体风格，与建筑完美的结合；
2、太阳能系统多样化，既可单独系统又可集中系统分户计量；
3、满足全天候可靠供热，操作简单，满足多用途热水舒适度要求；
4、太阳能系统统一设计安装，检修、维护简单方便；
5、方便后期物业管理；
设计前期充分结合建筑形式、建筑规模、建筑密度、建筑朝向、立面效果、屋面形式等因素选择最佳太阳能系统，做到“太阳能与建筑一体化”的设计。
五、城市太阳能系统设计方案：
1、分户集热系统—分户承压水箱
特点：1、系统双环路循环稳定可靠，全年运行，实现多用途供热水；
2、有效的解决屋面安装空间不够的问题；
3、不存在热水收费纠纷问题；
2、集中分散集热系统分户计量热水、分户独立再热
特点：1、系统循环供水稳定可靠，全年运行，实现多用途供热水；
2、太阳能集热器集中设置屋面，方便维修管理；
3、方便物业收费，减少纠纷；
3、集中分散集热系统—分户热计量、分户水箱、分户再热
每户将天然气壁挂炉集热器变为容积式换热承压水箱（配电加热器），用户通过容积式换热承压水箱提取太阳能的热，不用太阳能的热水
特点：1、系统双环路供水稳定可靠，全年运行，实现多用途供热水；
2、太阳能集热器集中设置屋面，方便维修管理；
3、方便物业收费，减少纠纷；
4、太阳能集热器侧几乎无结构现象；
六、太阳能与建筑一体化设计要点：
1、规划设计布局：不得违反当地规划部门要求
1.1、建筑组团的布局，直接影响太阳能集热器的日照；
优化小区内点式、板式建筑的错落有序布局可以有效改善日照效果。
1.2、建筑物的朝向，影响集热器接受太阳能的辐射量；
优化建筑物朝向在偏正南±30。的范围内。
1.3、建筑物间距，影响太阳能集热器日照时间；
控制建筑物之间的间距保证太阳能集热器的日照时间每天至少4小时，最优是9：00～15：00之间无遮挡；
2、建筑设计：不得影响建筑功能
2.1、屋面隐蔽设计：
建筑设计通过加高女儿墙和增设装饰性遮挡物来遮蔽集热水箱和太阳能集热器。
2.2、屋面协调设计：
通过对太阳能集热器的外形、颜色的设计使之与建筑的造型、色彩、风格相适应，成为建筑的一部分，达到建筑整体完美的视觉效果。
2.3、屋面融合设计：
将太阳能集热器设计安装成建筑物的一个功能部件，例如集热阳台、集热飘板、集热外墙、集热外遮阳板、集热雨篷等，与建筑浑然一体。
2.4、管线统筹设计：
太阳能管线应设置在管道井内，出屋面外墙设置防水钢套管，处理好管道满足屋面泛水高度。设计水箱的溢流排水系统。
七、小结：
通过对现有建筑中太阳能系统存在的问题分析，对太阳能供热系统的特点分析，我们总结出“太阳能与建筑的一体化”设计的要点和具体设计理念，希望能为推动“太阳能与建筑的一体化”的进程有所帮助。
参考文献
[1]中国住房和城乡建设部，《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》中国建筑工业出版社，2005年
[2]中国建筑科学研究院，《地源热泵系统工程技术规范》中国建筑工业出版社，2005年
[3]中国住房和城乡建设部，《民用建筑绿色设计规范》中国建筑工业出版社，2005年
